Efeitos da regulação de carga na interação entre macroíons e superfícies carregadas

Abstract

Proteínas e outras biomoléculas contêm grupos tituláveis ácidos e básicos que permitem a regulação da sua carga. Alguns estudos vêm mostrando que a regulação da carga afeta o processo de adsorção destas biomoléculas em superfícies carregadas. Inspirado nisso, foi estudado um modelo teórico em que macroíons interagem com uma superfície plana carregada e podem associar ou dissociar cátions da solução de acordo com a isoterma de Langmuir-Davies. Para a descrição do sistema foi utilizado uma abordagem variacional, em que a minimização do funcional da energia livre resultou em uma equação de Poisson-Boltzmann Modificada. Com esta abordagem, foi possível fornecer informações aos questionamentos sobre como o mecanismo de regulação de carga afeta a carga líquida da macromolécula em relação a sua proximidade da superfície carregada. Como um dos objetivos foi considerar o efeito coletivo de interação entre os macroíons, portanto não foi utilizado o modelo de célula para descrever este sistema. Os resultados obtidos são particularmente relevantes para problemas que envolvam proteínas e peptídeos, como por exemplo, no estudo da interação entre peptídeos e membranas e proteínas em poros carregados.

Proteins and other biomolecules have acidic and basic titratable groups that allow their charge regulation. Some studies show that charge regulation affects the adsorption process of biomolecules on charged surfaces. Inspired by this, we studied a theoretical model in which macroions interact with a charged planar surface and can bind cations from the solution according to the Langmuir-Davies isotherm. The system was described using a variational approach, in which the minimization of the free energy functional resulted in a Modified Poisson-Boltzmann equation. As one of the objectives was to consider the collective effect of interaction between macroions, therefore, the cell model was not used to describe this system. As one of the objectives was to consider the collective effect of interaction between macroions, therefore, the cell model was not used to describe this system. These results are particularly relevant for problems involving proteins and peptides, such as the study of the interaction between peptides and membranes and proteins in charged pores.