¿Qué es la precipitación de proteínas?

La precipitación de proteínas es un método utilizado para extraer y purificar proteínas contenidas en una solución. Las moléculas grandes y complejas, las proteínas generalmente tienen partes que tienen una carga eléctrica negativa y partes que tienen una carga positiva, así como partes hidrofílicas e hidrofóbicas. Las proteínas en solución tienden a agruparse y precipitarse debido a la atracción entre las partes cargadas negativa y positivamente de las moléculas y la atracción mutua de las partes hidrofóbicas. Sin embargo, contrarresta esta tendencia el hecho de que en una solución acuosa, las moléculas de agua, que son polares, tenderán a organizarse alrededor de las moléculas de proteína debido a la atracción electrostática entre las partes cargadas opuestamente del agua y las moléculas de proteína. Esto da como resultado que las moléculas de proteína se mantengan separadas y permanezcan en solución, pero existen varios métodos para lograr la precipitación de proteínas.

El método más utilizado para la precipitación de proteínas es mediante la adición de una solución de sal, una técnica que a menudo se denomina "salazón". La sal más utilizada es el sulfato de amonio. La interacción de los iones de sal con las moléculas de agua elimina la barrera de agua entre las moléculas de proteína, permitiendo que las partes hidrofóbicas de la proteína entren en contacto. Esto da como resultado que las moléculas de proteína se agreguen y precipiten fuera de la solución. Como regla general, cuanto mayor es el peso molecular de la proteína, menor es la concentración de sal que se requiere para causar la precipitación, por lo que es posible separar una mezcla de diferentes proteínas en solución aumentando gradualmente la concentración de sal, de modo que diferentes proteínas precipitan en diferentes etapas, un proceso conocido como precipitación fraccionada.

La solubilidad de una proteína en un medio acuoso se puede reducir mediante la introducción de un disolvente orgánico. Esto tiene el efecto de reducir la constante dieléctrica, que en este contexto puede considerarse como una medida de la polaridad de un solvente. Una reducción en la polaridad significa que hay menos tendencia a que las moléculas de solvente se agrupen alrededor de las de la proteína, por lo que hay menos barrera de agua entre las moléculas de proteína y una mayor tendencia a la precipitación de proteínas. Muchos solventes orgánicos interactúan con las partes hidrofóbicas de las moléculas de proteínas, causando desnaturalización; sin embargo, algunos, como el etanol y el dimetilsulfóxido (DMSO), no lo hacen.

Aunque las proteínas pueden tener partes cargadas negativa y positivamente, a menudo, en solución, tendrán una carga general positiva o negativa que varía de acuerdo con el pH y las mantiene separadas a través de la repulsión electrostática. En condiciones ácidas, con un pH bajo, las proteínas tienden a tener una carga positiva general, mientras que a un pH alto, la carga es negativa. Las proteínas tienen un punto intermedio en el que no hay una carga general, esto se conoce como el punto isoeléctrico y para la mayoría de las proteínas, se encuentra en el rango de pH 4-6. El punto isoeléctrico para una proteína disuelta se puede alcanzar agregando un ácido, generalmente ácido clorhídrico o sulfúrico, para reducir el pH al nivel apropiado, permitiendo el agrupamiento y la precipitación de las moléculas de proteína. Una desventaja de este método es que los ácidos tienden a desnaturalizar la proteína, pero a menudo se usa para eliminar proteínas no deseadas.

Otros métodos de precipitación de proteínas incluyen polímeros hidrófilos no iónicos e iones metálicos. Los primeros reducen la cantidad de agua disponible para formar una barrera entre las moléculas de proteínas, lo que les permite agruparse y precipitar. Los iones metálicos cargados positivamente pueden unirse con partes negativamente cargadas de la molécula de proteína, reduciendo la tendencia de la proteína a atraer una capa de moléculas de agua a su alrededor, permitiendo nuevamente que las moléculas de proteína interactúen entre sí y precipiten fuera de la solución. Los iones metálicos son efectivos incluso en soluciones muy diluidas.