Unexpected effects of the alteration of structure and stability of myoglobin and hemoglobin in ammonium-based ionic liquids

文献情報

出版日 2013-12-17
DOI 10.1039/C3CP54398F
インパクトファクター 3.676
著者

Indrani Jha, Pankaj Attri, Pannuru Venkatesu


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要旨

The nature of solvent–biomolecule interactions is generally weak and non-specific. The addition of ionic liquids (ILs), which have emerged as a new class of solvents, strengthen the stability of some proteins whereas the same ILs weaken the stability of some other proteins. Although ILs are commonly used for the stabilization of biomolecules, the bimolecular interactions of their stabilization–destabilization is still an active subject of considerable interest and studies on this topic have been limited. To reveal the impact of ILs on the stability of proteins, a series of protic ILs possessing a tetra-alkyl ammonium cation [R4N]+ with a hydroxide [OH]− anion were synthesized. In this study, we report the structural stability of heme proteins such as myoglobin (Mb) and hemoglobin (Hb) in a series of ammonium-based ILs such as tetramethyl ammonium hydroxide [(CH3)4N]+[OH]− (TMAH), tetraethyl ammonium hydroxide [(C2H5)4N]+[OH]− (TEAH), tetrapropyl ammonium hydroxide [(C3H7)4N]+[OH]− (TPAH) and tetrabutyl ammonium hydroxide [(C4H9)4N]+[OH]− (TBAH) by fluorescence and circular dichroism (CD) spectroscopic studies. Our experimental results reveal that less viscous ILs carrying smaller alkyl chain such as TMAH are strong destabilizers of the heme proteins as compared to the ILs carrying bulkier alkyl chains which are more viscous ILs, such as TBAH. Therefore, our results demonstrate that the addition of these ILs to the heme proteins decreases their thermal stability allowing the protein to be in an unfolded state at lower temperatures. Further, we describe the molecular–structural interaction of the heme proteins with the ILs (molecule like a ligand) by the PatchDocking method.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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