Termodynamika wiązania kwasów tłuszczowych do β-laktoglobuliny.

β-lactoglobulin (β-LG) is a main component of whey fraction of cow’s milk. It is a small globular protein with characteristic β-barrel structure able to bind hydrophobic ligands, such as fatty acids. Thanks to the universality of the binding site, this protein can be used to bind both nutritional and medically useful molecules, either directly or after the modification of the binding site. However, such applications require the knowledge about the mechanisms of ligand binding.Protein-ligand interactions were examined by isothermal titration calorimetry (ITC). Lauric, myristic, palmitic and stearic acids were used as model ligands. The critical micelle concentration (CMC) was determined for each acid so it was possible to make solutions where no micelles were present. The ITC measurements have shown that β-LG is able to bind all examined acids and that this process is exothermal. One molecule of acid is bound by one β-barrel. The affinity of acids to β-LG increases with the number of carbon atoms in a carbon chain. In comparison to lauric and myristic acids, palmitic acid has a ten times higher binding constant. It has been observed that the change of entropy of protein-ligand interaction increases together with the length of carbon chain of the fatty acid. Quite the contrary, the longer carbon chain, the smaller difference of enthalpy occurs.

β-laktoglobulina (β-LG) jest głównym białkiem serwatkowym krowiego mleka. W swojej strukturze zawiera β-baryłkę, we wnętrzu której wiąże szereg hydrofobowych ligandów, w tym kwasy tłuszczowe. Z uwagi na uniwersalny charakter miejsca wiążącego białko to może być wykorzystane do wiązania odżywczych lub medycznie użytecznych cząsteczek, bezpośrednio lub po modyfikacji miejsca wiążącego. Wymaga to jednak szczegółowego poznania mechanizmu wiązania ligandów do β-LG.Oddziaływanie białko-ligand badano za pomocą izotermicznego miareczkowania kalorymetrycznego (ITC). Jako modelowych ligandów użyto kwasów: laurynowego, mirystynowego, palmitynowego oraz stearynowego. Ze względu na ich małą rozpuszczalność w wodzie wyznaczono dla każdego z nich krytyczne stężenie micelizacji (CMC). Dzięki temu możliwe było sporządzenie roztworów kwasów o takim stężeniu w którym nie tworzyły one miceli. Pomiary ITC wykazały, że każdy z badanych kwasów tłuszczowych jest wiązany przez β-LG. Tworzenie kompleksu we wszystkich przypadkach jest procesem egzotermicznym w wyniku którego jedna cząsteczka kwasu wiąże się do β-baryłki. Powinowactwo kwasów do białka rośnie wraz z długością łańcucha węglowego kwasu. Kwas palmitynowy ma stałą wiązania o rząd wielkości większą od stałych wyznaczonych dla kwasów laurynowego i mirystynowego. Zauważono, że zmiana entropii oddziaływania białko-ligand jest tym większa im dłuższy jest łańcuch węglowy kwasu tłuszczowego, odwrotnie jest w przypadku zmiany entalpii.