Efecto del disolvente en mezclas de acetona-agua para la hidrólisis biomimética de un sustrato modelo del ARN

Abstract

En este trabajo se presenta el estudio cinético de la reacción de transesterificación del sustrato modelo del ARN, el 2-hidroxipropil p-nitrofenilfosfato. Los experimentos se hicieron en mezclas de acetona con agua en diferentes proporciones volumen/volumen (desde 10% hasta 80% de acetona) a 37°C en presencia del amortiguador guanidina-guanidinio. En las mezclas analizadas se pudo observar que el pKw aumenta conforme aumenta el porcentaje de acetona mostrando un desplazamiento del valor de 13.70 hasta 16.48, lo cual permite que se lleve a cabo la catálisis por el amortiguador empleado. También se determinó el valor del pKa del guanidinio en las mezclas, donde este valor prácticamente se mantiene constante conforme aumenta el porcentaje de acetona en las mezclas. Para determinar el mecanismo de reacción se hicieron perfiles de la variación de la constante de rapidez observada con la concentración total del amortiguador (50% neutralizado), el grado de neutralización (con concentración constante) y además un perfil de catálisis básica especifica con hidróxido de tetrametilamonio. De los perfiles de la variación de la constante de rapidez de la reacción con la concentración del amortiguador y el grado de neutralización, se obtuvo la siguiente ecuación de rapidez: kobs = k1[Gu] + k2[Gu] [HGu+] + kOH[OH-]. De la ecuación de la velocidad se concluye que hay tres rutas catalíticas posibles en la reacción de ruptura del HpNPP en el medio estudiado: una implica una catálisis básica general con constante de velocidad k1, está ruta no demostró mucho cambio al cambiar la proporción del disolvente orgánico. La segunda ruta es una catálisis bifuncional, donde participa guanidina como base y el guanidinio en su forma ácida. Este último activa de manera electrostática al grupo fosfato. Está ruta, puede considerarse como imitación del mecanismo enzimático de la ARNasa y en este trabajo se encontró que se expresaba en mayores porcentajes de la mezcla de acetona. Por último, la tercera contribución se debe a la catálisis básica específica por los iones hidróxido presentes en el medio, la cual se va abatiendo conforme aumenta la cantidad de acetona.