Immobilized Metal Ion Affinity Chromatography (IMAC) Chemistry and Bioseparation Applications

Cromatografia de afinidade por íons metálicos imobilizados (IMAC) de biomoléculas: aspectos fundamentais e aplicações tecnológicas

“…Esta afinidade resulta de ligações de coordenação reversíveis formadas entre um íon metálico quelatado (o centro de adsorção) e certos resí-duos de aminoácidos, tais como imidazol da histidina, tiol da cisteína e indol do triptofano, os quais doam elétrons para o íon metálico, ou seja, atuam como base de Lewis. [5][6][7]11 O agente quelante é acoplado a uma matriz sólida por meio de ligações covalentes. O íon metálico, por sua vez, é imobilizado ao agente quelante por ligações de coordenação formadas entre o íon metálico e átomos de nitrogênio, oxigênio ou enxofre presentes na estrutura do agente quelante.…”

“…5,7,11 A estabilidade dos quelatos em uma ampla faixa de temperatura e condições da fase líquida é uma vantagem da técnica, pois, além de significar estabilidade operacional desejada em aplicações rotineiras (analítica e larga escala comercial), propicia também a reutilização dos mesmos, sem que haja perda de desempenho. 16 A seguir serão discutidos os cinco principais aspectos envolvidos em IMAC, a química de coordenação, os íons metálicos, os agentes quelantes, as matrizes cromatográficas usadas para imobilização dos agentes quelantes e as condições de adsorção, eluição e regeneração em processos de purificação e estudos de estrutura-função de biomoléculas.…”

“…Por outro lado, se a base contiver dois ou mais átomos doadores de pares de elétrons, haverá a formação de um quelato metálico. [5][6][7]11,12,16 O termo quelato tem origem do latim chela ou do grego khêlê, que significa "pinça". Neste caso, a molécula doadora de elétrons passa a ser chamada de agente quelante.…”

“…2 De acordo com Wong e colaboradores, 7 estas interações ocorrem devido à polarizabilidade das espécies envolvidas, eletronegatividade, estado de oxidação, tamanho, tipos de ligações (iônica ou covalente) e disponibilidade do doador de elétrons.…”

“…Com o advento da tecnologia do DNA recombinante, foi possível a incorporação de caudas (tag) em proteínas que não contêm naturalmente espécies doadoras de elétrons, tal como a fusão de sequência de seis histidinas na porção C ou N-terminal da proteína alvo, conferindo à mesma a possibilidade de purificação por IMAC. 3,4 Apesar de na literatura existirem excelentes artigos de revisão em inglês sobre IMAC [5][6][7][8][9][10][11][12][13][14] , nesta revisão, devido à intensa atividade neste campo, pretende-se abordar aspectos fundamentais, aplicações tecnológicas (escala de laboratório e industrial) e científicas com ênfase na purificação de proteínas nativas e recombinantes (com cauda de poli(histidina)). Dentre os aspectos fundamentais do método, serão destacados a seleção de íons metálicos, de agentes quelantes, de matrizes cromatográficas utilizadas como fase estacionária (desde partí-culas porosas a membranas), a química de ativação e de imobilização e as condições operacionais (pH e força iônica da fase líquida, tipo ou composição da solução tamponante, etc).…”