Post on 28-Jun-2022
ESTRUCTURA
DE LAS
PROTEÍNAS
¿Es importante conocer la estructura primaria de
las proteínas?
¿Cómo se determina?
Estructura primaria
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
La secuencia puede determinarse experimentalmente
Edman MS/MS
En forma indirecta traduciendo el ARNm
Estructura primaria
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
¿Cómo se establece qué amino ácidos forman cada proteína?
¿Cómo se establece el orden?
¿Cómo se define el número?
Estructura primaria
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
hélice α hoja plegada β
estructuras regulares
estructuras no regulares
bucles regiones desordenadas
Estructura secundaria
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Hélice α
Hoja plegada β
Bucles
• Regiones desordenadas
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Estructura secundaria: Pauling y Corey 1951
¿Cómo se estabilizan?
ENLACE DE HIDRÓGENO
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Estructura secundaria
ON C
H
n + 4
n
O
N C
H
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Estabilización de la alfa hélice
Ct
Nt
Hélice dextrógira
Grupos R orientados perpendicularmente
al eje mayor
Puentes de hidrógeno paralelos al eje mayor
Estabilizada por puentes de hidrógeno dentro de la región helicolidal
Características de la alfa hélice
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
8 puentes de hidrógeno promedio/hélice
Primeros y últimos 4 residuos no forman enlace de Hidrógeno
intra-hélice
Suelen ser anfipáticas
Estructura secundaria
Longitud promedio de 12 aa (4 vueltas)
3.6 aa por vuelta, paso de rosca de 5.4 Å
Características de la alfa hélice
Puentes de hidrógeno
Atracción (repulsión electrostática entre residuos cargados
Tamaño de grupos R adyacentes
Interacciones entre residuos separados por 3 aminoácidos
Ocurrencia de Prolinas
Estructura secundaria
Fuerzas que afectan la estabilidad de la alfa hélice
Las hojas plegadas β se forman entre regiones paralelas de una misma cadena polipeptídica estabilizadas por puentes de hidrógeno, también entre grupos peptídicos.
Estructura secundaria
Hoja plegada β
Estabilizadas por puentes de hidrógeno entre regiones de
una misma cadena polipeptídica, próximas o distantes.
Grupos R perpendiculares al plano de la hoja
Todos los grupos peptídicos participan en la estabilización
Orientaciones paralelas y antiparalelas
Cada región formadora de una hoja suele tener entre 5 y
15 residuos
Dos o más regiones de una misma cadena asociadas
forman una hoja
Estructura secundaria
Características de las hojas beta
Residuos separados por 7 Å
Una hoja de 6 cadenas tiene ~ 25Å
Residuos separados por 7 Å
Una cadenas de 15 residuos tiene ~ 21Å
Estructura secundaria
Características de las hojas beta
PROTEINA RESIDUOS % RESIDUOS EN
TOTALES HELICE α LAMINA β
MIOGLOBINA 153 78 0
CITOCROMO C 104 39 0
LISOZIMA 129 40 12
RIBONUCLEASA 124 26 35
QUIMIOTRIPSINA 24 14 45
CARBOXILASA 307 38 17
Estructura secundaria
Las alfa hélices y la hojas pueden coexistir en una proteína
OCURRENCIA DE AMINOACIDOS EN LA
ESTRUCTURA SECUNDARIA
AMINOACIDO HELICE α HOJA β GIRO βGLU 1.44 0.75 1.0
MET 1.47 0.97 0.39
LEU 1.30 1.02 0.59
VAL 0.91 1.49 0.47
ILE 0.97 1.45 0.51
PHE 1.07 1.32 0.58
PRO 0.52 0.64 1.91
GLY 0.56 0.92 1.64
ASP 1.04 0.72 1.41
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Algunos aminoácidos favorecen la formación de estructuras secundarias
Estructura terciaria
α/α combinaciones de estructura en α hélice.
β/β combinaciones de estructura en hoja β.
α/β estuctura en α y β mezcladas a lo largo de la secuencia.
Características de la estructura terciaria
Densidad de compactación similar a la de los cristales
Minimización de contactos de áreas hidrofóbicas con el medio
Cualquier grupo cargado o capaz de formar puentes de H, tanto en la superficie como en el interior está apareado, excepto por razones funcionales.
Grupos polares en la superficie
Centros hidrofóbicos alejados del solvente
ESTRUCTURA TERCIARIA
Interacciones hidrofóbicas entre grupos R
Interacciones iónicas entre grupos R
Puentes disulfuro
Enlaces de hidrógeno
Estructura terciaria
Fuerzas de van der Waals
Fuerzas que estabilizan la estructura terciaria
PROTEINA TAMAÑO Nº RESIDUOS Nº CADENA
INSULINA 5.73 51 2
HEMOGLOBINA 64.500 574 4
HEXOQUINASA 96.000 800 4GLUTAMATO 1X106 830 40DESHIDROGENASA
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Tamaño y número de cadenas
Las fuerzas que estabilizan la interacción entre las unidades son principalmente interacciones hidrofóbicas.
Pueden también cualquiera de las interacciones débiles ya mencionadas.
En algunos casos hay S-S (únicos enlaces covalentes posibles)
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Estructura cuaternaria
BIOINFORMATICA ESTRUCTURAL
Bases de datos:
ESTRUCTURAS : PROTEIN DATA BANK (pdb)http://www.rcsb.org/PDB
MODELOS MOLECULARES : MMDBhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/structure/index.shml
SECUENCIAS: PROSITEhttp://www.expasy.ch/prosite/
FAMILIAS: PFAMhttp://pfam.xfam.org/
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Protein data bank
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Archivos pdbREMARK 99 REMARK 99 MOE v2009.1 (Chemical Computing Group Inc.) Sun Jun 1 12:48:01 2014HELIX 1 1 ASP ASP 2 PHE ASP 4 5 Generated by MOE 3HELIX 2 2 PHE PHE 16 GLU PHE 22 1 Generated by MOE 7HELIX 3 3 PHE PHE 27 MET PHE 35 1 Generated by MOE 9SHEET 1 1 GLY GLY 6 LEU GLY 10 Generated by MOE 5SHEET 2 2 SER SER 12 GLU SER 14 Generated by MOE 3SHEET 3 3 ASN ASN 39 VAL ASN 44 Generated by MOE 6SHEET 4 4 VAL VAL 50 GLU VAL 55 Generated by MOE 6SHEET 5 5 THR THR 61 PHE THR 65 Generated by MOE 5SHEET 6 6 PHE PHE 71 ILE PHE 74 Generated by MOE 4SHEET 7 7 LYS LYS 80 ASP LYS 88 Generated by MOE 9SHEET 8 8 ALA ALA 91 TRP ALA 98 Generated by MOE 8SHEET 9 9 LYS LYS 101 ASP LYS 110 Generated by MOE 10SHEET 10 10 LYS LYS 113 MET LYS 120 Generated by MOE 8SHEET 11 11 VAL VAL 123 ARG VAL 131 Generated by MOE 9ATOM 1 N CYS 1 2.767 8.661 6.543 0.00 0.00 N1ATOM 2 CA CYS 1 1.888 9.532 5.721 0.00 0.00 C ATOM 3 C CYS 1 2.169 11.022 5.952 0.00 0.00 C ATOM 4 O CYS 1 1.237 11.818 6.009 0.00 0.00 O ATOM 5 CB CYS 1 1.954 9.153 4.239 0.00 0.00 C ATOM 6 SG CYS 1 1.232 7.500 4.054 0.00 0.00 S ATOM 7 H1 CYS 1 2.615 8.838 7.525 0.00 0.00 H ATOM 8 H2 CYS 1 2.557 7.693 6.347 0.00 0.00 H ATOM 9 H3 CYS 1 3.755 8.838 6.358 0.00 0.00 H ATOM 10 HA CYS 1 0.861 9.362 6.044 0.00 0.00 H ATOM 11 HB2 CYS 1 1.377 9.864 3.644 0.00 0.00 H ATOM 12 HB3 CYS 1 2.988 9.142 3.896 0.00 0.00 H ATOM 13 HG CYS 1 1.521 7.338 2.754 0.00 0.00 H ATOM 14 N ASP 2 3.444 11.355 6.162 0.00 0.00 N ATOM 15 CA ASP 2 4.087 12.509 6.815 0.00 0.00 C ATOM 16 C ASP 2 3.175 13.498 7.568 0.00 0.00 C ATOM 17 O ASP 2 3.224 14.696 7.301 0.00 0.00 O
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
En el “Protein Data Bank” hay depositadas 49620 estructuras proteicas
• 1056plegamientos distintos (SCOP)• 1592 superfamilias (SCOP)• 3464 familias
http:// www.expasy.com
Numerosos análisis pueden ser realizados a partir de una secuencia en los distintos sitios de la red.
Bioinformática estructural
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
PROGRAMAS DE VISUALIZACIÓN DE MOLÉCULAS:
Rasmol Spdviewer Pymol Rasmol Chime Cn3D
PAQUETES DE PROGRAMAS DE ANALISIS:
http://www.expasy.com
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The ExPASy (Expert Protein Analysis System) http://www.expasy
Bases de datos
Herramientas ypaquetes de software
Educación y servicios
Links
ExPASy
Swiss prot y TrEMBLPROSITEENZYMESWISS-3D IMAGESWISS-MODEL RepositoryGerOnLine
Análisis de secuencia y proteómicaAnálisis de Imágenes 2DImágenes de Espectrometría
Bioinformática Estructural
ALGORITMOS DE CLASIFICACIÓN
SCOP: http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/
CATH: http://www.cathdb.info/latest/index.html
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