ESTRUCTURAS PROTEICASProteínas, péptidos de secuencias definidas.

TM. Paulina Fernández Garcés

ESTRUCTURA PRIMARIA DE LAS PROTEÍNAS

Cada proteína posee una única de secuencias de aminoácidos, definidos con precisión.

La secuencia del primer nivel de organización de las proteínas (orden de los aminoácidos) viene dado por la secuencia de ADN del gen para cada proteína.

Las proteínas también presentan niveles superiores de organización estructural. Esta estructura tridimensional específica de cada proteína le permite desempeñar su función biológica.

La secuencia de aminoácidos es la conexión entre el mensaje genético escrito en el ADN y la configuración tridimensional que perfila la función biológica de la proteína.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE LAS PROTEÍNAS

Formas regulares de plegar la cadena polipeptídica.

Los principios necesarios para las posibles conformaciones regulares de la cadena polipeptídica son las siguientes:

1.- Los átomos no pueden acercarse el uno al otro a una distancia menor de la que permiten los radios de Van der Waals

2.- El grupo amida debe permanecer en un plano y en la configuración trans

3.- Es preciso algún tipo de enlace no covalente para estabilizar un plegado regular.

4.- Las longitudes y ángulos de enlaces deben ser lo menos posible desviadas.

La estructura secundaria de una proteína está relacionada con el ordenamiento espacial de los residuos de aminoácidos próximos entre sí, en la secuencia lineal.

Conformaciones regulares que cumplen los criterios anteriores Hélice Alfa (α) o 3.613

Lámina beta (β) Hélice 310

Hélice Π (4.416)

En consecuencia, las posibles estructuras secundarias de las proteínas se dividen en dos clases generales:

Diferentes hélices

Como mínimo dos tipos de lámina plegada.

El sentido de las hélices α puede ser dextrógiro (sentido de las agujas del reloj) o levógiro (sentido contrario). Las hélices α que se encuentran en las proteínas son dextrógiros

n: Número de residuos por vuelta.

Cada hélice posee un número distinto de átomos en el bucle de enlaces de hidrógeno. A ese número se le denomina N.

Para escribir una hélice polipeptídica es mediante la abreviatura nN

Dos tipos de lámina β: paralela y antiparalela

Dos tipos de hélices α pueden envolverse entre sí para formar una

bobina en espiral

Alfa-queratina y miosina

ESTRUCTURA TERCIARIA Y DIVERSIDAD FUNCIONAL

Plegamiento de estructura proteica una sobre otra.

Ej: Proteínas Globulares.

Muchas proteínas globulares poseen un grupo prostético, moléculas pequeñas que puedan estar enlazadas de modo no covalente o covalente a la proteína y capacitarla para cumplir funciones especiales.

Ej: Mioglobina + grupo hemo

Para el plegado de las proteínas existen determinados motivos y principios comunes.

Esta estructura se refiere al ordenamiento espacial de residuos de aminoácidos alejados en la secuencia final, así como al patrón de los enlaces disulfuro

Reglas generales que rigen el plegado de las proteínas.

• Todas las proteínas globulares poseen un exterior y un interior definidos, residuos hidrofóbicos en el interior y residuos hidrofílicos en la superficie en contacto con el agua.

• Las láminas β están generalmente enrolladas o envueltas en estructuras cilíndricas. Presentan un enrollamiento a izquierdas consecuencia de la configuración de los residuos de aminoácidos.

• La cadena polipeptídica puede doblar las esquinas de diversas maneras. Esto es para ir de un segmento β o α al siguiente. Una clase de giro compacto se denomina giro B.

• No todas las partes de las proteínas globulares pueden clasificarse en hélices α, láminas β o giros. Existen pliegues y bucles de contorno extraño llamadas “Regiones de ovillo aleatorio”. También denominadas Regiones estructuradas irregularmente.

Factores que determinan las estructuras 2° y 3°.Las estructuras tridimensionales se rompen al cambiar las condiciones ambientales.

Si:

T°, cambios de pH, al contacto con disolventes orgánicos (alcohol, urea)

Se despliega la estructura de la proteína.

DESNATURALIZACIÓN

Termodinámica del Plegado

Puentes Salinos: Pueden ocurrir interacciones carga-carga entre los R cargados (+) y (-). La existencia de fuerzas electrostáticas de atracción entre ellos, forman un tipo de sal en el interior de la molécula proteica.

El enlace iónico se rompe cuando la proteína se lleva a pH alto o bajo para que uno de los R pierda su carga.

Estos puentes salinos explican la desnaturalización ácida o básica.

Enlaces de H internos: Muchos R son buenos dadores o aceptores. Estos enlaces son débiles en solución acuosa, pero su gran número les permite estabilidad.

Pueden haber 3 tipos:

1.- Enlaces entre grupos de los R

2.- Enlaces entre grupos del armazón

3.- Enlaces entre los grupos R con hidrógeno amida o un O2 carbonilo del armazón

Interacciones de Van der Waals: Las interacciones débiles entre grupos sin carga también pueden aportar contribuciones importantes a la estabilidad de la proteína.

Efecto Hidrófobo: Este efecto también contribuye a la estabilidad termodinámica de muchas proteínas globulares.

Función de los enlaces disulfuro (-S-S-): Contribuyen a dar más estabilidad a las estructura tridimensional, por la interacción entre residuos de cisteína. Además son esenciales en sí mismos para que la estructura se vuelva a plegar correctamente.

La mayoría de las proteínas no tienen enlaces disulfuro, son infrecuentes y se encuentran principalmente en las proteínas que se exportan desde las células, como la ribonucleasa e insulina.

Resumen de Interacciones

El hecho que una proteína por sí sola pueda encontrar su estado de plegado natural in vitro no significa que pueda hacerlo in vivo. Por los tanto existen ayudad catalíticas que contribuyen al plegado en la célula:

1.- Enzimas que aceleran la conversión Cis-Trans en los residuos de prolina

2.- Enzimas que catalizan el reagrupamiento de los puentes o enlaces disulfuro.

3.- También existen proteínas especiales como Chaperonas o Chaperoninas moleculares. Su función es mantener sin problema a las proteínas recién formadas.

Posibles problemas en el plegamiento de las proteínas: AGREGACIÓN

DOMINIO PROTEICO

En la estructura terciaria de las proteínas se pueden distinguir elementos definidos que aparecen como unidades de plegamiento independiente denominadas: DOMINIOS.

Muchos de estos dominios proteicos son objeto de estudio ya que presentan funciones específicas de relevancia biológica.

Dominios SH2 y SH3 tienen funciones regulatorias.

Y los otros 2 dominios tiene funciones catalíticas.

Los dominios de las proteínas son, con gran frecuencia, codificados por partes diferenciadas de los genes denominadas, exones.

Pequeñas proteínas suelen tener sólo un dominio proteico, las proteínas más grandes puede tener docenas de dominios generalmente conectados entre sí por tramos cortos de cadena polipeptídica

ESTRUCTURA CUATERNARIA DE LAS PROTEÍNAS

Corresponde a un nivel más de organización proteica funcional.

Es la formación de dos o más cadenas polipeptídicas plegadas o subunidades.

La organización puede ser de dos tipos:

* Asociación entre cadenas polipeptídicas idénticas o casi idénticas (homotípicas)

* Interacción entre subunidades con estructuras muy distintas (heterotípicas).

Ambas con formación de proteínas con múltiples subunidades.

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TM. Paulina Fernández Garcés