Tema 4. Estructura 3D proteïnes (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Estructura i funció de biomolècules
Año del apunte 2014
Páginas 6
Fecha de subida 20/12/2014
Descargas 53
Subido por

Descripción

Apuntes realizados con las anotaciones del docente, el soporte visto en clase y bibliografía.

Vista previa del texto

EFG (Bioquímica) Tania Mesa González 1º CURS BIOLOGIA UAB TEMA 4: ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LES PROTEÏNES  A diferència de la majoria dels polímers orgànics, les molècules de proteïnes adopten una conformació específica de 3 dimensions (3D) en la solució aquosa.
- Aquesta estructura és capaç de complir una funció biològica específica i es diu el forma nativa.
- El plec natiu té un gran nombre d'interaccions favorables dins de la proteïna:   Interaccions electrostàtiques  Interaccions polars - Els enllaços d'hidrogen  Interaccions Van der Waals  Efecte hidrofòbic.
Hi ha un cost d'entropia conformacional de plegament de la proteïna quan es passa a la forma nativa.
Les propietats de l'enllaç peptídic determinen la conformació de proteïnes:  És plana i rígida  L'estructura covalent de la cadena principal pot ser vista com una successió de plans d'enllaç peptídic.
 Com ja hem dit, una proteïna és una successió de plans, però també hem de tenir en compte els àtoms més exteriors, ja que en alguns casos es pot podrir un xoc estèric on un àtom penetri en la “bola” d’un altre.
 Angles: Ramachandran (matemàtic indi) va elaborar uns gràfics o mapes que mostren els parells d’angles dièdrics presents en les proteïnes.
  No totes les combinacions de φ i ψ són favorables.
4 nivells que presenta l’estructura proteica: 1. Estructura primària  seqüència d’aminoàcids.
2. Estructura secundària  local i regular 3. Estructura terciària  tridimensional, és sinònim de nativa.
4. Estructura quaternària  agrupació de polipèptids i la seva disposició en l’espai.
ESTRUCTURA SECUNDÀRIA:  Estructura secundària es refereix a una disposició espacial local de la cadena polipeptídica.
 Dos arranjaments regulars són comuns: -  L'hèlix α  La làmina β Disposició irregular de la cadena del polipèptid s'anomena RANDOM COIL (espiral aleatòria) - tot i que el terme "random" pot induir a error.
- Les estructures secundàries es poden visualitzar en un gràfic de Ramachandran.
 α ‐helix: giren en sentit de les agulles del rellotge (right handed). L’esquelet polipeptídic és molt compacte.
 Forma més compacte possible.
 Enllaços d'hidrogen entre els principals grups de cadena principal són aproximadament paral·lels a l'eix helicoïdal.
 L’hèlix destres amb 3.6 residus per volta.
 Cadenes laterals destaquen i són més o menys perpendicular al eix helicoïdal.
 Dins dels girs no hi ha res.
 Es diu que és un dipol, ja que té una part relativament (+) i una altre relativament (-).
  Diàmetre extern de 12A  La cadena principal de la α ‐helix és carboni-carboni-nitrogen.
 Sovint hi ha una banda hidrofòbica i una hidròfila degut als aminoàcids presents.
 Té un pas de rosca de 5,4Â  1 residus.
β-fulla: és la unió de polipèptids en la forma més estirada possible. S’alineen formant una estructura estable.
 Aquesta estructura garanteix que es donin tots els enllaços d’hidrogen possibles. Els enllaços d'hidrogen es donen entre els principals grups de cadena distal.
 Té una estructura plana respecte l’enllaç peptídic i estructura tetraèdrica del carboni, donant forma de frisat. (Estructura de xapa).
18   Les cadenes laterals alternen assenyalant cap amunt i avall.
 No és estrictament local.
 Té un pas de rosca de 7,0 Â  2 residu.
 Pot estar més o menys unides depenen dels compostos.
Enllaç peptídic: normalment el trobem en posició trans, però no sempre passa. Això passa perquè es comporta com un enllaç doble (cis/trans).
 - S’uneixen els dos radicals més petits dels aminoàcids.
EXCEPCIÓ: prolina  te una conformació cis (6-10% dels enllaços). Succeeix perquè els xocs estèrics (molt petits).
 Girs-β: també anomenats girs tancats, es produeixen sovint quan els ponts d’hidrogen en làmines β canvien la direcció.
 Involucren a 4 aminoàcids.
19 Prolina: és comú que formi girs beta en situació 2  la seva cadena lateral sortiria i donaria més esta-  bilitat perquè tancaria l’enllaç.
Glicina: es comú que formi girs beta en posició tres  perquè el residu és molt petit i va be que quedi  dins del gir.
 Actualment s’ha demostrat que la freqüència la alfa helix i la fulla beta. I que la conformació depèn de la preferència dels aminoàcids.
 Valor>1  alfa hèlix  Valor < 1 fulla alfa  Valor =1 es igual.
ESTRUCTURA TERCIÀRIA:  Estructura terciària: És la disposició espacial global dels àtoms en una cadena de polipèptid o d'una proteïna, adoptada en el medi on es desenvolupa la seva funció.
 Hi ha dues classes principals que es poden distingir es diferencien segons la seva seqüència: a) Proteïnes fibroses: típicament insolubles, fets d'una sola estructura secundària.  tenen con un ordre establert dels aminoàcids.
b) Les proteïnes globulars  No segueixen cap ordre respecte la posició dels seus aminoàcids.
  Les proteïnes fibroses madures molts cops contenen aminoàcids no proteïnògens.
Proteïnes fibroses: Les proteïnes fibroses són generalment proteïnes estàtiques, la funció principal és la de proporcionar suport mecànic a les cèl·lules i els organismes, solen ser insolubles i estan formades per una unitat repetitiva simple que s'acobla per formar fibres.
 Són holoproteïnes que formen principalment: Queratines, Col·lagen i Fibrina.
 En aquest cas, els elements d'estructura secundària (hèlixs alfa o fulles beta) poden mantenir el seu ordenament sense recórrer a grans modificacions, tan sols introduint lleugeres torsions longitudinals, com en els fils d'una corda.
 Proteïnes globulars: més freqüents, en què no hi ha una dimensió que predomini sobre les altres, i la seva forma és aproximadament esfèrica. En aquest tipus d'estructures es succeeixen regions amb estructures a l'atzar.
 Estan tan comprimides que costa molt saber-ne la seva freqüència. No hi ha espai entre mig de les seves fibres.
20  Motiu: Model de plegament que incorpora alguns elements de la estructura secundària.
 Domini: part polipeptídica capaç de tenir un plegament autònom.
a) 1 domini  proteïna monodomini b) 2 dominis  proteïna didomini c) Etc.
 Categories de proteïnes globulars: 1. Tot és alfa hèlx: (tot allò que és regular) 2. Tot és fulla beta: (tot allò que és regular) 3. Mixtes (conte alfa hèlix i fulla beta) 4. Altres  són petits, es mantenen estructurades a causa d’un nombre alt de ponts disulfur.
 Normalment són proteïnes d’exportació; sang; que viatgen en un ambient oxidant.
PLEGAMENT DE PROTEÏNES:  Les proteïnes es pleguen molt ràpidament amb la menor energia de conformació possible (l'estructura nativa).
 La seqüència només determina la conformació nativa.
 Les proteïnes són només marginalment estables, es a dir, que amb poca energia, temperatura, o altres variants perden la seva estructura.
 Només han de ser mínimament estables per a poder-se configurar i transcriure be.
 1 sola confortació:  -TΔS es compensa amb el ΔH, però el que acaba de determinar el balanç és l’efecte hidrofòbic.
 La confortació per tant només és estable dintre d’un marge.
 Normalment les proteïnes es pleguen soles, sense falta de cap altre factor, però llavors hauríem de considerar que totes es pleguen be.
 No obstant s’ha vist que moltes no es pleguen correctament per si soles i que per fer-ho necessiten les Xaperones.
21  Xaperones: Fan que les proteïnes al sortir del ribosoma es pleguin bé. Altres xaperones en canvi el que fan es que arreglen a aquelles que s’han plegat malament.
 Xaperones Hsp  necessiten la hidròlisi de l’ATP per a que es dobleguin be les proteïnes, cosa que indica la importància d’aquest fet.
 Xaperonines: són més grans que les xaperones. Són similars a càmeres proteiques vuides en el seu interior. Funcionen com un còctel on es barregin de nou la proteïna mal plegada a plegar-se be amb l’ajuda de l’ATP.
MALATIES CONFORMACIONALS:  S’ha comprovat que hi ha malalties causades per un mal plegament de les proteïnes.
 En l’estadi intermedi del plegament poden adquirir modificacions com crear dímers, que s’uniran a més proteïnes reals ben plegades.
 El fet de la transformació en beta és la causant original de les paques.
PREDICCIÓ DE L’ESTRUCTURA PROTEICA:  Les seqüències de les proteïnes ens poder ajudar a predir les seves funcions, segon on coincideixen.
 Les estructures secundàries poden ser estimades pels residus.
 Les estructures terciàries es poden predir a partir d'homologia de modelat molecular.
ESTRUCTURA QUATERNÀRIA:  Estructura quaternària: Quan una proteïna consta de més d'una cadena polipeptídica, és a dir, quan es tracta d'una proteïna oligomèrica, diem que té estructura quaternària.
- L'estructura quaternària de considerar: 1.
El nombre i la naturalesa de les diferents subunitats o monòmers que integren l’oligòmers.
2. La forma en què s'associen a l'espai per donar lloc a l’oligòmer.
- L'estructura quaternària deriva de la conjunció de diverses cadenes peptídiques que, associades, conformen un multimèric, que posseeix propietats diferents a la dels seus monòmers components. Aquestes subunitats s'associen entre si mitjançant interaccions no covalents.
22 ...