Estructura de proteínas II (2015)

Resumen Español
Universidad Universidad de Valencia (UV)
Grado Bioquímica y Ciencias Biomédicas - 2º curso
Asignatura Estructura de macromoléculas
Año del apunte 2015
Páginas 4
Fecha de subida 20/03/2016
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T-3: ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS ESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS Combinaciones de unos pocos elementos de estructura secundaria que forman patrones definidos. También se llaman motivos estructurales y son la base para la clasificación de las proteínas.
MOTIVOS ESTRUCTURALES: secuencias de aa con elementos de estructura secundaria que presentan características y funciones definidas. Se pueden predecir/identificar apartir de la secuencia de aa o de la estructura secundaria.
-Mano f: hélice-vuelta-hélice que se une específicamente a iones Ca2+.
-Dedo de Zn: habitual en proteínas que unen DNA.
-Cremallera de leucinas.
ESTRUCTURA TERCIARIA Estructura 3D global que adquiere una proteína cuando se pliega. Residuos lejanos en la secuencia quedan cerca en el espacio. Se forma una estructura compacta que excluye el agua del interior (esto facilita/potencia las interacciones iónicas y los p de H y se da el efecto hidrofóbico: residuos polares en el exterior e hidrófobos en el interior).
Las proteínas grandes suelen presentar DOMINIOS ESTRUCTURALES: parte de la proteína que puede plegarse y tener una función con independencia del resto de la cadena polipeptídica.
-Mantenimiento de la estructura terciaria: se estabiliza principalmente por interacciones entre las cadenas laterales ya sean covalentes (puentes disulfuro) o débiles (iónicas/puentes salinos, hidrofóbicas, p de H, fuerzas de Van der Waals).
 HÉLICE ANFIPÁTICA: estructura helicoidal con una parte hidrofóbica (residuos hidrofóbicos hacia el interior) y otra hidrofílica (exterior).
ESTRUCTURA CUATERNARIA Asociación no covalente de diversas cadenas polipeptídicas. Las subunidades/monómeros/ protómeros se organizan de manera simétrica. Estas estructuras se estabilizan con los mismos tipos de enlaces que hay en la estructura terciaria.
Las ventajas de esta asociación son una mayor estabilidad de la molécula y la capacidad de tener una regulación alostérica: si hay un cambio/alteración en un monómero o parte de la proteína este tiene efecto en el resto de la molécula.
¿Por qué una clasificación estructural? No hay muchas posibilidades de plegamiento en proteínas, se pueden clasificar según ese criterio y esto está relacionado con su función.
La secuenciación de genomas ha proporcionado mucha información pero el 35-50% de las proteínas de los genomas secuenciados no tienen una función asignada y averiguarla es un proceso caro, lento y difícil. No obstante, hay herramientas computacionales que permiten la asignación automatizada de funciones a partir de clasificaciones estructurales -Familia a la que pertenecen: origen evolutivo común.
-Dominios que contienen.
-Rasgos de secuencia que presentan: grupos de aa que confieren características concretas a las proteínas como centros catalíticos, sitios de unión, sitios de modificación post-traduccional, repeticiones.
PROTEÍNAS FIBROSAS -Forma alargada -Repetición de un tipo de estructura 2ª -Resistentes e insolubles -Función estructural -Ej: colágeno, queratina, fibroína de la seda PROTEÍNAS GLOBULARES -Forma esférica -Ricas en estructura secundaria -Flexibles y dinámicas (solubles) -Múltiples funciones -Ej: hemoglobina, inmunoglobulinas, enzimas COLÁGENO proteína más abundante en vertebrados. Formado por una estructura de tropocolágeno que forma una red fibrosa.
-Triple hélice a derechas formada por hélices a izquierdas (3’3 aa/vuelta) con enlaces de H entre hélices y con una Gly por cada 3 residuos en la zona de empaquetamiento (zona de cruze entre hélices donde no cabe un aa más grande). El entrecruzamiento de las unidades de tropocolágeno se da por derivados aldehídos de Lys.
-Abundan Pro y Gly: secuencia Gly-X-Y que pueden ser Pro, hidroxi-Pro o hidroxy-Lys en Y. Estos residuos Pro y Gly hidroxilados son aa modificados postr-traduccionalmente por la enzima hidroxilasa que necesita ascorbato (vitamina C) como antioxidante y si no pueden surgir enfermedades (escorbuto). Proporcionan grupos formadores de enlaces de H entre los 3 polipéptidos lo que confiere mucha estabilidad.
-Fibrilogénesis: las fibras de colágeno se estabilizan por enlaces amida entre Lys que pierden grupo NH.
α-QUERATINA (pelo) hélice α que se enrolla a izquierdas a otra formando un dímero a y se asocian a otros para formar tetrámeros antiparalelos que se asocian entre sí. Las cadenas se unen, entre otros, por una red de puentes disulfuro entre residuos de Cys abundantes en queratina.
FIBROINA DE LA SEDA fibras formadas por hojas β antiparalelas ricas en aa con cadenas laterales pequeñas. Alternan residuos hidrofóbicos y polares en caras opuestas; las diversas hojas interaccionan por las caras hidrofóbicas. Es flexible y resistente al estiramiento.
DETERMINACIÓN DE ESTRUCTURAS DIFRACCIÓN/CRISTALOGRAFÍA DE RAYOS-X (técnica + útil) Implica la cristalización de las proteínas; hace falta sobreexpresarlas (para que estén en una concentración suficiente para que formen cristales) y purificarlas antes; se obtienen patrones de difracción.
La proteína purificada se mete en una disolución a condiciones determinadas para que pierda agua y cristalice. El cristal se irradia con rayos X y, con que haya una proteína con estructura determinada, se verá un patrón de difracción claro a partir del que se construye el modelo.
RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR Puede ofrecer información sobre la dinámica de varias partes de la proteína. Para ello es necesario que las proteínas sean solubles en concentraciones elevadas y sobreexpresar las proteínas en un sistema que permita el marcaje isotópico.
*Se obtienen patrones muy complejos. Se utilizan experimentos como COSY y NOESY para reconstruir la estructura 3D de la proteína.
MICROSCOPÍA (CRIO) ELECTRÓNICA Analiza muestras nativas congeladas con una capa fina de gel vitrificado. Permite el estudio de complejos macromoleculares a los que se pueden acoplar estructuras de alta resolución (RayosX o RMN).
Se ven en 2D las moléculas individualizadas cada una en distinta orientación y, a partir de las imágenes obtenidas, se hace una reconstrucción 3D.
PREDICCIÓN DE ESTRUCTURA TERCIARIA (no fiable) MODELADO POR HOMOLOGÍA La estructura terciara se conserva mejor que la secuenica (es más importante para realizar la función) por lo tanto se asume que proteínas con secuencias similares serán similares estructuralmente.
La estructura de una proteína se deduce a partir de una proteína homóloga cuya estructura ya está resuelta. Se alinean las secuencias, se eliminan las cadenas laterales de la proteína conocida y se dispone la p. desconocida de manera que coincida con la forma de la ya conocida y se le dan ciertos grados de libertad para que se coloque en el estado de mínima energía.
“THREADING” Es el método que se usa cuando no se dispone de estructuras de proteínas homólogas resueltas. Se asume que la proteína tiene un tipo de plegamiento concreto (deducido por su función), se coloca la proteína en esa conformación y se da grados de libertad.
AB INTIO Se basa en principios físicos en lugar de estructuras resueltas y se exploran todas las posibilidades de plegamiento de esa proteína. Se necesitan programas/ordenadores con gran capacidad de cálculo.
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