Estructura de Proteínas PDF - Galileo Universidad

Estructura Tridimensional de Proteínas Lic. Kevin Alexander Ortiz Barrientos Bioquímica I 2024 Estructura tridimensional de proteínas Regiones Polimórficas Conservadas  Estructura tridimensional de proteínas La secuencia de aminoácidos dicta la estructur...

Estructura Tridimensional de Proteínas Lic. Kevin Alexander Ortiz Barrientos Bioquímica I 2024 Estructura tridimensional de proteínas Regiones Polimórficas Conservadas  Estructura tridimensional de proteínas La secuencia de aminoácidos dicta la estructura tridimensional de una proteína. La función de una proteína depende de su estructura. Una proteína aislada generalmente existe en una o en un pequeño numero de estructuras. Estructura tridimensional de proteínas Las interacciones no covalente son las fuerzas más importantes para mantener la estructura. De todas las proteínas se pueden reconocer algunos patrones estructurales. Conformación Conformación → Arreglo espacial de los átomos en una proteína. (No requieren rompimiento de enlaces) Conformaciones que ocurren bajo ciertas condiciones son usualmente las termodinámicamente más estables. Proteínas nativas → conformación plegada y funcional La conformación es estabilizada por interacciones débiles Estabilidad → La tendencia a mantener la conformación nativa. Interacciones que estabilizan la molécula pueden ser puentes disulfuro e interacciones débiles. Fuerzas hidrófobas generalmente predominan. Reglas simples: Los residuos hidrofóbicos generalmente se encuentran situados en el interior de la proteína. El número de puente de hidrógeno y de interacciones iónicas se encuentra maximizado. El enlace peptídico es rígido y plano Conformación del enlace peptídico El enlace peptídico es rígido y plano Enlace peptídico es rígido y plano Estructura tridimensional de proteínas La secuencia de aminoácidos dicta la estructura tridimensional de una proteína → La función de una proteína depende de su estructura Formas estructurales estables y funcionales se les conoce como conformación nativa. Las interacciones no covalentes estabilizan las estructuras proteicas → Patrones estructurales comunes. Cambios conformacionales permiten la función de proteínas. Estructura secundaria Describe los arreglos espaciales locales de un segmento polipeptídico, sin incluir sus interacciones con otros segmentos. Hélices α Conformaciones β Giro β Irregulares o “random coil” Hélice α 3.6 Residuos por vuelta. Dextrógira. Proteínas globulares. Hélice α Puentes de hidrógeno internos. Interacciones entre el hidrógeno adyacente al nitrógeno electronegativo del enlace peptídico y el oxigeno del 4 aminoácido. 3-4 puentes de hidrógeno por vuelta.  Hélice α Naturaleza intrínseca de los aminoácidos. Hélice α Volumen y las interacciones de los grupos R. Habitualmente 3-4 residuos de distancia se encuentran grupos R ionizables o hidrófobos.  Hélice α Las interacciones entre los residuos hacia el final de la hélice y el dipolo eléctrico inherente a la hélice.  Hélice α Factores que afectan la estabilidad de la hélice alfa Propensión intrinseca de los aminoácidos para formar la hélice Interacciones entre los grupos R. El tamaño de los grupos R adyacentes. La aparición de residuos Pro y Gly Interacciones en los extremos de la hélice Hebras β Cada residuo corresponde a 0.32-0.34. Más extendida que la hélice alfa. Hoja β Hoja o lámina β Paralela o antiparalela. Residuos pequeños (Ala y Gly)  Giro β Giro de 180°C. 4 aminoácidos. Puente de hidrógeno entre 1er y 4to aminoácido. Gly y Pro. Por lo general se ubican en la superficie de la proteína.  Asas Usualmente contienen residuos hidrofílicos. Por lo general en regiones expuestas. Contienen varios residuos. Giro β Estructura terciaria y cuaternaria La disposición tridimensional global de todos los átomos de una proteína. La disposición de subunidades protéicas en complejos tridimensionales se le conoce como estructura cuaternaria. Fibrosas y globulares. Estructura terciaria y cuaternaria α Queratina α dextrógira → Superhélice levógira Rica en Ala, Val, Leu, Ile, Met y Phe. α Queratina  Colágeno Encontrado en el tejido conectivo. Estructura secundaria única. 3 aminoácidos por giro Gly-X-Y. X Pro. Y 4-Hyp. Levógira → 3 hélices superenrolladas dextrógiras. Colágeno Fibroína de la seda Conformación β. Ala y Gly Flexible por interacciones débiles. Proteínas Globulares Formas más compactas Diversidad estructural → varias funciones biológicas Mioglobina Fijadora de oxígeno (músculo). 153 aa Protoporfirina Fe+2 (Hemo). Proteínas Globulares Patrones de plegamiento Motivo (estructura supersecundaria o plegamiento): 2 o más elementos de una estructura secundaria y sus conexiones. Dominio: Una parte de una cadena polipeptídica que es estable de manera independiente y que puede moverse como una entidad única con respecto al resto de la proteína. Proteínas Globulares Proteínas Globulares Reglas: Interiorización de grupos R hidrofóbicos (mínimo 2). Hélices alfa y hojas beta (distintas capas). Segmentos adyacentes están muy juntos. No se pueden formar nudos. Torsión de conformación beta. Proteínas globulares Clasificación de proteínas En base a los motivos: Jerarquía estructural Cuatro grupos: Todo α Todo β α/ β α+β Estructura cuaternaria Estructura cuaternaria → proteínas de múltiples subunidades (regulación y catálisis) Hemoglobina 2α (141) y 2β(146) Multímero → Proteína con múltiples subunidades. Oligómero → Proteína con algunas subunidades. Estructura Cuaternaria Desnaturalización y plegamiento de proteínas Proteostasis → El mantenimiento continuo de proteínas activas bajo ciertas condiciones. Síntesis y plegamiento. La renaturalización. Degradación de proteínas desnaturalizadas. Desnaturalización y plegamiento de proteínas Desnaturalización → Pérdida de la estructura tridimensional suficiente para originar la pérdida de la función. Calor → rompimiento de puentes de hidrógeno. pH extremos → Carga neta de proteína. Solventes orgánicos. Detergentes → Interacciones hidrofóbicas. Desnaturalización y plegamiento de proteínas La secuencia de aminoácidos determina la estructura terciaria de una proteína. Renaturalización → Cuando una proteína desnaturalizada es capaz de recuperar su estructura nativa y su actividad biológica bajo las condiciones que permiten la conformación nativa.  Desnaturalización y plegamiento de proteínas La paradoja de Levinthal Si una proteína adoptara todas sus conformaciones antes de plegarse tardaría mas tiempo de lo que el universo existe y sin embargo se logra en milisegundos Desnaturalización y plegamiento de proteínas  Defectos en el plegamiento Amiloidosis → Proteínas soluble que es secretada en un estado no nativo y convertida en una fibra amiloide insoluble extracelular. Pérdida de proteostásis Amiloidosis sistémicas. Amiloidosis órgano específicas Amiloidosis intracelulares Defectos en el plegamiento Enfermedad priónica. BSE Kuru Creutzfeldt-Jakob PrPc → PrPsc Una proteína consiste en una hélice  de 15 residuos de largo con la siguiente secuencia: Trp-Glu-Ala-Asn-Ile-Lys-Gln-Arg-Leu-Ser-Thr-Glu-Tyr-Lis-Gln a. ¿Cuántos giros hay en esta hélice ? b. ¿Cuál es la longitud de la hélice (en Angströms) en dirección hacia el eje de la hélice? c. ¿Cuántos puentes de hidrógeno hay en el esqueleto de la hélice? Explique su razonamiento. d. En la proteína, esta hélice está empacada contra una hoja β, formando un núcleo hidrofóbico. Prediga que lado de la hélice está orientado hacia la hoja β: escriba nuevamente la secuencia circulando los residuos involucrados con los contactos hidrofóbicos. Subraye los residuos que favorecen el contacto con el agua. Una proteína consiste en una hélice  de 15 residuos de largo con la siguiente secuencia: Trp-Glu-Ala-Asn-Ile-Lys-Gln-Arg-Leu-Ser-Thr-Glu-Tyr-Lis-Gln ¿Cuál de las siguientes mutaciones en la secuencia original tiene mayor probabilidad de desestabilizar la hélice? Explique su razonamiento Trp,Ile,Leu,Tyr → Ala Glu,Lys,Asp,Arg → Ala Glu,Ser → Arg Trp,Ala → Pro Gracias!