proteinas 2011
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ESTRUCTURA yFUNCION DE PROTEINAS
Biología Celular MedicinaProf. Catherine Guzmán.
2011
FUNCIONES DE LAS PROTEINAS
Estructural
Enzimática
Hormonal
Defensiva
Transporte
Motoras
HistonasColágenoElastinaQueratinaRibonucleasaDNA polimerasaGlucoquinasaH. de crecimientoEritropoyetinaCalcitoninaInmunoglobulinasTrombinaFibrinógenoHemoglobinaTransferrinaCitocromosMiosinaQuinesinaDineína
FUNCIONES DE LAS PROTEINAS
Adhesión
Señales
Regulación
Reserva
Receptor
N-CAMIntegrinasCaderinasCitoquinasEGFNGFNF-kBp53CiclinasLactoalbúminaOvoalbúminaFerritinaRodopsinaReceptoreshormonales
LAS PROTEINAS PRESENTAN DIFERENTES NIVELESESTRUCTURALES QUE DETERMINAN SU CAPACIDAD PARA
REALIZAR DIFERENTES FUNCIONES BIOLOGICAS
ESTRUCTURA PRIMARIA ESTRUCTURA PRIMARIA DE PROTEINASDE PROTEINAS
- Las proteínas son macromoléculas formadas por la asociación de aminoácidos medianteun enlace peptídico.- La estructura primaria corresponde a la secuencia lineal de aminoácidos que forman unaproteína.-La función de una proteína dependen de su secuencia de aminoácidos, pues elladetermina la estructura espacial que esta macromolécula adopte.- Es única para las proteínas de un especie, se encuentra codificada por el materialgenético (ADN).
NH2+
O
NH
NH2
NH3+
CH2CH2-O
O
NH3+
NH+
NH
-O
O
NH3+
NH3+
CH2
CH2CH2-O
Lisina (Lys, L)
Arginina
(Arg, R)
Histidina
(His, H)
O
O
NH2
NH3+
-O
O
OCH2
NH2
NH3+
-O
O
NH3+
OH-O
O
NH3+
OH
CH3
-O
Treonina (Thr, T)
Serina (Ser, S)
Glutamina (Gln, Q)
Asparragina (Asp, N)
-OO-
NH3+
O
O
CC
O
CH2
O
-O O-
NH3+
Acido Aspártico (Asp, D)
Acido Glutámico (Glu, E)
Aminoácidos ácidos Aminoácidos básicos
Aminoácidos polares sin carga
AMINOACIDOS POLARES
Aminoácidos polares con carga
O
NH3+
SCH2 CH3-O
O
NH3+
CH3-O
O
NH3+
CH2
CH3
CH3-O
O
NH3+
CH3
CH3
-O
O
NH3+
-O
O
NH3+
NH
-O
O
NH3+
OH
-O
O
NH3+
CH3
CH3-O
Metionina (Met, M)
Tirosina (Tyr, Y)
Triptófano (Trp, W)
Isoleucina (Ile, I)
Fenilalanina (Phe, F)
Alanina(Ala, A)
Valina (Val, V)
Leucina (Leu, L)
La carga de los aminoácidos polares depende de la capacidad de ionización de losgrupos –COOH y –NH2 presentes en la cadena lateral de aminoácidos ácidos y
básicos respectivamente
O
NH3+
SH-O
O
NH3+
-OH
O
NH
-O
Cisteína (Cys, C)
Prolina (Pro, P)
Glicina (Gly, G)
O
NH3+
SCH2 CH3-O
O
NH3+
CH3-O
O
NH3+
CH2
CH3
CH3-O
O
NH3+
CH3
CH3
-O
O
NH3+
-O
O
NH3+
NH
-O
O
NH3+
OH
-O
O
NH3+
CH3
CH3-O
Metionina (Met, M)
Tirosina (Tyr, Y)
Triptófano (Trp, W)
Isoleucina (Ile, I)
Fenilalanina (Phe, F)
Alanina(Ala, A)
Valina (Val, V)
Leucina (Leu, L)
O
NH3+
SH-O
O
NH3+
-OH
O
NH
-O
Cisteína (Cys, C)
Prolina (Pro, P)
Glicina (Gly, G)
O
NH3+
SCH2 CH3-O
O
NH3+
CH3-O
O
NH3+
CH2
CH3
CH3-O
O
NH3+
CH3
CH3
-O
O
NH3+
-O
O
NH3+
NH
-O
O
NH3+
OH
-O
O
NH3+
CH3
CH3-O
Metionina (Met, M)
Tirosina (Tyr, Y)
Triptófano (Trp, W)
Isoleucina (Ile, I)
Fenilalanina (Phe, F)
Alanina(Ala, A)
Valina (Val, V)
Leucina (Leu, L)
AMINOACIDOS APOLARES
ENLACES Y FUERZAS NO COVALENTESQUE CONTRIBUYEN AL PLEGAMIENTO DE PROTEINAS
1. ENLACES IÓNICOS2. FUERZAS DE VAN
DER WAALS
3. ENLACES HIDROGENO
La fuerza de atracción entre lasdos cargas opuestas disminuyerápidamente a medida que seaumenta la distancia entre ellas.
Se forma en átomos de H atrapadosentre dos átomos electronegativos(generalmente O, N).
La distancia de contacto entre dosátomos que no están unidos por unenlace covalente que minimiza lasfuerzas de repulsión entre losradios atómicos
ENLACES Y FUERZAS NO COVALENTES QUE CONTRIBUYEN ALPLEGAMIENTO DE PROTEINAS
4. FUERZAS HIDROFOBAS
Las moléculas hidrófobas se estabilizan asociándose entre sí evitando la interacción con lared de enlaces hidrógenos del agua.
LAS PROTEÍNAS DESNATURALIZADAS PUEDEN RECUPERARSUS FORMAS ORIGINALES
La información necesaria para especificar la forma tridimensional está contenida en la secuenciaaminoacídica.
ESTRUCTURA SECUNDARIA ESTRUCTURA SECUNDARIA DE PROTEINASDE PROTEINAS
- Corresponde al plegamiento característico de la cadena aminoacídica-La estructura secundaria es establecida por enlaces hidrógeno entre losgrupos carbonilo y amino del esqueleto polipeptídico.Existen tres tipos de estructuras secundarias conservadas en proteínas:
1.- a Hélice2.- Hoja b3.- Vuelta(4.-Random coil (estructura al azar))
a- HELICE
La estructura de a hélice es estabilizada por enlaces hidrógeno entre el grupo -C=O de unaminoácido y el grupo -NH del cuarto aminoácido que le sigue en la cadena polipeptídica
0.54 nm/ vuelta
HOJA b
-En la estructura hoja b los aminoácidos forman hebras en forma de zig-zag-El plegamiento es estabilizado por enlaces hidrógeno entre grupos C=O y NH de cadenas vecinas-Cuando las hebras b tiene el mismo sentido (N-C) forman una hoja b paralela, si presentan sentidosopuestos forman una estructura antiparalela
Hoja b paralela
Hoja b antiparalela
-Comprende regiones de al menos 4 aminoácidos generalmentecon presencia de prolina y glicina (tb. asparragina).-Están presentes en la transición entre diferentes tipos deestructuras secundarias dentro de una cadena polipeptídica.-Plegamiento establecido por la formación de puentes hidrógenoen las posiciones 1 y 4.
VUELTAS
MOTIVOS ESTRUCTURALES
Estructura de algunas proteínas demembrana
Bacteriorrodopsina (bomba de H+) presente en la membrana de lasarqueobacterias Halobacterium halobium
Algunas hélices-alfa son estructuras anfipáticas que permiten laformación de proteínas transmembrana con una región interiorhidrofílica, como por ejemplo en las proteínas transportadoras.
-Responsable del mal de las vacas loca o en humanos de laenfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ) y Kuru caracterizada por laneurodegeneración (encefalopatía espongiforme)- Producida por el mal plegamiento de las proteínas pre-priónicas(glucoproteínas normales de la membrana plasmática) enproteínas priónicas
PRIONES
- Stanley Prusiner demostró que se trataba de partículas puramente proteicas sin ácido nucleico, porlo que recibió el Premio Nobel de Medicina en 1997.
Kuru ennativos deNueva Guinea
•Las partículas priónicasinfectivas son proteínas con unplegamiento anómalo•Cuando una proteína priónicaanómala entrar en contacto conlas proteínas originales, lasinduce a adoptar la formaanómala del prión, mediante unmecanismo todavía desconocido,generando una reacción encadena sobre otras proteínassensibles lo que lleva a laformación de agregados deproteínas que dañan la función delas células nerviosas.•A principios del siglo XX sedescribieron los primeros casosde encefalopatía espongiforme enel ser humano (enfermedad deCreutzfeldt-Jakob)
PRIONES
ESTRUCTURA TERCIARIADE PROTEINAS
Disposición tridimensional de los aminoácidos en la cadena polipeptídica.
El reordenamiento espacial de los aminoácidos en la proteína es mantenidopor diferentes fuerzas de enlace:
Fuerzas covalentes -puentes disulfuro (entre dos Cys)-enlace amida (entre Lys-Glu o Lys-Asp)
- fuerzas electrostáticas- puentes hidrógeno
Fuerzas no covalentes - fuerzas de van der Waals- interacciones hidrofóbicas
FUERZAS COVALENTESPUENTE DISULFURO
ENLACE AMIDA
Existen dos grandes agrupaciones de estructuratridimensional:
-Proteinas globulares -Proteinas fibrosas
DOMINIOS ESTRUCTURALES
Regiones diferenciadas dentro de la estructura terciaria de unaproteína que actúan como unidades individuales de plegamiento.
DOMINIOS ESTRUCTURALES
•Los dominios son segmentos de unaproteína que presentan una organizaciónespacial definida.•Presentan una particularidad estrutural ocumplen un rol funcional determinado.
DOMINIOS ESTRUCTURALESAlgunos ejemplos...
Domino catalíticodel citocromo b562
Domino de unión a NAD de laenzima láctico deshidrogenasa
Domino variablede la cadena liviana laInmunoglobulina
DOMINIOS ESTRUCTURALES DE LA INMUNOGLOBULINA
ESTRUCTURA CUATERNARIAEstructura presente en proteinas quepresentan más de una cadena polipeptídica:proteinas oligoméricas.
Las fuerzas que mantiene unidas las distintassubunidades de una proteína son en generallas misma que median la estructura terciaria(fuerzas covalentes y no covalentes).
El oligómero presenta un mínimo de energíalibre respecto de los monómeros.
Ejemplo: hemoglobina, proteína compuestapor cuatro subunidades (2 a y 2b) .
En algunos casos los puentes disulfuro median la asociación de las diferentes subunidadesque conforman la proteina.
Estructura cuaternaria de las Inmunoglobulinas
EL PLEGAMIENTO DE PROTEINAS ESASISTIDO POR CHAPERONAS
Chaperonas asisten el plegamiento de las cadenas polipetídicas recién sintetizadashaciendo más eficiente el plegamiento de las proteínas celulares.GroEL y GroES forman una chaperonina de procariontes que asiste el plegamiento deproteínas. Su homólogo en eucariontes es TriC.