aminoácidos e proteinas
DESCRIPTION
,TRANSCRIPT
-
Instituto de Qumica de So Carlos IQSC
Universidade de So Paulo
Aminocidos e Protenas
Disciplina: Bioqumica Avanada
Docente: Profa. Dra. Fernanda Canduri
-
O Aminocido
-
Formas quirais de aminocidos
-
Aminocidos polares
-
Aminocidos apolares
-
A abreviao dos 20 aminocidos
-
Os aminocidos
citrulina
ornitina
selenometionina selenocistena
-
Escala de hidrofobicidade de aa
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
W I F L C M V Y P A T H G S Q N E D K R
aminoacidos
hid
rofo
bic
idade
-
Diagrama de Venn dos aminocidos
Gly
Ala
Val
Leu
Ile
Phe Trp
Met
Pro
Cys
Ser
Thr
Tyr Asn
Gln
Asp Glu
His Lys
Arg
-
Ocorrncia de aminocidosLeu
Ala
Gly
Ser
Val
Glu
Thr
Lys
Ile
Asp
Pro
Arg
Asn
Gln
Phe
Tyr
His
Met
Cys
Trp
-
Os aminocidos
-
Titulao da alanina
-
A ligao peptdica
-
O polipeptdeo
-
Sequncia Primria
-
A cadeia polipeptdica
-
Distncia entre tomos na ligao peptdica
-
ngulos de toro , e
-
Nveis de estrutura protica
-
Hlice Alfa
Estrutura helicoidal direita
Estabilizao por ligaes de H entre aminocidos prximos
n + 4 paralelas direo da cadeia
Rotao de 100o entre aa adjacentes = 3,6 resduos por volta = passo
1 Passo = 5,4
n n+1 n+2 n+3 n+4 n+5
Estruturas secundrias
-
A Hlice
Interaes entre os grupos R adjacentes podem estabilizar ou desestabilizar a
Hlice Alfa presena de Gly e Pro
-
Exemplo de protena constituda de hlices
A hemoglobina
-
Folha beta pregueada
Estrutura distendida em ziguezague
Estabilizada por ligaes de H pela CC=O e HNC da cadeia principal de aa distantes na sequncia de
aminocidos
Distncia entre os carbonos alfa de aa adjacentes de 3,5
-
Folha
antiparalela
Folha
paralela
-
Exemplo de protena constituda de folhas
-
Frequncia relativa dos aas em
estruturas secundrias
-
Conectam os segmentos de hlices alfa e folhas beta
Mudam a direo da cadeia
So estruturas estabilizadas por ligaes de H entre os grupos CC=O e HNC da cadeia principal do AA n e n + 3.
Alas so segmentos maiores de 8 a 16 resduos de aa
Voltas
Type II presena de Gly e Pro
-
Estrutura Secundria
Diagrama de Ramachandran dos diferentes tipos de Estruturas
secundrias
Diagrama de Ramachandran da Piruvato quinase
- Cada ponto representa 1
resduo (Exceto Gly)
-
Preferncia relativa de estrutura secundria
pelos diferentes aa
Depende da sequncia de aa estrutura primria
possvel predizer a estrutura secundria de uma sequncia por bioinformtica conhecendo a estrutura primria
-
Estrutura Supersecundria
Combinaes entre diferentes arranjos de estrutura secundria
Formam domnios caractersticos de famlias de protenas
Unidade
Unidade alfa-alfa
Meandro
Chave grega
(Barril )
-
Estrutura terciria
Relacionamento espacial entre todos os aminocidos de um polipeptdeo
Estrutura tridimensional
Estabilizada por interaes diversas entre as cadeias laterais e pontes dissufeto
Ligaes de H tm pequena contribuio devido competio com a gua
Pontes dissulfeto Ligaes de H entre grupos R
Atrao eletrosttica Interaes
hidrofbicas
Coordenao por on
metlico
Hlice
Folha
-
Foras que estabilizam a estrutura protica
-
A estrutura terciria
Na estrutura terciria,
aminocidos da cadeia
polipeptdica com caractersticas
hidroflicas tendem a
permanecer na periferia,
expostos ao solvente, enquanto
aminocidos hidrofbicos,
tendem a permanecer no interior
da protena.
-
Enovelamento de protenas
Ao longo da evoluo, as clulas incorporaram mecanismos
bastante eficientes para evitar que erros na transmisso da
informao gentica se propagassem na replicao, na transcrio e
na traduo.
Ainda assim, possvel que protenas recm sintetizadas no
consigam desempenhar suas funes por erro no enovelamento.
Protenas com multidomnios e multissubunidades, cujos
componentes devem estar totalmente formados antes que se
possam associar de modo correto entre si, necessitam de auxlio
para tanto.
Dogma de Anfinsen: As informaes necessrias para uma protena obter sua estrutura nativa esto na sequncia de
aminocidos da protena.
-
Tripsina
Lisozima
Mioglobina
Relao Estrutura Funo Biolgica
Ausncia de estrutura nativa Ausncia de funo
BSA: ~600 AA
-
Enovelamento de protenas
As protenas podem ser desnaturadas e renaturadas in vitro
Agentes desnaturantes de protenas frequentemente utilizados no Laboratrio de
Bioqumica: cidos e detergentes, alm de altas temperaturas
-
Enovelamento de protenas
A protena pode ser renaturada pela dilise na presena de um agente redutor
- Agente redutor catalisa o enovelamento correto
RNase A possui 4 pontes dissulfeto
Reenovelamento
Incorreto
-
Enovelamento protico
O efeito hidrofbico
A introduo de um composto hidrofbico perturba a rede de gua;
A gua tende a minimizar seu contato com as molculas hidrofbicas;
H uma organizao de camadas ou gaiolas de gua entorno de compostos apolares
Com alto custo entrpico.
Excluso do composto apolar da fase aquosa Interaes hidrofbicas (H < 0)
Formao de aglomerados apolares reduz a rea de contato com a gua
Liberao de molculas de H20 das gaiolas
Gaiola de H20
-
Enovelamento protico
O efeito hidrofbico
Ex: Mioglobina
- Polipeptdio de 153 resduos - 45 x 35 x 25 muito compacta
- 8 hlices alfas (70%) - Algumas Hlices so anfipticas
- Azul: Aminocidos Hidrofbicos enterrados no interior Excludos da gua
- Resduos polares no interior esto interagindo com o Ferro e Oxignio
-
O efeito hidrofbico
Existem excees regra - as protenas de membrana
Linguagem de 20 aminocidos
permitem a diversidade estrutural
das protenas
-
0 SystemSystem STHG
O Enovelamento de Protenas em termos da G
Um conjunto de protenas no-enoveladas no meio aquoso enovelam-se
espontaneamente (G < 0), para atingirem um estrutura organizada com baixa S
-
Enovelamento de protenas
O enovelamento cooperativo
O enovelamento ocorre de maneira hierrquica pores locais enovelam primeiro e sucessivamente
Intermedirios do enovelamento so observados
-
Vias de Enovelamento Teoria do Funil
O Enovelamento de Protenas Hierrquico
Segue vias ou rotas sem testar todas as possibilidades!!
Controle termodinmico
Controle Cintico
-
Enovelamento de protenas
Existem protenas que, alm de auxiliar o enovelamento
protico, encaminha a protena destruio, caso no seja
possvel atingir a configurao correta.
So as chaperonas moleculares: constituem uma famlia de
protenas que se ligam s protenas desenoveladas ou s
cadeias polipeptdicas parcialmente enoveladas para evitar a
associao incorreta de segmentos hidrofbicos expostos, os
quais poderiam levar a um dobramento incorreto, agregao e
precipitao.
Permitem ainda que protenas enoveladas de maneira incorreta
sejam reorganizadas em sua conformao nativa.
-
Enovelamento de protenas
O enovelamento pode ser auxiliado ou assistido
Chaperones moleculares
15 a 20 % das protenas bacterianas em condies no estresse necessitam de
auxlio para o enovelamento
As chaperones moleculares auxiliam o enovelamento e previnem a agregao de
protenas em condies de estresse
Elas no interferem na estrutura final das protenas
O Princpio de Anfinsen respeitado A estrutura de uma protena codificada
pela seqncia de aminocidos
-
Dinmica de protenas
A estabilidade das protenas controlada para manter suas funes
Mudanas conformacionais e flexibilidade maior estabilidade faria a protena pouco
flexvel
Permitir regulao por ligantes diversos Alosteria ativao e inativao regulada
Permitir rpida degradao quanto maior a estabilidade mais difcil seria a
degradao
Permitir transporte por membranas os poros e canais so pequenos
Permitir o escape de armadilhas nas vias de enovelamento
-
Estrutura Quaternria
Reunio de diferentes subunidades
Interaes entre grupos laterais de cadeias diferentes
Mesmas interaes que na estrutura terciria
Possuem diversos eixos de simetria cristalina
Holohemoglobina
-
Estrutura quaternria
Consiste de mais de uma cadeia polipeptdica unidas por diferentes
interaes, formando polmeros necessrios para a funo da
protena.
(b) HIV protease
-
Protenas Globulares
Protenas assume uma forma aproximadamente esfrica
A cadeia se enovela entorno de si mesma formando uma estrutura compacta
Geralmente solveis em gua
Ex.: Mioglobina e Triose fosfato isomerase
-
Protenas Fibrosas
Protenas filamentosas com a cadeia distendida ao longo de um eixo
Funo estrutural e de sustentao
Insolveis em gua
Colgeno e Queratina estrutura helicoidal
Fibrona (seda) Folha anteparalela
-
Protenas Fibrosas
Colgeno
Principal protena de sustentao
30 genes 19 tipos diferentes de colgeno
~ 1000 residuos
35%= Gly
11%= Ala
21% = Pro ou Hyp
Baixo valor nutricional: gelatina
Repetio do tripeptdeo
Gly-X-Y
X= Pro
Y= Hyp
Forma uma tripla-hlice a direita
Somente Gly pode ser acomodada entre
as cadeias
-
Protenas Fibrosas
Colgeno
Hlice esquerda 3 aminocidos por volta: Gly no interior
-
Protenas Fibrosas
Queratina: protena do cabelo
Forma uma hlice alfa a direita em um Coiled-coil: duas hlices alfa entrelaadas
-
Classificao de protenas
Protenas simples
Compostas apenas por aminocidos naturais
Protenas Conjugadas
Contm aminocidos modificados ou outros grupos ligados
Grupo prosttico (ex: grupo heme)
Holoprotenas protena + grupo prosttico (ex: holomioglobina)
Apoprotenas protena sem o grupo prosttico (ex: apomioglobina)
Protenas monomricas
Formada por apenas uma cadeia polipeptdica
Desprovidas de estrutura quaternria
-
Classificao de protenas
Protenas oligomricas
Formadas por associaes de subunidades polipeptdicas
Homo = associao de cadeias idnticas
Hetero = associao de diferentes cadeias
Protenas Estruturais
Do forma e sustentao ao organismo
Ex: colgeno
Protenas Funcionais
Desempenham funes diversas
Ex: Catlise enzimtica; transporte, defesa, etc.