BioqumicaFacultad de Enfermera Universidad de la Repblica ESFUNO 2011Amalia vila

PROTENAS

PROTENAS FUNCIONES Enzimas Transporte Protenas plasmticas, hemoglobina, lipoprotenas Nutricin y reserva

Ovoalbmina, casena, ferritinaMovimiento Actina y miosina, tubulina, dinena Sostn y estructura Colgeno, elastina, queratina, fibrona Defensa Inmunoglobulinas, sistema del complemento, protenas de la coagulacin Regulacin Hormonas, protenas G, protenas de unin al ADN

Niveles de estructura proteica

5 preceptos bsicos La estructura de una protena depende de su secuencia aminoacdica. La funcin de una protena depende de su estructura. Una protena dada habitualmente existe en una nica o un pequeo nmero de formas estructurales estables. Las fuerzas ms importantes que mantienen la estructura tridimensional de una protena son dbiles (no covalentes). A pesar del gran nmero de protenas diferentes es posible reconocer patrones estructurales comunes en la arquitectura proteica.

Esto no implica que las protenas tengan estructuras tridimensionales estticas.

Estructura primaria de la insulina

Estructura primaria: estructura covalente de las protenas Cada protena tiene un nmero y secuencia nicos de aminocidos Secuencia aa => estructura tridimensional => funcin La funcin de una protena depende de su secuencia de aminocidos Protenas con diferente funcin tienen diferente secuencia de aa Cambios en la secuencia de una protena (mutaciones) alteran la funcin de una protena. Protenas con funciones similares tienen secuencias similares. Familias de protenas

La estructura primaria aporta informacin sobre: Estructura tridimensional Funcin Localizacin subcelular Vida media Evolucin

Protenas polimrficas 20-30% de las protenas humanas Secuencias conservadas (crticas) Secuencias variables

Existen diferentes mtodos para conocer la secuencia de una protena Partiendo de la protena (Sanger, Edman,MS) Partiendo del gen

Comparacin de la secuencia aminoacdica de la mioglobina de ballena y la humana

Estructura tridimensional de las protenas Conformacin: arreglo espacial de tomos que se alcanza sin necesidad de romper enlaces covalentes. En general una protena se encuentra bajo una o unas pocas conformaciones en condiciones fisiolgicas. Conformacin nativa Funcional Termodinmicamente estable (menor energa libre)

Estabilidad: tendencia a mantener la conformacin nativa.Las protenas son marginalmente estables

Estado desplegado Entropa conformacional Interacciones dbiles protenaagua

Conformacin nativa Puentes disulfuro Interacciones dbiles protenaprotena (intramoleculares)

Las interacciones dbiles son las principales fuerzas que dictan la estructura tridimensional de las protenas

El enlace peptdico es rgido y plano

Existe un pequeo dipolo elctrico en cada enlace peptdico

Estructura secundaria-hlice

Factores que afectan la estabilidad de las hlices alfa Atraccin o repulsin electrosttica entre grupos R de aminocidos sucesivos Volumen de los grupos R adyacentes Interacciones dbiles entre grupos R de aa separados 3 o 4 residuos Presencia de residuos de Gly o Pro Interacciones entre los aa ubicados en los extremos de la hlice y el dipolo inherente a dicha hlice.

Estructura secundariaHoja

Estructura secundariaGiros

Gly y Pro se encuentran habitualmente formando giros beta

Estructura terciaria

Protenas fibrosas Forma filamentosa o alargada En general un nico tipo de estructura secundaria Estructura terciaria simple Funciones estructurales o de soporte en clulas y tejidos

Protenas globulares Estructura 3D compacta y globular En general presentan varios tipos de estructura secundaria Estructura terciaria compleja Funciones catalticas, reguladoras, de reconocimiento, etc.

Protenas fibrosas: -queratina

Interacciones Hidrofbicas Puentes disulfuro intercatenarios

Protenas fibrosas: colgeno

Interacciones Puentes de H (tropocolgeno) Puentes cruzados entre Lys (covalentes)

Protenas globulares: mioglobina

Patrones comunes de plegamiento Estructuras suprasecundarias (motivos)

Dominios

SCOP: Structural Classification Of Proteins

Familias y superfamilias

protenas que tienen un alto parecido a nivel de secuencia y, por lo tanto, a nivel de funcin y estructura. Las protenas se consideran de la misma familia de homlogas si cumplen una de estas condiciones: evidencia de similitud de secuencia significativa. evidencia de similitud de estructura significativa. evidencia de similitud funcional, ubicacin y configuracin del sitio activo.

Factores que determinan la estructura terciaria Secuencia: informacin para el plegado Entropia conformacionalG H T S

Interacciones carga- carga (puentes salinos) Entre aminocidos con carga (cidos y bsicos) Variaciones de pH => disrupcin de puentes salinos

Puentes de hidrgeno Aminocidos polares, histidina Grupos amida y carbonilo (enlace peptdico) que no participen en la estabilizacin de estructuras secundarias.

Interacciones de van der Waals Principalmente en el core densamente empequetado

Efecto hidrofbico Aumento de la entropia del sistema (protena+agua)

Puentes disulfuro Se forman una vez que se ha producido el plegado No son esenciales para un correcto plegado sino que aportan estabilidad a la conformacin nativa Ms abundantes en protenas pequeas y polipptidos que se exportan fuera de la clula.

La estabilidad de la estructura nativa de una protena depende de: El cambio de entropa conformacional desfavorable La entalpa favorable de las interacciones dbiles intramoleculares El cambio de entropa favorable a causa del efecto hidrofbico

Desnaturalizacin-renaturalizacinLa secuencia aminoacdica determina la estructura terciaria

Cintica del plegamiento

Estructura cuaternaria Protenas multimricas: formadas por 2 o ms cadenas polipeptdicas Protenas oligomricas : pocas subunidades Monmeros: cada una de las subunidades Pueden ser idnticos o diferentes

En general se diponen de manera simtrica por qu? Regulacin (cooperatividad) Concentracin de funciones diferentes pero relacionadas Funciones estructurales y de soporte

Fuerzas que estabilizan la estructura cuaternaria: Interacciones dbiles En ocasiones puentes disulfuro

Enfermedades conformacionales Fibrosis qustica Mutacin en la protena CRTF (canal de Cl-) Alteracin ms frecuente: delecin Phe508 Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (encefalopata espongiforme) Protena prionica normal PrPc Protena prionica alterada PrPSc 3 formas : espordica, hereditaria, infecciosa

Osteognesis imperfecta Sndrome de Ehlers-Danlos Ambos se producen por mutaciones en el colgeno (Cys o Ser por Gly) => alteraciones de la conformacin 3D

Chaperonas moleculares: plegamiento asistido Se unen a regiones parcialmente plegadas o inapropiadamente plegadas favoreciendo las rutas correctas de plegamiento HSP70: Se unen a regiones hidrofbicas de las cadenas evitando que agreguen. Bloquea el plegamiento de ciertas protenas que deben permanecer desplegadas hasta ser transportadas a travs de membranas.

Chaperoninas Complejo de protenas que asiste el plegamiento de protenas que no se pliegan espontneamente.

Protena disulfuro isomerasa (PDI) Intercambio de puentes disulfuro hasta que se forman los correctos para la conformacin nativa.

Peptidil prolil cis-tras isomerasa (PPI) Cataliza la interconversin de residuos de cis-prolina a trans-prolina.

Tamao de las protenas

Muy variable 10.000 3.000.000 Da Factores que limitan el tamao de las protenas Capacidad codificadora de los cidos nucleicos. Exactitud de la biosntesis de protenas