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Estrutura e Função de Proteínas
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As Proteínas
As proteínas observadas na natureza evoluíram pela pressão selectiva paraefetuar funções específicas.
As propriedades funcionais das proteínas dependem da sua estruturatridimensional.
A estrutura tridimensional surge porque seqüências de aminoácidos emcadeias polipeptídicas se enovelam a partir de uma cadeia linear emdomínios compactos com estruturas tridimensionais específicas.
Estes domínios servem como módulos para a construção de grandeagregados como partículas virais ou fibras musculares, podem formar sítioscatalíticos ou de intereção encontrados em enzimas e também proteínas quecarregam oxigênio ou que regulam a função do DNA.
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Primária Secundária TerciáriaQuaternária
Cadeiaspolipeptídicas
Regiões daseqüência que
formam estruturasregulares
Empacotamento dasestruras secundárias
formando um oumúltiplos domínios
Algumas proteínas sãocompostas por váriasestruturas terciárias
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A Cadeia PolipeptídicaAs cadeias polipeptídicas são normalmente compostas por 20
aminoácidos diferentes que são ligados covalentemente durante o processode síntese pela formação de uma ligação peptídica.
Os 20 aminoácidos possuem em comum:
Carbono alfa (Cα) ligado a um hidrogênio e a cadeia lateral (R)
Grupamento carboxi (COOH)
Grupamento amino (NH2)
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PSI
PHI Omega
Ligação Peptídica
Cada unidade peptídica é um grupo planar rígido com distância e ângulo ? conhecidos.
Cada unidade possui dois graus de liberdade que rotacionamem torno da ligação N-Cα (f ) e da ligação Cα-C=O (? ).
Gráfico de Ramachandran
Mostra regiões em que a combinação dos ângulos f e ? de cada unidade peptídica não causamcolisões estéricas entre átomos de diferentes unidades.
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Os Aminoácidos
Propriedades importantes no contexto estrutural:
Tamanho
- núcleo compacto
Carga
-formação de pontes salinas
Polaridade
-participação em pontes de hidrogênio
Hidrofobicidade
Aromaticidade
Características específicas
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Interações que governam o enovelamento e a estabilidade das proteínas
• Interações não-covalentes
– Repulsões de curtoalcance
– Forças eletrostáticas
– Interações de Van de Waals
– Pontes de hidrogênio
• Interações hidrofóbicas
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Elementos de Estrutura Secundária
Voltas� β-hairpins� γ-turns� β-turns
Hélices alfa Fitas beta
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Estruturas Supersecundárias
Hélice-alça-hélice “greek-key”
Estrutura β−α−β
Triose phosphate isomerase
Troponina-C Staphylococcus nuclease
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Estruturas TerciáriasProteínas Globulares Proteínas Fibrosas
Motivo LRR Unidadesrepetitivas de β−α
Proteínas secretadas
Peptídeo sinalPelo menos umaregião
transmembranar
Proteínas com repetições internasProteínas de membrana
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Proteínas de Múltiplos Domínios
Proteínas com múltiplos domínios globulares
ativadores de plasminogenio
Proteínas com domínios globulares e fibrosos
colágenos modulares
Proteínas de membrana com domínios LRR
alguns receptores de proteínas
Proteínas de membrana com domínios lobulares
alguns receptores tirosino kinases
A fusão de diferentes genes que codificam proteínas é o mecanismo mais importante para a criação de proteínas de múltiplos domínios
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Estrutura QuaternáriaProteínas que existem em complexos nao covalentemente ligados, compostos por duas ou mais cadeias polipeptídicas, idênticas ounão.
Um importante aspecto de todas as superfícies queinteragem é a complementaridade de formas.
Cada cadeia polipeptídica podendose enovelar em independentesconformações globulares
As interações entre os monômerosinvolve as interações hidrofóbicas e outras interações entre elementos de estrutura secundária.
Na periferia da interface existempontes de hidrogênio e pontes salinasentre os cadeias laterais ionizadas
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Funções
• Atividade catalítica– Modificação de moléculas– Síntese de proteínas e de outras moléculas
• Armazenamento– Íons e pequenas moléculas complexadas à proteína
(hemoglobina/oxigênio)• Transporte
– Desde elétrons a macromoléculas• Transmissão de mensagem
– Trasmissão de impulsos nervosos– Coordenação de processos biológicos realizados através
de moléculas sinalizadoras - hormônios• Sistema imunológico
– anticorpos• Regulação
– Mecanismos de “feedback• Papel estrutural
– suporte mecânico