Cap 4 Proteína:

Estructura y Función

JA Carde, PhD

Universidad Adventista

Alberts et al.

Proteínas-Genes expresados: todo lo que se ve o se mide

-Funciones- formas, estructuras, enzimas

-Canales

-Bombas

-Mensajeros

-Movimientos

-Defensa

-Luminiscencia

-Panel 4-1 :multiplicidad de funciones

04_01_peptide bonds.jpg-Covalente

-Condensación

-Polipéptidos

-Cadenas de AA

04_02_polypeptide back.jpg

Proteínas

- Esqueleto polipeptídico

- Grupos R de los 20 AA

- No polares

- Con cargas

- Panel 2-5 - Estructuras de los AA

- Nombres y abreviaturas Fig 4-3

04_03_20 amino acids.jpg

04_04_noncovalent.jpgEnlaces NO covalentes

Enlaces de H

Enlaces iónicos

Van der Waals

Interacciones hidrofóbicas

04_05_Hydrophobic.jpg

Interacciones hidrofóbicas

Distribución de grupos polares vs no polares

04_06_Hydrogen bonds.jpg

Enlaces de Hidrógeno

04_07_Denatured prot.jpg

Conformación - energía mínima

-AG mínimo

-Denaturar - alterar fuerzas no covalentes

-Renaturar

-al renaturar la molécula readquiere la conformación: toda la informacion necesaria esta en la secuencia lineal de AA

-Alzheimer?

04_08_Prion diseases.jpgPriones

Vacas locas

CJD

Misfolding= infection

Convierte normales en anormales

Chaperonas

La forma 3D esta en la secuencia no en las chaperonas

Proteinas

• Macromoléculas de mayor diversidad estructural• De 30 a 10000 AA (50-2000)• Formas: globulares, fibrosas, anulares esferas, hojas• Como se obtiene la estructura de una proteína o la

secuencia de AA?• Lisar celulas > purificar proteínas > secuenciar >

• Insulina 1955• Hoy : Bioinformática• Molecular Toolkit- para traduccion in silico

04_09_Proteins.jpg

Caracterización-determinar secuencia

-Conformación 3D - no sabemos predecir

-Cristalografía de Rayos X

-Nuclear Magnetic Resonance (NMR)

-Phosphocarrier HPrp

-Panel 4-2

-A) esqueleto c) cable

-B) cinta d) space filling

Patrones de Dobleces

-Son patrones repetidos en las proteínas

-Hélice alfa - keratina

-Placa beta - fibrosina

-Son el resultado de enlaces de H entre el N-H y el C=O del esqueleto peptídico (NO el grupo R)

-Forman estructura repetitiva

04_10_1_alpha h. beta s.jpg

1 vuelta/3.6aa cada 4 enlace péptidoC=O |||||||| N-H

04_14_helix.jpg

Hélices: en estructuras biologicas

Patrones repetitivos

04_15_ahelix_lip_bilayer.jpg

Hélices en regiones transmembranales

Canales o recepores

Parte hidrofílica escondida por grupos R no polares

04_16_coiled-coil.jpgCoiled/Coil

Pares de hélices enrolladas entre si

Aa polares en un lado

AA no polares aglomerados entre sí

04_10_2_alpha h. beta s.jpg

Enlaces H intracadenas paralelas o antiP

04_17_2 beta sheets.jpgPlacas B

Estructuras rígidas

Enlaces de H intercadenas

Forman “core” núcleos de proteínas

Dan resitencia tensión

Pueden ser paralelas o antiP

Niveles de Organizacion-nivel 1rio - cadena lineal de AA

-Nivel 2rio - hélices o placas, dobleces, segmentos de la proteina

-Nivel 3rio - 3D, completa: hélices, placas,” random coils”, lazos y dobleces desde el N hasta el C

-Nivel 4rio - cuando la proteína esta compuesta por más de un polipeptido, dos polipéptidos o 3 o 4 interactuando para formar una proteína

04_19_functiondomains.jpgDominios - nivel de organización superior,

Cualquier segmento de polipéptido que:

Doble independiente

Estructura estable-compacta

Forme unidad modular

Tenga funciones independientes

04_20_protein domains.jpg3 Dominios distintos:

Cyt-b NAD binding domain Region Var de AB

04_21_Serine proteases.jpgFamilias de Proteínas: relación estructural aunque no funcional

Proteasas de serina: comparten AA, y estructura 3D; pero…

Estructura 4ria

-más de una cadena polipeptídica

-Enlaces no covalentes

-Binding site - región en la proteína donde interactúa alguien más

-Subunidad - cada polipéptido de una proteína de estructura 4ria

-Dominios- regiones en cada SubU

-Dímeros

04_22_protein subunit.jpg

Estructura 4ria - mas de una cadena polipeptídica

Dímeros, trímeros, tetrámeros

04_23_asymmetrical as.jpg

2 SubU - arreglo simétrico = 4ria

Hemoglobina

2 SubU alfa

2 SubU beta

04_24_complexstructure.jpg

Otros Arreglos:

Dímeros, hélices, anillos

-Filamentos

-Capas

-Esferas

04_25_actin filament.jpgActina - Sub U idénticas repetidas, polímero

Keratina

04_26_spherical shell.jpgEsferas, filamentos, capas

04_27_Viral capsids.jpgTomato, bushy stunt virus

Ensamblajes esfericos de proteinas

04_28_fibrous proteins.jpg

Colágeno y Elastina - proteinas fibrosas

Hélice triple

Cross link - covalentes

04_29_Disulfide bonds.jpg

Proteinas extracelulares

Cross link covalentes- S-S

04_30_selective binding.jpgComo trabajan las proteinas?

Forma / Función

-Uniéndose a otras moléculas

-AB

-ATPasa

-Actina

-Especificidad - ligando

Unión por enlaces NO covalentes

Topología y contornos

04_31_specific ligands.jpg

Pobre contorno = pocas interacciones

Binding site

AA en esa zona son distantes pero se acercan al doblarse la proteina

Regulatory sites

04_32_antibody.jpg

Anticuerpos: binding sites bien versátiles!!!! Vs antigenos

Inmunoglobulinas

Alta especificidad

Alta variabilidad!!! Asig

04_33_Lysozyme.jpg

Enzimas - catalíticos poderosos

Sustratos --> productos

Hace y rehace enlaces covalentes

Específicas

Ej: Lisozima:

Antibiótico natural- saliva,lagrimas…

Sustrato - polisacáridos, lísis osmótica

Reacción - hidrólisis- añade agua entre dos azucares del polisac

Energéticamente favorable: porq?

-sitio activo - 6 azucares

04_35_Enzymes.jpgAdición de otros grupos añaden funciones a las proteinas

Agarres, estabilidad, cambio de angulos

04_37_feed inhibition.jpgComo son controladas: Niveles de control

-Expresión genética

-Compartamentalización

-Enzima per se: responde a cambios en el ambiente

-Retroalimentación

--; +

-Regulación

-- ; +

04_38_metabolic react.jpg

Retroalimentación…

Cada AA controla la

Primera enzima en su

síntesis

Cuantas enzimas comienzan?

Cuantos productos?

04_39_conform.change.jpg

Retroalimentación: Cambios conformacionales - alosterismo

Sitio activo

Sitio alósterico

04_40_ligand binding.jpgEquilibrio entre dos conformaciones : afectada por ligando

- sitio activo y sitio alosterico (regulador)

04_41_phosphorylation.jpgFosforilación

Controla: cambia conforma

Añade un PO4-2 covalente a un AA

Añade 2 cargas (-)

Altera interacciones iónicas

04_42_molec. switches.jpgRegulacion:Proteinas que ligan GTP

-activas con GTP

-lo hidrolizan, libera un fosfato y se inactiva al cambiar conform o viceversa

-transducción de señales

-EF-Tu

04_43_nucleotide hydrolysis.jpg

EF-Tu: Mov de .1 nm = cambio de 5 nm

04_44_walk along.jpgMotor Proteins: Funciones mediadas por cambio en conformación: movimientos

-contracción muscular

-transporte intracelular, citoesqueleto, virus

Cambios conformacionales capaces de generar movimientos

04_45_motor protein.jpg

04_11_Mass spectrom.jpgMass Spect

Determina masa de los AA

Ayuda a determinar las proteinas y las secuencias

Bancos de data

Identificar el gen

04_12_crystallography.jpgCristalografia de Rayos X

-Difracción

-Para estructura

-Rayos - dispersión

-Patrones según átomo, y posición

04_13_NMR.jpgNMR - espectroscopía

Magnetismo del núcleo de cada átomo

Su conducta afectada por átomos alrededor

Bombardeo de frecuencias de radio

Núcleo de H genera señales que se usan para determinar distancias entre AA y otras partes