estructura de las proteÍnas

ESTRUCTURA

DE LAS

PROTEÍNAS

¿Es importante conocer la estructura primaria de

las proteínas?

¿Cómo se determina?

Estructura primaria

ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS

La secuencia puede determinarse experimentalmente

Edman MS/MS

En forma indirecta traduciendo el ARNm

Estructura primaria


¿Cómo se establece qué amino ácidos forman cada proteína?

¿Cómo se establece el orden?

¿Cómo se define el número?

Estructura primaria


hélice α hoja plegada β

estructuras regulares

estructuras no regulares

bucles regiones desordenadas

Estructura secundaria


Hélice α

Hoja plegada β

Bucles

• Regiones desordenadas


Estructura secundaria: Pauling y Corey 1951

¿Cómo se estabilizan?

ENLACE DE HIDRÓGENO



ON C

H

n + 4

n

O

N C

H


Estabilización de la alfa hélice

Ct

Nt

Hélice dextrógira

Grupos R orientados perpendicularmente

al eje mayor

Puentes de hidrógeno paralelos al eje mayor

Estabilizada por puentes de hidrógeno dentro de la región helicolidal

Características de la alfa hélice


8 puentes de hidrógeno promedio/hélice

Primeros y últimos 4 residuos no forman enlace de Hidrógeno

intra-hélice

Suelen ser anfipáticas


Longitud promedio de 12 aa (4 vueltas)

3.6 aa por vuelta, paso de rosca de 5.4 Å

Características de la alfa hélice

Puentes de hidrógeno

Atracción (repulsión electrostática entre residuos cargados

Tamaño de grupos R adyacentes

Interacciones entre residuos separados por 3 aminoácidos

Ocurrencia de Prolinas


Fuerzas que afectan la estabilidad de la alfa hélice

Las hojas plegadas β se forman entre regiones paralelas de una misma cadena polipeptídica estabilizadas por puentes de hidrógeno, también entre grupos peptídicos.


Hoja plegada β

Estabilizadas por puentes de hidrógeno entre regiones de

una misma cadena polipeptídica, próximas o distantes.

Grupos R perpendiculares al plano de la hoja

Todos los grupos peptídicos participan en la estabilización

Orientaciones paralelas y antiparalelas

Cada región formadora de una hoja suele tener entre 5 y

15 residuos

Dos o más regiones de una misma cadena asociadas

forman una hoja


Características de las hojas beta

Residuos separados por 7 Å

Una hoja de 6 cadenas tiene ~ 25Å

Residuos separados por 7 Å

Una cadenas de 15 residuos tiene ~ 21Å


Características de las hojas beta

PROTEINA RESIDUOS % RESIDUOS EN

TOTALES HELICE α LAMINA β

MIOGLOBINA 153 78 0

CITOCROMO C 104 39 0

LISOZIMA 129 40 12

RIBONUCLEASA 124 26 35

QUIMIOTRIPSINA 24 14 45

CARBOXILASA 307 38 17


Las alfa hélices y la hojas pueden coexistir en una proteína

OCURRENCIA DE AMINOACIDOS EN LA

ESTRUCTURA SECUNDARIA

AMINOACIDO HELICE α HOJA β GIRO βGLU 1.44 0.75 1.0

MET 1.47 0.97 0.39

LEU 1.30 1.02 0.59

VAL 0.91 1.49 0.47

ILE 0.97 1.45 0.51

PHE 1.07 1.32 0.58

PRO 0.52 0.64 1.91

GLY 0.56 0.92 1.64

ASP 1.04 0.72 1.41


Algunos aminoácidos favorecen la formación de estructuras secundarias

Estructura terciaria

α/α combinaciones de estructura en α hélice.

β/β combinaciones de estructura en hoja β.

α/β estuctura en α y β mezcladas a lo largo de la secuencia.

Características de la estructura terciaria

Densidad de compactación similar a la de los cristales

Minimización de contactos de áreas hidrofóbicas con el medio

Cualquier grupo cargado o capaz de formar puentes de H, tanto en la superficie como en el interior está apareado, excepto por razones funcionales.

Grupos polares en la superficie

Centros hidrofóbicos alejados del solvente

ESTRUCTURA TERCIARIA

Interacciones hidrofóbicas entre grupos R

Interacciones iónicas entre grupos R

Puentes disulfuro

Enlaces de hidrógeno

Estructura terciaria

Fuerzas de van der Waals

Fuerzas que estabilizan la estructura terciaria

PROTEINA TAMAÑO Nº RESIDUOS Nº CADENA

INSULINA 5.73 51 2

HEMOGLOBINA 64.500 574 4

HEXOQUINASA 96.000 800 4GLUTAMATO 1X106 830 40DESHIDROGENASA


Tamaño y número de cadenas

Las fuerzas que estabilizan la interacción entre las unidades son principalmente interacciones hidrofóbicas.

Pueden también cualquiera de las interacciones débiles ya mencionadas.

En algunos casos hay S-S (únicos enlaces covalentes posibles)


Estructura cuaternaria

BIOINFORMATICA ESTRUCTURAL

Bases de datos:

ESTRUCTURAS : PROTEIN DATA BANK (pdb)http://www.rcsb.org/PDB

MODELOS MOLECULARES : MMDBhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/structure/index.shml

SECUENCIAS: PROSITEhttp://www.expasy.ch/prosite/

FAMILIAS: PFAMhttp://pfam.xfam.org/


http://www.expasy.ch/prosite/

Protein data bank


Archivos pdbREMARK 99 REMARK 99 MOE v2009.1 (Chemical Computing Group Inc.) Sun Jun 1 12:48:01 2014HELIX 1 1 ASP ASP 2 PHE ASP 4 5 Generated by MOE 3HELIX 2 2 PHE PHE 16 GLU PHE 22 1 Generated by MOE 7HELIX 3 3 PHE PHE 27 MET PHE 35 1 Generated by MOE 9SHEET 1 1 GLY GLY 6 LEU GLY 10 Generated by MOE 5SHEET 2 2 SER SER 12 GLU SER 14 Generated by MOE 3SHEET 3 3 ASN ASN 39 VAL ASN 44 Generated by MOE 6SHEET 4 4 VAL VAL 50 GLU VAL 55 Generated by MOE 6SHEET 5 5 THR THR 61 PHE THR 65 Generated by MOE 5SHEET 6 6 PHE PHE 71 ILE PHE 74 Generated by MOE 4SHEET 7 7 LYS LYS 80 ASP LYS 88 Generated by MOE 9SHEET 8 8 ALA ALA 91 TRP ALA 98 Generated by MOE 8SHEET 9 9 LYS LYS 101 ASP LYS 110 Generated by MOE 10SHEET 10 10 LYS LYS 113 MET LYS 120 Generated by MOE 8SHEET 11 11 VAL VAL 123 ARG VAL 131 Generated by MOE 9ATOM 1 N CYS 1 2.767 8.661 6.543 0.00 0.00 N1ATOM 2 CA CYS 1 1.888 9.532 5.721 0.00 0.00 C ATOM 3 C CYS 1 2.169 11.022 5.952 0.00 0.00 C ATOM 4 O CYS 1 1.237 11.818 6.009 0.00 0.00 O ATOM 5 CB CYS 1 1.954 9.153 4.239 0.00 0.00 C ATOM 6 SG CYS 1 1.232 7.500 4.054 0.00 0.00 S ATOM 7 H1 CYS 1 2.615 8.838 7.525 0.00 0.00 H ATOM 8 H2 CYS 1 2.557 7.693 6.347 0.00 0.00 H ATOM 9 H3 CYS 1 3.755 8.838 6.358 0.00 0.00 H ATOM 10 HA CYS 1 0.861 9.362 6.044 0.00 0.00 H ATOM 11 HB2 CYS 1 1.377 9.864 3.644 0.00 0.00 H ATOM 12 HB3 CYS 1 2.988 9.142 3.896 0.00 0.00 H ATOM 13 HG CYS 1 1.521 7.338 2.754 0.00 0.00 H ATOM 14 N ASP 2 3.444 11.355 6.162 0.00 0.00 N ATOM 15 CA ASP 2 4.087 12.509 6.815 0.00 0.00 C ATOM 16 C ASP 2 3.175 13.498 7.568 0.00 0.00 C ATOM 17 O ASP 2 3.224 14.696 7.301 0.00 0.00 O


En el “Protein Data Bank” hay depositadas 49620 estructuras proteicas

• 1056plegamientos distintos (SCOP)• 1592 superfamilias (SCOP)• 3464 familias

http:// www.expasy.com

Numerosos análisis pueden ser realizados a partir de una secuencia en los distintos sitios de la red.

Bioinformática estructural


PROGRAMAS DE VISUALIZACIÓN DE MOLÉCULAS:

Rasmol Spdviewer Pymol Rasmol Chime Cn3D

PAQUETES DE PROGRAMAS DE ANALISIS:

http://www.expasy.com



http://www.expasy.com/

The ExPASy (Expert Protein Analysis System) http://www.expasy

Bases de datos

Herramientas ypaquetes de software

Educación y servicios

Links

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Swiss prot y TrEMBLPROSITEENZYMESWISS-3D IMAGESWISS-MODEL RepositoryGerOnLine

Análisis de secuencia y proteómicaAnálisis de Imágenes 2DImágenes de Espectrometría

Bioinformática Estructural

ALGORITMOS DE CLASIFICACIÓN

SCOP: http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/

CATH: http://www.cathdb.info/latest/index.html



http://www.scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/

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