niveles de organización de las proteínas

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TRABAJO FINAL PARA

EL CURSO DE BIOINFORMÁTICA

FACULTAD DE CIENCIAS 2011

Educación Permanente 2011

NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE

LAS PROTEÍNAS:

NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LAS PROTEÍNAS:

1) PRIMARIA

2) SECUNDARIA

3) TERCIARIA

4) CUATERNARIA

3

Métodos para obtener la estructura 3D de las proteinas

1) Técnicas experimentales

a) Cristalografía, difracción de rayos X, microscopía.b) RNM (resonancia nuclear magnética).c) Otras técnicas crio micro-microscopia, difracción de neutrones. 2) Modelado asistido por computadora

3) Bases de datos estructurales, ejemplo PDB Bank para obtener estructuras que ya han sido determinadas.

NOTA : LAS ESTRUCTURAS APORTADAS POR EL PDB pueden ser visualizadas por programas de computadora como por ejemplo: 1) Jmol y 2) Ligand explorer. 2

444

ESTRUCTURA PRIMARIA:

Es el ordenamiento lineal de los residuos de -aa en

la cadena polipeptídica y la localización de los

puentes disulfuro . Corresponde a la naturaleza de los aminoácidos y las

cantidades de ellos presentes (es decir, cuáles

aminoácidos y cuántos de cada tipo aparecen en la

secuencia de la proteína).

55

En cuanto a la naturaleza y al número de residuos de

aa, tenemos que con 20 posibilidades diferentes para

cada residuo de aa en una cadena polipeptídica, es

posible un número enorme de moléculas proteicas

diferentes. Para una proteína de n residuos, hay

20n

secuencias posibles.

6

Enlace peptídico:

El enlace peptídico se forma por la reacción entre el grupo carboxilo de un aminóacido y el amino de otro.

Los aminoácidos así unidos forman un péptido.

NH3+ C

H

R1

COOHNH3+ C

R2

COOH

HDiapositiva del curso

777

Plano Amida

Enlace peptídico

El grupo amida debe permanecer en un plano de configuración Trans (el grupo carbonilo y el H unido al N), así es posible la libre rotación en torno al C de cada residuo de aa.

GEOMETRIA DEL ENLACE PEPTÍDICO:

8

A diferencia del enlace peptídico, los enlaces del esqueleto carbonado a ambos lados de cada carbono tienen libre rotación.

Este hecho genera los ángulos φ (N-C) y ψ (C-C):

Los grados de libertad de la cadena pp están totalmente determinados por los ángulos φ y ψ .

Esqueleto y ángulos dihedros φ and ψ:

Diapositiva del curso.

8

999

El enlace peptídico,características:

Covalente.

Carácter parcial de doble enlace.

Estabilizado por resonancia.

Geometría plana.

Configuración trans.

101010

TRIPÉPTIDO FORMADO POR 3 RESIDUOS DE AA IGUALES:

EXTREMO AMINO

EXTREMO ÁCIDO

ENLACE PEPTÍDICOTerminal N Terminal C

Nombre del tripéptido: Alanil-alanil-alanina.(Ala-Ala-Ala)

111111

ESTRUCTURA SECUNDARIA:

• Es el arreglo local de la cadena polipeptídica

ignorando la conformación de las cadenas

laterales (grupos R) de cada residuo de aa.

•Plegamientos entre el grupo carbonilo y el grupo

amida.

•Sucesivas asociaciones con ángulos y que se

repiten a lo largo de la estructura.

121212

TIPOS DE ESTRUCTURA SECUNDARIA:

HÉLICE .

HOJA PLEGADA .

BUCLES.

REGIONES DESORDENADAS.

1313

3,6 residuos de aminoácidos /

vuelta

Los enlaces de hidrógeno

son paralelos al eje central

de la hélice.

Se estabiliza a través de enlaces de hidrógeno que se forman entre el grupo >C=O de un enlace peptídico y el grupo >NH de otro.

-hélice:

Los grupos R de los residuos de aa van dirigidos hacia afuera.

1414

b

a

Conformación helicoidal a derechas:

Proyección desde arriba de la hélice.

Los grupos R de los residuos de aa

sobresalen del eje largo de la hélice.

Imágenes escaneadas de: BIOQUÍMICA “La base molecular de la vida” de Trudy Mc Kee y James Mc Kee. (Tercera edición)

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DEFINICIÓN DE ENLACE DE HIDRÓGENO:

“es una interacción atractiva entre el átomo de H de una molécula o fragmento molecular X–H (donde X es más electronegativo

que H) y un átomo o grupo de átomos de la misma o diferente molécula, en la que hay evidencia de formación de enlace”. I.U.P.A.C 2011

δ-

δ+

10 % carácter covalente

90 % electrostático

161616

Spider dragline silk protein.

PROTEÍNA SELECCIONADA DE PDB DATABANK YVISUALIZADA CON PROGRAMA DISCOVERY STUDIO VISUALIZER 3.1

1717

HAY 2 TIPOS DE HOJAS PLEGADAS

Imagen escaneada de: BIOQUÍMICA “La base molecular de la vida” de Trudy Mc Kee y James Mc Kee. (Tercera edición)

1818

•los enlaces de H son todos paralelos entre sí.

•los grupos R de los residuos de aa se orientan hacia afuera.

HOJA PLEGADA PARALELA:

vista desde arriba

vista later

al

1919

HOJA PLEGADA ANTIPARALELA:

•Es más estable con residuos de aminoácidos con R pequeños (a su vez es más estable que la paralela porque los enlaces de H son totalmente colineales).

Imagen escaneada de: BIOQUÍMICA “La base molecular de la vida” de Trudy Mc Kee y James Mc Kee. (Tercera edición)

•Los grupos R (amarillo) de los residuos de aminoácidos van sobre y bajo el plano medio de la lámina, en forma alternada.

vistalatera

l

R

Vista

desde

arriba

2020

INMUNOGLOBULINA HUMANA (CAMELISED HUMAN VH) Polímero.

Dos cadenas (A y B)

Estructura secundaria:

• 49 % hoja plegada

• 9 % helicoidal (4 hélices)

LIGANDO: MOLÉCULA DE GLICEROL

PROTEÍNA SELECCIONADA DE PDB DATABANK Y VISUALIZADA CON PROGRAMA DISCOVERY STUDIO VISUALIZER 3.1

212121

HÉLICE ALFA

HOJA BETA

ESTRUCTURAS SECUNDARIAS

PROTEÍNA SELECCIONADA DE PDB DATABANK Y VISUALIZADA CON PROGRAMA DISCOVERY STUDIO VISUALIZER 3.1

2222

ESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS: combinaciones de hélice y lámina plegada .

unidades

meandro

barril

unidad

llave griegaImágenes escaneadas de: BIOQUÍMICA

“La base molecular de la vida” de Trudy Mc Kee y James Mc Kee. (Tercera edición)

232323

•Es la estructura tridimensional de la cadena

polipeptídica total incluyendo las conformaciones

de los grupos laterales de los residuos de aminoácidos.

ESTRUCTURA TERCIARIA:

2424

CARACTERÍSTICAS DE LA ESTRUCTURA TERCIARIA:

MUCHOS POLIPÉPTIDOS SE PLIEGAN DE FORMA QUE LOS RESIDUOS DE AA DISTANTES EN

LA ESTRUCTURA PRIMARIA QUEDEN CERCA.

DEBIDO AL EFICAZ EMPAQUETAMIENTO AL PLEGARSE LA CADENA, LAS PROTEÍNAS

GLOBULARES SON COMPACTAS. DURANTE ESE PROCESO, LA MAYORÍA DE LAS MOLÉCULAS DE AGUA QUEDAN EXCLUÍDAS DEL INTERIOR DE LA PROTEÍNA PERMITIENDO LAS INTERACCIONES ENTRE GRUPOS

POLARES Y APOLARES.

LAS PROTEÍNAS GLOBULARES GRANDES(MÁS DE 200 RESIDUOS DE AA) SUELEN TENER VARIAS UNIDADES COMPACTAS

LLAMADAS DOMINIOS QUE SON SEGMENTOS ESTRUCTURALMENTE

INDEPENDIENTES QUE POSEEN FUNCIONES ESPECÍFICAS.

2525

“MANO EF”dominio de unión del calcio:formada por una configuración hélice-vuelta-hélice, se une al Ca2+.

“CREMALLERA DE LEUCINA”los botones sobre la cremallera representan cadenas laterales.

Ejemplos de dominios:

2626

LA ESTRUCTURA TERCIARIA SE ESTABILIZA POR LAS SIGUIENTES INTERACCIONES:

Imagen escaneada de: BIOQUÍMICA “La base molecular de la vida” de Trudy Mc Kee y James Mc Kee. (Tercera edición)

272727

•Es el arreglo espacial de las subunidades, cuando éstas existen. •Las subunidades: -pueden ser idénticas o muy diferentes. -se mantienen unidas por enlaces no covalentes y covalentes.

•Para que una proteína conste de estructura cuaternaria debe tener dos o más cadenas polipeptídicas separadas.

ESTRUCTURA CUATERNARIA: CARACTERÍSTICAS

2828

Macromolécula de hemoglobina. Incluye el grupo hemo y está organizada como un tetrámero.

PROTEÍNA SELECCIONADA DE PDB DATABANK Y VISUALIZADA

CON PROGRAMA DISCOVERY STUDIO VISUALIZER 3.1

292929

Relación entre todas las estructuras:

3030

REALIZADO POR:

PROF. Eva Friet

PROF. Carina Francolino

TUTORA: Dra. Laura Coitiño