Estrutura e Função de Proteínas. Biologia Celular 2016 Renata R. Tonelli

Transcrição

1 Estrutura e Função de Proteínas Biologia Celular 2016 Renata R. Tonelli

2 1.1 Interações não covanlentes em biomoléculas

3 1.2 Interações eletrostáecas Interação iônica ocorre entre dois átomos carregados. Quando a distância átomoátomo é inferior a 4 Å, a interação iônica é referida como ponte salina.

4 1.2 Interações eletrostáecas Ligações de hidrogênio ocorre entre dois dipolos atômicos. Envolve átomos com cargas parciais, sendo um deles un hidrogênio.

5 1.2 Interações eletrostáecas Princípios básicos Interação de Coulomb a energia de interação entre duas cargas em um meio uniforme é descrita pela Lei de Coulomb: E coul = q i q j εr ij (kcal/mol) qi e qj.cargas de interação rij...distância entre as cargas (em Angströms) ε...constante dielétrica do meio

6 1.2 Interações eletrostáecas Princípios básicos Interação de Coulomb a energia de interação entre duas cargas em um meio uniforme é descrita pela Lei de Coulomb:

7 1.2 Interações eletrostáecas Princípios básicos As interações eletrostáecas dependem da eletronegaevidade dos elementos envolvidos e da constante dielétrica do meio. Eletronega*vidade é a força de atração de um átomo sobre os elétrons na ligação química.

8 1.2 Interações eletrostáecas Princípios básicos A água é polar enquanto. O Metano tem natureza não polar

9 1.2 Interações eletrostáecas Princípios básicos A constante dielétrica (ε) é uma propriedade geral de um meio e representa a sua habilidade de polarizar em resposta a um campo elétrico.

10 1.2 Interações eletrostáecas Princípios básicos E coul = q i q j εr ij (kcal/mol)

11 1.2 Interações eletrostáecas Princípios básicos Interação de Van der Waals A distrubuição de e - ao redor do núcleo do átomo está sujeito a flutuações transieentes. O resultado destas flutuações é a formação de um dipolo elétrico. Quando um átomo polarizado aproxima-se a menos de 7 Å de outro (não polarizado), ocorre a formação de um dipolo elétrico de carga oposta.

12 1.3 Interações não polares O efeito hidrofóbico Interação hidrofóbica resulta da interação entre solutos não polares na água.

13 1.3 Interações não polares O efeito hidrofóbico

14 2.1 Proteínas Hierarquia na estrutura de proteínas

15 2.2 Estrutura Primária Propriedades dos aminoácidos

17 2.2 Estrutura Primária Propriedades dos aminoácidos O pka é uma grandeza que permite saber a força de um ácido. Quanto menor é o pka de um ácido, maior é a sua tendência a ionizar-se e, consequentemente, mais forte é o ácido.

19 2.2 Estrutura Primária Propriedades dos aminoácidos O pka é uma grandeza que permite saber a força de um ácido. Quanto menor é o pka de um ácido, maior é a sua tendência a ionizar-se e, consequentemente, mais forte é o ácido.

20 2.2 Estrutura Primária Propriedades dos aminoácidos Ponto isoelétrico ou pi é o valor de ph onde uma porteína apresenta carga elétrica líquida igual a zero. O pi é o ph no qual há equilíbrio entre as cargas negaevas e posievas dos grupamentos iônicos de um aminoácido ou de uma proteína.

21 2.2 Estrutura Primária Propriedades das cadeias laterais The side-chains of these amino acids contain only carbon and hydrogen atoms The side-chains of these amino acids are neutral, but still carry partial charges, which create electric dipoles. The side-chains of these residues are charged at physiological ph ( 1 or + 1 units). The side-chains of these residues contain one or two aromatic rings.

24 2.2 Estrutura Primária Propriedades dos aminoácidos Net Posi*ve Charge Net Nega*ve Charge Increasing CaEonic Character Increasing Anionic Character

26 2.2 Estrutura Primária Ligação Pepkdica

31 2.2 Estrutura Primária Ligação Pepkdica ϕ= -60 Ψ=30.

32 2.3 Estrutura Secundária O Diagrama de Ramachandran mostra todos as combinações possíveis dos ângulos diédricos Φ e Ψ em uma cadeia polipepkdica.

33 2.3 Estrutura Secundária hqp:// [PDB 1BJ5] [PDB 1CON]

34 2.3 Estrutura Secundária Human serum albumin Jack bean concanalin A

35 O número de conformações dos resíduos em uma cadeia polipeptídica em solução não é infinito. A maioria dos resíduos se agrupam em regiões de estrutura secundária (αhélice, βfolha). Estruturas termodinamicamente favoráveis. Polipeptídeos adotam espontânea e rapidamente estas conformações

36 2.3 Estrutura Secundária Alfa-hélice This right-handed helix corresponds to backbone Φ = 57 Ψ = 47 (5.4 Å) (1.5 Å)

37 2.3 Estrutura Secundária Alfa-hélice The last 3-4 amino acids on the ends of the helix cannot hydrogen bond and have their polar carbonyl and amide unpaired. The N-terminus is pareally posieve because of the unpaired amide H, therefore negaevely charged amino acids are ouen found near it. And vice versa.

38 2.3 Estrutura Secundária Alfa-hélice anfipáeca As hélices anfipá*cas tem um padrão único de distribuição onde os resíduos polares e não polares apontam em direções opostas (periodicidade de 3 4 resíduos). Polar Non-polar

39 2.3 Estrutura Secundária Alfa-hélice anfipáeca

40 2.3 Estrutura Secundária Folha beta

41 2.3 Estrutura Secundária Folha beta

42 2.3 Estrutura Secundária Folha beta A β-turn é a volta mais comum nas proteínas. A sua estrutura inclui uma volta curta, usualmente conectando duas folhas aneparalelas. A β-turn tem estrutura ordenada formada por 4 resíduos. Entre eles, na segunda posição têm-se um resíduo de prolina (Pro), e na quarta posição uma glicina (Gly)

43 2.3 Estrutura Secundária Propensão dos aminoácidos

45 2.3 Estrutura Secundária Propensão dos aminoácidos The Chou-Fasman Parameters H storng former h former I weak former i indifferent former b breaker B strong breaker

46 2.3 Estrutura Secundária Propensão dos aminoácidos 1 st - Identify a secundary structure Take the first 6 contigous amino acids If 4 out of 6 selected amino acids have P(α)> 1.0 HELIX If 4 out of 6 selected amino acids have P(α)< 1.0 then, Calculate P(α) and P(β) If If the sequence > 3 and P(α) > P(β) HELIX 2 nd Repeat all steps for P(β) Take the first 5 contigous amino acids If 3 out of 5 selected amino acids have P(α)> 1.0 Sheet If an α and a β region overlaps then, Predict the structure according to P(α) and P(β)

50 2.4 Estrutura Terciária Globular: Nestas proteinas a cadeia polipepkdica está enovelada para formar uma estrutura esférica. A maioria é solúvel em água. Estão envolvidas em uma série de funções nas células. Fibrosa: A cadeia polipepkdica destas proteinas é alongada. São insolúveis em água. As proteínas fibrosas usualmente parecipam de funções mais simples comparadas às proteínas globulares como: a construção de grandes estruturas intra e extracelulares que fornecem suporte meânico para as células e tecidos, proteção zsica, ou outras funções tecido-específicas (elasecidade).

51 2.4 Estrutura Terciária Arquitetura das proteínas Os mo*vos são simples combinações de elementos secundários. Por esta razão às vezes são chamados de estruturas super-secondárias. A sua simplicidade permite que moevos idênecos sejam encontrados em proteinas completamente diferentes em estrutura e função. Os mo*vos alfa incluem combinações de alfa-hélices. O mais simples inclue 2 alfa-hélices conectados por um loop ou mo*vo HLH MoEvo HLH (Helix-Loop-Helix) EF-Hand

52 2.4 Estrutura Terciária Arquitetura das proteínas MoEvos β: O mais simples é o β-hairpin, que consiste de 2 folhas ane-paralelas conectadas por uma volta (a). A extensão deste moevo com adição de folhas β-strands forma um moevo β-meander, (b). Um moevo mais complexo é a chave grega ou Greek key, a qual é uma folha β composta por 4 filtas ane-paralelas (c).

53 2.4 Estrutura Terciária Arquitetura das proteínas O moevo β-sandwich é formado por duas folhas β empacotadas uma sobre a outra. As imunoglubulinas são formadas majoritariamente por moevos β-sandwich β propeller β helix

54 2.4 Estrutura Terciária Arquitetura das proteínas Os domínios são regiões compactas na da proteína, cada um caracterizado por seu próprio arranjo estável de estruturas secundárias e funcionando como uma unidade semiindependente. Domínios 7-10 da fibronecena Domínio ligante de Ca 2+ da PKC

55 2.4 Estrutura Terciária Arquitetura das proteínas Os domínios podem ser definidos por estrutura ou sequencia. Além disso, muitos domínios contendo um enovelamento específico foram associados a funções específicas A combinação de domínios permite a formação de proteinas que desempenham diferentes a*vidades.

56 2.5 Estrutura Quaternária Proteinas com estrutura quaternária são nomeadas de acordo com dois parêmtros e possuem o sufixo mero : 1. A iden/dade da cadeia polipep2dica. Quando as cadeias sãoidênecas a proteína é chamada de homômero, e quando elas são diferentes são heteromeros. A maioria das proteínas com estrutura quaternária são heterômeros e contém simetria interna. 2. O número de cadeias polipep2dicass: Proteínas com 2, 3, 4, 5, e 6 cadeias são chamadas de dimero, trimero, tetramero, pentamero, e hexamero, respecevamente. Quando as cadeias excedem 2 o nome geral oligomero pode ser usado. omers include an even F 0 -ATP sintase

57 2.5 Estrutura Quaternária Simetria: simetria Interna é uma tendência proeminete das proteínas oligoméricas.