Rafael Mesquita. Proteínas. Enovelamento, Desnaturação e Função

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Igor de Sequeira Aldeia
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1 Proteínas Enovelamento, Desnaturação e Função

2 Ligação peptídica limitações estruturais Limitações estruturais impostas pelas ligações peptídicas Impedimento estérico

3 Radical limitações estruturais Limitações estruturais impostas pelo radical Volume (impedimento estérico) Repulsões de carga

4 Enovelamento

5 Enovelamento A estrutura tridimensional das proteínas é determinada diretamente pela estrutura primária Existem forças que direcionam o enovelamento Predição puramente computacional ainda não é viável protein_folding.htm

6 Enovelamento O Paradoxo de Levinthal, 1968: Uma proteína não pode experimentar todas as possíveis conformações entre o estado desenovelado e o estado nativo. Imagine uma proteína com 150 aa que experimentam apenas as 3 conformações previstas no plote de Ramachandran. Cada conformação se interconverteria na outra em picoseg (10-12 s). Essa proteína, então, possuiria possíveis conformações (= ). Para experimentar todas essas conformações seriam necessários x seg = seg = anos!!! O enovelamento demora de 0.1 a 1000 seg in vivo e in vitro. O enovelamento é, portanto, dirigido passando por rotas cinéticas e intermediários bem definidos escapando de conformações irrelevantes.

9 Os três mecanismos clássicos de enovelamento A. Fersht and V. Daggett, 2002, Cell

10 Enovelamento: Estado nativo e Estabilidade

11 Problemas que dificultam a passagem I N agregação devido a superfícies hidrofóbicas expostas formação de pontes dissulfeto incorretas isomerização dos resíduos de prolina ê Proteínas Chaperones Proteína-dissulfeto-isomerase Proteína-peptidil-prolil-cis-trans-isomerase

12 Enovelamento Assistido : Chaperonas São caixas de enovelamento Antes de enovelar, algumas proteínas expõem segmentos hidrofóbicos que tendem a agregar as chaperones podem ser induzidas pelo choque térmico chaperones são chamadas de heat shock proteins DNA K (Hsp 70) GroEL e GroES (Hsp 60 e 10) chamada de chaperoninas -se ligam a polipeptídeos desenovelados ou parcialmente enovelados - são promíscuos

13 Enovelamento Assistido : Chaperonas - GroEL 14 subunidades que formam 2 anéis com uma cavidade central cada subunidade tem 3 domínios: equatorial, intermediário e apical contem 7 sítios de ligação a ATP Gro ES se liga formando um tampa Paul Sigler and Arthur Horwich,1994

14 Enovelamento Assistido : GroEL + GroES

15 Enovelamento Assistido : Dissulfeto isomerases Nas bactérias existem as Dsb (disulfide-bridge forming enzimes) que ficam no periplasma Em eucariotos existem as PDI (protein-disulfide isomerases) no retículo endoplasmático que corrigem proteínas com pontes incorretas Exemplo de enzima que precisa deste serviço : BPTI (bovine pancreatic tripsin inhibitor): possui 6 resíduos de cisteína que formam 3 pontes de S (58 aa)

apontando para direções opostas) para a maioria dos

16 Enovelamento: Peptidil-prolil-cis-trans-isomerase Na forma trans, os peptídeos são mais estáveis (C=O e N-H apontando para direções opostas) para a maioria dos petídeos, a forma cis é 1000 vezes mais instável que a forma trans

17 Enovelamento: Peptidil-prolil-cis-trans-isomerase Entretanto, quando existem prolinas, a forma cis é apenas 4 vezes mais instável que a forma trans em algumas proteínas as prolinas aparecem na forma cis a isomerização cis-trans é muito lenta in vitro. in vivo, a proteína peptidil prolil isomerase (procariotes e eucariotes) aumenta a isomerização de prolinas em de vezes essa proteína está envolvida na imunosupressão inibindo a proliferação das células T (chamada de ciclofilina, pois liga ciclosporina A)

18 Mudança de estrutura do príon

19 Desnaturação As proteínas são marginalmente estáveis (10-20 kcal/ mol) Isso é importante pois garante turnover das proteínas e flexibilidade Interações que mantém a estrutura nativa pontes de hidrogênio interações iônicas - entre resíduos carregados interações hidrofóbicas - entre resíduos apolares pontes dissulfeto

20 Desnaturação Perda da estrutura X solubilidade X atividade Reversibilidade Agentes desnaturantes: ph Força iônica Temperatura Polaridade Meio redutor (pontes dissulfetos) Agentes caotrópicos (uréia, guanidina, etc)

21 Experimento de Christhian Anfinsen (década de 50) Ribonuclease: 124 aa com 4 pontes de S

22 Desnaturação térmica e química

23 Desnaturação: ph e força iônica

24 Proteínas: Estrutura e Função As proteínas são macromoléculas e têm funções muito variadas

25 Exemplo de funções de proteínas

26 Colágeno Aproximadamente 25% do total das proteínas do nosso corpo é colágeno

27 Mioglobina Hemoglobina

28 Heme

29 Transporte e Transferência de O 2 Cooperatividade da hemoglobina

30 Mutação e anemia falciforme

31 Mutação e anemia falciforme

32 Queratina

33 Mudança de estrutura do príon Perda da função fisiológica è dano celular

34 Endereçamento de proteínas:

35 Endereçamento de proteínas: Peptídeo sinal

36 >SALSA_ CATHEPSIN D [SALMO SALAR] MKVLYLCLFAALALASDALVRIPLRKFRSIRRTLTDSGRAAEELLAGKEHTKYNNLGFPSSSNGPTPETLKNFMDAQYYG EIGLGTPAQTFTVVFDTGSSNLWVPSVHCSFTDIACLLHHKYNGAKSSTYVKNGTAFAIQYGSGSLSGYLSQDTCTIG GLSIEEQVFGEAIKQPGVAFIAAKFDGILGMAYPRISVDGVAPPFDNIMSQKKVEQNVFSFYLNRNPESEPGGELLLGGT DPKYYSGDFQYLNVSRQAYWQVHMDGMGVGSQLSLCKGGCEAIVDTGTSLITGPTAEVKALQKAIGATPLIQGEYMV NCDKIPTMPDITFNLGGQSYSLTAEQYVLKESQAGKTICLSGFMGLDIPAPAGPLWILGDVFIGQYYTVFDRDNNRVGF AKSK

38 Modificações pós-traducionais: Glicosilação

39 Modificações pós-traducionais: Fosforilação Quinases são enzimas responsáveis pela adição de um grupamento fosfato em resíduos de Ser, Thr e Tyr de proteínas. Fosfatases são enzimas responsáveis pela remoção do fosfato. ATP Proteína Kinase Fosfatase Proteína PO 4-3 PO 4-3

40 Agradecimentos: Glória Braz (slides de estrutura-função de proteínas) Ana Paula Salerno (slides de enovelamento e desnaturação)

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