Aula 5 30/09/13 Sumário

Transcrição

1 Aula 5 30/09/13 Sumário Proteínas Níveis de organização estrutural Estrutura primária Estrutura secundária Hélice, folha, voltas ou loops, random coil Estrutura terciária Motivos, Domínios Estrutura quaternária Forças estabilizadoras da estrutura proteica Ligações não-covalentes Ligações covalentes

2 Níveis de Organização Estrutural Proteínas Estrutura Primária Sequência de aa Estrutura Secundária Arranjo espacial local da cadeia polipeptídica Estrutura Quaternária Arranjo espacial das diferentes estruturas terciárias Estrutura Terciária Arranjo espacial organizado dos elementos da estrutura secundária

3 Random Coil Proteínas Estruturas Secundárias Cadeia Voltas ou loops Hélice Estruturas Locais Regulares

4 Hélices N-terminal Formas mais abundantes Resíduos consecutivos com os ângulos: de 60º e de 50º Ligações de H entre C=O do resíduo n e o N-H do resíduo n+4 (todos os referidos resíduos envolvidos em ligações de H excepto o 1º e o último), ligações intracatenárias Extremidades polares 3.6 resíduos por volta (tamanho médio 10 resíduos) Grupos R orientados para fora da hélice, interacções entre os resíduos podem estabilizar ou não a hélice Ala, Glu, Leu e Met mais favoráveis Pro, Gly, Tyr e Ser menos favoráveis Localização na superfície da proteína com resíduos hidrófilos orientados para o exterior C-terminal

5 Hélices Enrolamento para a esq. ou para a direita: Mais comum

6 Cadeia N-terminal Ângulos de torsão adoptam posição mais estendida, impedindo a formação de ligações de H intracatenárias: de 140º e de 130º Cada cadeia constituída por 5-10 resíduos de aminoácidos Os grupos R encontram-se orientados para fora da cadeia, em direcções opostas (não há interacções) Potencial para serem anfipáticas (face polar e face apolar) C-terminal

7 Folha paralela e anti-paralela Ligações de H: entre o grupo C=O e o grupo N-H de diferentes cadeias (ligações mais curtas do que na hélice ) anti-paralela paralela

8 Folha paralela e anti-paralela Proteínas Torsão natural

9 Voltas ou loops 1/3 resíduos fazem parte destas estruturas Alteram a direcção da cadeia polipeptídica Locais de reconhecimento de anticorpos, fosforilação, glicosilação, hidroxilação, etc Mais comuns: voltas e voltas

10 Envolvem 4 resíduos de aminoácidos Apenas se estabelece ligação de H entre: o grupo C=O do 1º aminoácido e o grupo N-H do 4º aminoácido Os aminoácidos preferenciais são a Gly (pequeno e flexível) e a Pro (configuração cis da cadeia polipeptídica favorável à formação de uma volta) Dividem-se em: Proteínas Voltas tipo I e II voltas tipo I voltas tipo II (3º aminoácido - Gly)

11 Voltas Constituídas apenas por 3 resíduos de aminoácidos Estabelece uma ligação de H entre: o grupo C=O do 1º aminoácido e o grupo N-H do 3º aminoácido

12 Frequências relativas dos 20 aa nas diferentes estruturas secundárias

13 Estrutura terciária O modo como as unidades de estruturas secundárias se associam entre si para originar uma conformação tridimensional Estruturas supra-secundárias (motivos) Domínios

14 O modo como as unidades de estruturas secundárias se associam entre si para originar uma conformação tridimensional Motivos Domínios

15 Motivos (ou estruturas supra-secundárias) Combinações de 2 a 4 estruturas secundárias sucessivas que contactam entre si, com um arranjo geométrico específico Podem estar associados ou não a uma função particular Zn finger ( ) Hélice-loop-hélice

16 Domínios Agrupamento de várias estruturas secundárias formando estruturas locais compactas semi-independentes, geralmente associados a uma função; Suficientemente estáveis para fazerem um folding independente; Quando produzidos independentemente geralmente obtêm-se fragmentos com estabilidade em solução e por vezes com a função original (na proteína full-length) Domínio ACT

17 Domínios Proteínas Classificação: SCOP (Structural Classification Of Proteins)

18 Domínios Proteínas Classificação: SCOP (Structural Classification Of Proteins)

19 Domínios Proteínas Classificação: SCOP (Structural Classification Of Proteins) All alpha All beta Alpha and beta (a/b) Hemoglobina humana Alpha and beta (a + b) Transtirretina humana Small proteins Triose fosfato isomerase Proteína de ligação à TATA-box Toxina do escorpião

20 Domínios Vários motivos podem-se agrupar formando estruturas locais compactas semi-independentes Estrutura secundária Estrutura supra-secundária Associações mais alargadas de estruturas supra secundárias (domínios) (só ) (, ) (só )

21 Estrutura Quaternária O modo como duas ou mais cadeias polipeptídicas (sub-unidades) podem associar-se entre si para formar uma proteína 1 Sub-unidade Prot. Monomérica (não apresenta estr. quaternária) 2 Sub-unidades Prot. Multimérica iguais entre si homomérica diferentes entre si - heteromérica Número de unidades variável (de 2 a centenas) Classificação de acordo com o eixo de simetria apresentado entre as subunidades

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23 Simetria diédrica (D N ): 2xn unidades idênticas em torno de um eixo rotacional Hemeritrina

24 Simetria octaédrica (O) Simetria tetraédrica (T)

25 Simetria icosaédrica (I) Vírus da poliomielite Simetria helicoidal Vírus do mosaico do tabaco (2130 sub-unidades idênticas)

26 Função Proteica Conformação estrutural Capacidade de interacção com o meio envolvente (água, sais, membranas, outras proteínas, DNA, etc) Ligações não-covalentes I. Interacções electroestáticas II. Forças de Van der Waals III. Interacções hidrófobas Ligações covalentes Pontes de Enxofre

27 I. Interacções Electroestáticas Interacções iónicas ou pontes salinas (entre grupos com cargas diferentes) Salt bridge - when the charged groups are quite far away from each other, for example up to 8 or even 12 Ångström

28 Pontes de H

29 Pontes de H (dentro da mesma cadeia polipeptídica)

30 Pontes de H (entre diferentes cadeias polipeptídicas)

31 Pontes de H. Envolver os átomos da ligação peptídica. Envolver grupos R de resíduos de AA

32 II. Interacções de van der Waals Quando dois átomos não carregados se encontram na vizinhança um do outro e a sua nuvem electrónica influencia a outra; leva à criação de um dipolo transitório fazendo com que os núcleos se aproximem um do outro

33 Interacções hidrófobas Formam-se quando moléculas apolares se juntam para minimizar o contacto com a água Water tends to form ordered cages around non-polar groups (hydrophobic hydration) which leads to a decrease in entropy of the system. These water molecules gain entropy when they are released after hydrophobic surfaces are put in contact with each other. This contributes in a very favorable way to the free energy of stabilisation of the protein. Water is therefore fundamental in protein folding because of its role in defining hydrophobic attractions.

34 Ligações Covalentes Ligações dissulfureto: Cys-Cys (formando a Cistina) Ribonuclease: Insulina:

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36 Ligação peptídica (covalente) Ligações de H Interacções eleesctrotáticas Interacções hidrófobas Forças de Van der Waals Ligações de S (covalente) Interacções electroestáticas Interacções hidrófobas Forças de Van der Waals Ligações de S (covalente)