DETERMINAÇÃO DA ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DE PROTEÍNAS POR DIFRAÇÃO DE RAIOS-X
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- Carlos Eduardo Avelar Sales
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1 DETERMINAÇÃO DA ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DE PROTEÍNAS POR DIFRAÇÃO DE RAIOS-X Disciplina: Engenharia de Proteínas Ma. Flávia Campos Freitas Vieira
2 NÍVEIS ESTRUTURAIS DAS PROTEÍNAS Fonte: Lehninger, ªed.
3 ESTRUTURA PROTEICA A conformação tridimensional (3D) depende da sequência de aminoácidos A função depende da estrutura Cada proteína existe em um ou em pequeno número de formas estruturalmente estáveis As principais forças para a estabilização de estruturas são forças não-covalentes
4 ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL Arranjo espacial de todos os átomos de uma proteína conformação As conformações possíveis de uma proteína incluem qualquer estado estrutural que ela possa assumir sem a quebra das ligações covalentes. Porém, poucas são as conformações nativas. Algumas proteínas são formadas por mais de um complexo polipeptídico (quaternária)
5 DETERMINAÇÃO DA ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL PROTEICA O primeiro passo para o estudo sobre as propriedades de um composto orgânico é a determinação de suas estruturas cristalinas. Diversas propriedades estão intimamente ligadas à maneira como os átomos estão dispostos pela molécula.
6 MAS...O QUE SÃO CRISTAIS? Cristais são arranjos atômicos ou moleculares cuja estrutura se repete numa forma periódica tridimensional. Exemplo: NaCl, cuja estrutura consiste em átomos de Sódio e Cloro dispostos de forma que um átomo de sódio terá sempre átomos de cloro como vizinhos e vice-versa.
7 SÓLIDOS CRISTALINOS Formas regulares e simétricas assim como a ordenação das partículas que os formam.
8 COMO OBSERVAR OS CRISTAIS? O estudo da estrutura cristalina não é possível através da microscopia óptica. Os microscópios ópticos possuem uma limitação física, ditada pelo comprimento de onda da luz visível.
9 COMO OBSERVAR OS CRISTAIS? Para resolver objetos tão pequenos quanto proteínas, precisamos usar raios X, que possuem comprimentos de onda na faixa de 0,7 a 1,5 Å (0,07 a 0,15 nm).
10 CRISTALOGRAFIA DE RAIOS-X Uma das técnicas mais conhecidas para a determinação dos padrões de uma estrutura é cristalografia por difração de raios-x.
11 CRISTALOGRAFIA DE RAIOS-X Fonte: Paula Kuser Falcão.
12 CRISTALOGRAFIA DE RAIOS-X Não há lentes que reagrupem os raios X para formar a imagem. Ao invés disso, o padrão de difração dos raios X é coletado diretamente e a imagem é reconstruída por técnicas matemáticas.
13 CRISTALOGRAFIA DE RAIOS-X Raio X incide no cristal, onde parte de sua energia é absorvida e reemitida em todas as direções (cada átomo se torna uma fonte secundária de raios X);
14 PADRÃO DE DIFRAÇÃO DOS RAIOS X Fonte: Paula Kuser Falcão.
15 PADRÃO DE DIFRAÇÃO DOS RAIOS X Na Cristalografia o padrão de difração é usado para determinar o arranjo e os espaçamentos entre os átomos que funcionam como fendas nos cristais. A observação das franjas de difração (ou franjas de interferência) permite calcular a separação entre as fendas.
16 CRISTALOGRAFIA DE RAIOS-X A quantidade de informação obtida em uma cristalografia por raios X depende do grau de organização estrutural da amostra. Informações da estrutura 3D detalhadas precisam de cristais proteicos altamente ordenados. Dificuldade em cristalizar várias proteínas.
17 CRISTALOGRAFIA DE RAIOS-X O ambiente físico em um cristal não é idêntico ao em solução ou na célula viva. Poucas informações são fornecidas em termos de movimentos moleculares no interior da proteína.
18 CRISTALOGRAFIA DE RAIOS-X Comparação da estrutura de cristais com informações estruturais de outras fontes (como RMN). Estrutura de cristais podem representar a conformação funcional da proteína. Utilizada para proteínas grandes demais para análises de RMN.
19 CRISTALOGRAFIA DE RAIOS-X A difração de raios-x aplicada à análise de cristais de macromoléculas biológicas tem influenciado a bioquímica estrutural, tendo contribuído para o conhecimento da estrutura 3D de proteínas, ácidos nucleicos, vírus e outras macromoléculas.
20 A PARTIR DA CRISTALOGRAFIA DE RAIOS-X, É POSSÍVEL... Compreender melhor os princípios básicos da arquitetura proteica; Estudar em nível atômico os centros catalíticos de enzimas; Compreender a especificidade das reações que as enzimas catalisam; Compreender a relação existente entre sequencia primária, estrutura e função.
21 ESQUEMA DA DETERMINAÇÃO DA ESTRUTURA 3D DE PROTEÍNAS
22 EXEMPLO DE PROTEÍNAS CRISTALIZADAS Fonte: Paula Kuser Falcão.
23 RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR Análise com macromoléculas em solução. Pode esclarecer o lado dinâmico da estrutura Mudanças conformacionais; Dobramento proteico; Interação com outras moléculas.
24 DETERMINAÇÃO DA ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL PROTEICA Estruturas determinas por cristalografia de raios-x ou por RMN são, em geral, coincidentes. Essas duas técnicas são responsáveis pelo rápido aumento da disponibilidade de informações estruturais sobre as macromoléculas das células vivas.
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28 REFERÊNCIAS FALCÃO, P. K. Determinação da estrutura tridimensional de proteínas utilizando difração de raios-x. FIGUEIREDO, M. O. R. Cristalografia e Difração de Raios-X. NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger, Princípios de Bioquímica. São Paulo: Câmara Brasileira do Livro, 5ªed ROMÃO. M. J. Cristalografia de Proteínas: metodologias e aplicações em bioquímica. Boletim de Biotecnologia. SILVA, R. da. Cristalografia por difração de Raios-X e a Ciência dos Materiais. Fenômenos Ondulatórios.
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