Estrutura e Função de Proteínas
As Proteínas As proteínas observadas na natureza evoluíram pela pressão selectiva para efetuar funções específicas. As propriedades funcionais das proteínas dependem da sua estrutura tridimensional. A estrutura tridimensional surge porque seqüências de aminoácidos em cadeias polipeptídicas se enovelam a partir de uma cadeia linear em domínios compactos com estruturas tridimensionais específicas. Estes domínios servem como módulos para a construção de grande agregados como partículas virais ou fibras musculares, podem formar sítios catalíticos ou de intereção encontrados em enzimas e também proteínas que carregam oxigênio ou que regulam a função do DNA.
Primária Secundária Terciária Quaternária Cadeias polipeptídicas Regiões da seqüência que formam estruturas regulares Empacotamento das estruras secundárias formando um ou múltiplos domínios Algumas proteínas são compostas por várias estruturas terciárias
A Cadeia Polipeptídica As cadeias polipeptídicas são normalmente compostas por 20 aminoácidos diferentes que são ligados covalentemente durante o processo de síntese pela formação de uma ligação peptídica. Os 20 aminoácidos possuem em comum: Carbono alfa (Cα) ligado a um hidrogênio e a cadeia lateral (R) Grupamento amino (NH2) Grupamento carboxi (COOH)
Cada unidade peptídica é um grupo planar rígido com distância e ângulo? conhecidos. PSI PHI Omega Ligação Peptídica Cada unidade possui dois graus de liberdade que rotacionam em torno da ligação N-Cα (f ) e da ligação Cα-C=O (? ). Gráfico de Ramachandran Mostra regiões em que a combinação dos ângulos f e? de cada unidade peptídica não causam colisões estéricas entre átomos de diferentes unidades.
Os Aminoácidos Propriedades importantes no contexto estrutural: Tamanho Carga - núcleo compacto -formação de pontes salinas Polaridade -participação em pontes de hidrogênio Hidrofobicidade Aromaticidade Características específicas
Interações que governam o enovelamento e a estabilidade das proteínas Interações não-covalentes Repulsões de curto alcance Forças eletrostáticas Interações de Van de Waals Pontes de hidrogênio Interações hidrofóbicas
Elementos de Estrutura Secundária Hélices alfa Fitas beta Voltas β-hairpins γ-turns β-turns
Estruturas Supersecundárias Triose phosphate isomerase Hélice-alça-hélice greek-key Troponina-C Estrutura b-a-b Staphylococcus nuclease
Proteínas Globulares Estruturas Terciárias Proteínas Fibrosas Proteínas secretadas roteínas com repetições internas Proteínas de membrana Motivo LRR Unidades repetitivas de β α Peptídeo sinal Pelo menos um região transmembrana
Proteínas de Múltiplos Domínios A fusão de diferentes genes que codificam proteínas é o mecanismo mais importante para a criação de proteínas de múltiplos domínios Proteínas com múltiplos domínios globulares ativadores de plasminogenio Proteínas com domínios globulares e fibrosos colágenos modulares Proteínas de membrana com domínios LRR alguns receptores de proteínas Proteínas de membrana com domínios lobulares alguns receptores tirosino kinases
Estrutura Quaternária Um importante aspecto de todas as superfícies que interagem é a complementaridade de formas. Proteínas que existem em complexos nao covalentemente ligados, compostos por duas ou mais cadeias polipeptídicas, idênticas ou não. Cada cadeia polipeptídica podendo se enovelar em independentes conformações globulares As interações entre os monômeros involve as interações hidrofóbicas e outras interações entre elementos de estrutura secundária. Na periferia da interface existem pontes de hidrogênio e pontes salinas entre os cadeias laterais ionizadas
Funções Atividade catalítica Modificação de moléculas Síntese de proteínas e de outras moléculas Armazenamento Íons e pequenas moléculas complexadas à proteína (hemoglobina/oxigênio) Transporte Desde elétrons a macromoléculas Transmissão de mensagem Trasmissão de impulsos nervosos Coordenação de processos biológicos realizados através de moléculas sinalizadoras - hormônios Sistema imunológico anticorpos Regulação Mecanismos de feedback Papel estrutural suporte mecânico