1 Ignez Caracelli BioMat – DF – UNESP/Bauru Bauru, 15 de setembro de 2008. Aula 6 Estruturas...
Transcript of 1 Ignez Caracelli BioMat – DF – UNESP/Bauru Bauru, 15 de setembro de 2008. Aula 6 Estruturas...
1
Ignez CaracelliIgnez Caracelli
BioMat – DF – UNESP/Bauru
Bauru, 15 de setembro de 2008.
Aula 6Aula 6Estruturas Secundária,Terciária e Estruturas Secundária,Terciária e
Quaternária de Proteínas Quaternária de Proteínas
Introdução a Bioquímica: Introdução a Bioquímica: BiomoléculasBiomoléculas
Julio Zukerman SchpectorJulio Zukerman Schpector
LaCrEMM – DQ LaCrEMM – DQ –– UFSCar UFSCar
Estrutura Primaria até Quaternária Estrutura Primaria até Quaternária
primária primária
secundáriasecundária
folha folha
hélice hélice
terciáriaterciária
Interações e Estrutura Terciária Interações e Estrutura Terciária
Entre as interações a serem consideradas temos
as estruturas específicas que resultam de interações de longo alcanceinterações de longo alcance:
interações eletrostáticas ligações de hidrogênio (OH, N H, S H)interações hidrofóbicas
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
Interações e Estrutura Terciária Interações e Estrutura Terciária
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
ligação iônica
ligação de hidrogênio
interações de van der Waals entre átomos em contacto (em preto)
I. Interações iônicas (exterior)I. Interações iônicas (exterior)
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
Formadas entre duas cadeias laterais de aminoácidos carregados: negativosnegativos (Glu, Asp); positivospositivos (Lys, Arg, His).
•São interações dependentes de pH (pKa). •Lembrar que os pKs no interior de uma proteína podem ser diferentes daqueles do aminoácido livre.
II. Ligações de hidrogênio (interior e exterior)II. Ligações de hidrogênio (interior e exterior)
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
Aparecem entre as cadeias laterais, backbone, água;
Aparecem com cadeias laterais dos aminoácidos aminoácidos carregadoscarregados: Glu, Asp, His, Lys, Arg;
Aparecem com cadeias laterais dos aminoácidos polaresaminoácidos polares: Ser, Thr, Cys, Asn, Gln, [Tyr,Trp]
II. Ligações de hidrogênio (interior e exterior)II. Ligações de hidrogênio (interior e exterior)
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
Ligações de hidrogênio em estrutura terciária
SCH2
R
H
H
HN N
CH2
H
C
O
R
H
H
C,M
E,G,N,Q
HO CH2
HO CH
R
HN
HCH2
HN
HC
O
NH
H C
NH2+
NH
Y
S,T
K
R
N,Q
III. III. Interações hidrofóbicas (interior)Interações hidrofóbicas (interior)
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
Formam-se entre cadeias laterais de resíduos não-polaresnão-polares:
Alifáticos: Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Met
Aromáticos: Phe,Trp, Tyr
Formam-se clusters de cadeias laterais, mas não há o
requerimento para uma orientação especifica como ocorre
com a ligação de hidrogênio;
O interior da proteína fica distante da água;
São não-dependentes do pH.
IV. Ligações dissulfeto (IV. Ligações dissulfeto (intraintracadeias e cadeias e interintercadeias)cadeias)
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
São formadas entre os resíduos de cisteínas:
CysSSH + HSSCys CysSSSSCys
São catalisadas por enzimas especificas, e agente oxidantes;
Restringem a flexibilidade da proteína.
presença ou não de um grupo prostético proteínas simples e proteínas conjugadas holoproteína = apoproteína + grupo prostético (grupo prostético ex: FAD, Fe, Grupo heme, etc)
presença ou não de subunidades proteínas monoméricas e proteínas oligoméricas
ex: 2 monômeros iguais – homodímeroex: 2 monômeros diferentes – heterodímero
estrutura global proteínas fibrosas e proteínas globulares
A Estrutura das ProteínasA Estrutura das Proteínas
1.A estrutura 3-D de uma proteína é determinada por sua seqüência de aminoácidos.
2. A função de uma proteína depende de sua estrutura.
3. Cada proteína tem uma uma estrutura únicaestrutura única.
QUIMOTRIPSINAQUIMOTRIPSINA – serino-protease – serino-protease
catalisa hidrólise de ligações peptídicas
QUIMOTRIPSINAQUIMOTRIPSINA – serino-protease – serino-protease
tríade catalítica
As proteínas tem uma conformação conformação especespecííficafica, o arranjo espacial dos átomos.
As proteínas na sua conformação funcional e enovelada estão em seu estado nativonativo.
Estado NativoEstado Nativo
11 seqüência × seqüência × 22 enovelamentos enovelamentos
Interconversion between two unrelated protein folds in the lymphotactin native stateTuinstra, Peterson, Kutlesa, Elgin, Kron & Volkman (2008)www.pnas.orgcgidoi10.1073pnas.0709518105
Estrutura Terciária das ProteínasEstrutura Terciária das Proteínas
ligação dissulfeto
ligação iônica
ligação de hidrogênio
“esqueleto” polipeptídico
interações de van der Waals e hidrofóbicas
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária - ria - motivosmotivos
Há padrões comuns no enovelamento das proteínas chamados de motivos.
Os motivos são encontrados em várias proteínas de função diversa.
Uma proteína pode conter vários motivos estruturais diferentes.
A estrutura de cada proteína é totalmente diferente ou há motivos comuns?
Há padrões comunspadrões comuns de enovelamento da cadeia polipeptídica na maioria das proteínas.
Exemplos: -hélice folhas-
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária - ria - motivosmotivos
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária ria
combinações de elementos de estrutura secundária (hélices e fitas )
caracterizam classes de proteínas
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária ria SCOP SCOP
SCOP (SStructural CClassification OOf PProteins)
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária - Mria - Motivosotivos
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária - ria - motivosmotivos
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária - ria - motivosmotivos
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária - ria - motivosmotivos
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária - ria - motivosmotivos
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária ria
somente α
Estrutura supersecundEstrutura supersecundááriariasomente β
Estrutura supersecundEstrutura supersecundááriaria
α / β
Estrutura supersecundEstrutura supersecundáária ria
α + β
Ch r is t i n e O ren g o (S t ru c tu res , 1997 , 5 , 1093-1108)
Estrutura supersecundEstrutura supersecundááriaria
DomDomíínionios estruturaiss estruturais
NADPHNADPH
domíniodomíniopequenopequeno
domíniodomíniograndegrande
Estrutura terciária das proteínasEstrutura terciária das proteínas
As proteínas se enovelam em estruturas globulares e excluem HH22OO de seu interior.
Em geral:Aminoácidos não-polares no interior
Val, Leu, Ile, Met, PheAminoácidos carregados na superfície
Arg, Lys, His, Asp, GluAminoácidos polares não-carregados na superfície ou interior
Ser, Thr, Asn, Gln, Tyr, Trp
Estrutura Quaternária de ProteínasEstrutura Quaternária de Proteínas
Algumas proteínas formam
agregados de 2 ou mais subunidadessubunidades.
quaternária quaternária
Estrutura Primaria até Quaternária Estrutura Primaria até Quaternária
primária primária
secundáriasecundária
folha folha
hélice hélice
terciáriaterciária
Estrutura Estrutura QuaternáriaQuaternária de Proteínas de Proteínas
Razoes para múltiplas subunidades:
1.1. cooperatividadecooperatividade exemplo: Hb liga O2 cooperativamente.
2. função catalítica exemplo: HMG-CoA reductase dímero
3. síntese exemplo: groEL chaperonina tem 14 subunidades
(a proteína é muito grande para ser sintetizada sozinha.
Estrutura Quaternária de ProteínasEstrutura Quaternária de Proteínas
Estrutura Quaternária de ProteínasEstrutura Quaternária de Proteínas
Estrutura Quaternária de ProteínasEstrutura Quaternária de Proteínas
Estrutura Quaternária de ProteínasEstrutura Quaternária de Proteínas
Capsídeo de poliovirus (simetria icosahedral), 30 nm diâmetro
Estrutura Quaternária de ProteínasEstrutura Quaternária de Proteínas
Tobacco mosaic virus (300 nm x 18 nm), simetria helicoidal
Estrutura Quaternária de ProteínasEstrutura Quaternária de Proteínas
Diagramas - MotivosDiagramas - Motivos
helice
Diagramas – Motivos/TopologiaDiagramas – Motivos/Topologia
MotivosMotivos
Hairpin Hairpin
Motivo:Motivo: Helix-Loop-HelixHelix-Loop-Helix (H-L-H)(H-L-H)
Motivo EF-Hand Motivo EF-Hand H-L-HH-L-H
B/T- Figure 2.13
Motivo Chave-gregaMotivo Chave-grega
Estruturas × PDBEstruturas × PDB
Estruturas × PDBEstruturas × PDBtotal de estruturas 3D
Estruturas × PDBEstruturas × PDBtotal de estruturas 3D – raio X
Estruturas × PDBEstruturas × PDBtotal de estruturas 3D – NMR
Estruturas × PDBEstruturas × PDBtotal de estruturas 3D –microscopia eletrônica
Estruturas × PDBEstruturas × PDBtotal de estruturas 3D –microscopia eletrônica
1dgi 1gw7
Estruturas × PDBEstruturas × PDBtotal CATH – topologias
Estruturas × PDBEstruturas × PDBtotal CATH – superfamilias-topologia/ano
Estruturas × PDBEstruturas × PDBtotal SCOP – enovelamentos
Estruturas × PDBEstruturas × PDBtotal SCOP – superfamilias/ano