Estrutura e Função de Proteínas

As Proteínas

As proteínas observadas na natureza evoluíram pela pressão selectiva paraefetuar funções específicas.

As propriedades funcionais das proteínas dependem da sua estruturatridimensional.

A estrutura tridimensional surge porque seqüências de aminoácidos emcadeias polipeptídicas se enovelam a partir de uma cadeia linear emdomínios compactos com estruturas tridimensionais específicas.

Estes domínios servem como módulos para a construção de grandeagregados como partículas virais ou fibras musculares, podem formar sítioscatalíticos ou de intereção encontrados em enzimas e também proteínas quecarregam oxigênio ou que regulam a função do DNA.

Primária Secundária TerciáriaQuaternária

Cadeiaspolipeptídicas

Regiões daseqüência que

formam estruturasregulares

Empacotamento dasestruras secundárias

formando um oumúltiplos domínios

Algumas proteínas sãocompostas por váriasestruturas terciárias

A Cadeia PolipeptídicaAs cadeias polipeptídicas são normalmente compostas por 20

aminoácidos diferentes que são ligados covalentemente durante o processode 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 carboxi (COOH)

Grupamento amino (NH2)

PSI

PHI Omega

Ligação Peptídica

Cada unidade peptídica é um grupo planar rígido com distância e ângulo ? conhecidos.

Cada unidade possui dois graus de liberdade que rotacionamem 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 causamcolisões estéricas entre átomos de diferentes unidades.

Os Aminoácidos

Propriedades importantes no contexto estrutural:

Tamanho

- núcleo compacto

Carga

-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 curtoalcance

– Forças eletrostáticas

– Interações de Van de Waals

– Pontes de hidrogênio

• Interações hidrofóbicas

Elementos de Estrutura Secundária

Voltas� β-hairpins� γ-turns� β-turns

Hélices alfa Fitas beta

Estruturas Supersecundárias

Hélice-alça-hélice “greek-key”

Estrutura β−α−β

Triose phosphate isomerase

Troponina-C Staphylococcus nuclease

Estruturas TerciáriasProteínas Globulares Proteínas Fibrosas

Motivo LRR Unidadesrepetitivas de β−α

Proteínas secretadas

Peptídeo sinalPelo menos umaregião

transmembranar

Proteínas com repetições internasProteínas de membrana

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

A fusão de diferentes genes que codificam proteínas é o mecanismo mais importante para a criação de proteínas de múltiplos domínios

Estrutura QuaternáriaProteínas que existem em complexos nao covalentemente ligados, compostos por duas ou mais cadeias polipeptídicas, idênticas ounão.

Um importante aspecto de todas as superfícies queinteragem é a complementaridade de formas.

Cada cadeia polipeptídica podendose enovelar em independentesconformações globulares

As interações entre os monômerosinvolve as interações hidrofóbicas e outras interações entre elementos de estrutura secundária.

Na periferia da interface existempontes de hidrogênio e pontes salinasentre 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