Bioqui_aula04

29
23-03-2011 1 AULA 4 BIOQUÍMICA PROTEÍNAS PROPRIEDADES, FUNÇÕES E ESTRUCTURAS 2. Biomoléculas – composição química, estructura e reactividade Níveis hierárquicos na estrutura das proteínas Sequencia de aminoácidos E. Secundária - Arranjos estruturais locais que resultam num processo de enrolamento de partes da proteina Motivos Domínios E. Terciária -Estrutura 3D assumida pelo arranjo das estruturas secundárias. E. Quaternária - Estrutura 3D assumida pelo arranjo de várias polipéptidos ditos subunidades.

Transcript of Bioqui_aula04

Page 1: Bioqui_aula04

23-03-2011

1

A U L A 4 B I O Q U Í M I C A

PROTEÍNASP R O P R I E D A D E S , F U N Ç Õ E S E E S T R U C T U R A S

2. Biomoléculas – composição química, estructura e reactividade

Níveis hierárquicos na estrutura das proteínas

Sequencia de aminoácidos

E. Secundária - Arranjos estruturais locais que resultam num processo de enrolamento de partes da proteina

Motivos

Domínios

E. Terciária -Estrutura 3D assumida pelo arranjo das estruturas secundárias.

E. Quaternária - Estrutura 3D assumida pelo arranjo de várias polipéptidos ditos subunidades.

Page 2: Bioqui_aula04

23-03-2011

2

Tipos de interacções que determinam a estrutura de uma proteína

Ponte de HInteracção electrostática

Ponte /ligaçãopersulfureto

Efeito hidrofóbo

Interacções de Van der Waals

Esqueleto da cadeia polipeptidica

Ligação peptídica

A ligação peptídica é planar, e é rígida devido ao caracter parcial de ligação dupla. Não tem liberdade para rodar.

As ligações N-Ca e Ca-C podem rodar com ângulos específicos φ e ψ.

Por convenção, φ e ψ são definidos como 0º quando as duas ligações associadas ao mesmo átomo Cα estão no mesmo plano. Esta conformação é proibida na cadeia de uma proteína, devido a interferência estérica entre o oxigénio do carbonilo e o hidrogénio do grupo amino.

Fi - φ e Psi- ψ

Page 3: Bioqui_aula04

23-03-2011

3

A estrutura secundária é consequência dos impedimentos estéreos da ligação peptídica e das cadeias laterais dos aminoácidos

As áreas azul escuras englobam conformações sem interferência estérica e são completamente permitidas; azul médio involvem conformações permitidas no limite dos contactos atómicos desfavoráveis; azul claro reflecte conformações só permitidas se alguma flexibilidade for permitida nos ângulos φ e ψ.

A assimetria do gráfico resulta da estereoquímica em L dos aa.

Em teoria, os ângulos φ e ψ podem assumir qualquer valor entre -180 e +180º. As conformações possíveis das proteínas são definidas pelos valores dos ângulos φ e ψ. E podem ser visualizadas graficamente , nos gráficos de Ramachandaran

Gráfico de Ramachandran indica os valores de φ e de ψ para várias estructuras secundárias permitidas

As pontes de H ajudam a estabilizar as estruturas secundárias

A glicina não sofre tantos impedimentos estéreos

Alguns aminoácidos têm estruturas preferenciais (Gly, Pro, Val)

Page 4: Bioqui_aula04

23-03-2011

4

A Hélice α,um dos elementos de estrutura secundária mais abundantes

� Estrutura c ompacta, enrolada para a direita� Distância de 1,5 Å entre cada resíduo� Cada volta da hélice tem 3.6 resíduos (5,4 Å)� Rotação de 100º por resíduo, de forma que a cadeia lateral é projectada para fora, em intervalos regulares

Esqueleto peptídico

Vista só Cα

Vista de topo

A hélice não é oca, pois os átomos do centro

estão em contacto próximo

Cadeias laterais

A Hélice α,um dos elementos de estrutura secundária mais abundantes

� A estrutura é estabilizada por pontes de hidrogénio entre o grupo carbonilo e o hidrogénio do grupo amina a uma distância de 4 aminoácidos N-H

� As cadeias laterais podem estabilizar ou destabilizar a estrutura em hélice.

Ex. Só Asp, levava a repulsão das R

H-bond

H-bond

A prolina é incompatível com a hélice α

Leva a kinks

A glicina introduz uma elevada flexibilidade na hélice.

Page 5: Bioqui_aula04

23-03-2011

5

A Hélice α,um dos elementos de estrutura secundária mais abundantes

Dependendo dos resíduos de aa, e das suas cadeias laterias, as hélices podem ser polares, hidrofóbicas, ou

anfipáticas.

Hélices anfipáticas podem ajudar a estabilizar arranjos tridimensionais

com um core apolar, no caso de proteínas soluveis, ou polar, no caso

de proteínas membranares.

Conformação β e Folha β,outro elemento de estrutura secundária predominante

As cadeias β (unidade básica) têm uma estrutura estendida, em zig-zag, com as cadeias laterais alternando acima ou debaixo do esqueleto.Duas ou mais cadeias β criam uma topologia em folha β , que é estabilizada com ligações de H entre resíduos de aminoácidos muito distantes.

Dependendo da orientação das cadeias peptidicas podem ser:

Folhas antipararelas

Folhas paralelas

Page 6: Bioqui_aula04

23-03-2011

6

Conformação β e Folha β,outro elemento de estrutura secundária predominante

Folhas β antipararelasTêm uma estrutura ligeiramente entortada para a direita (L-aa)

Folhas β paralelasApresentam uma torção menor que as antiparalelasAs pontes de H não são tão estáveis

As estruturas são estabilizadas por pontes de H entre as cadeias adjacentes (aa longínquos)

Conformação β e Folha β,outro elemento de estrutura secundária predominante

Arranjo de folhas β antipararelas em barrilTêm uma estrutura ligeira torção para a direita (L-Aa)

Barril βΒ-barrel

Page 7: Bioqui_aula04

23-03-2011

7

Os Reverse turn ou elementos de reversãoelementos mais simples de ES (3-4 resíduos) que revertem a cadeia polipéptidica

Beta-Turns (Tipo I e II)4 resíduos com Pontes de H entre o 1ºe o 4º. As volta tipo I ocorrem duas vezes mais frequentemente do que as do tipo II. As do tipo II tem sempre um resíduo de glicina na terceira posição.

Gamma-Turns3 resíduos com Pontes de H entre o 1ºe o 3º. São voltas muito apertadas, com geometria relativamente desfavoravel.Menos comuns.

Níveis hierárquicos na estrutura das proteínas:Estrutura super-secundária - Motivos

Combinações simples de elementos de estructuras secundárias

-motivo β hairpin: 2 folhas β adjacentes e antiparalelas ligadas por um pequeno loop.

- Motivo β-α-β: a hélice a central liga o C-terminal da primeira folha ao N-terminal da segunda folha escudando os residuos hidrofóbicos de folhas b, da superfície.

-motivo hélice-volta-hélice: contém 2 hélices e estão normalmente associados à ligação ao DNA. Normalmente ocorrem em proteínas reguladoras.

-chave grega: 4 folhas b ligadas topo a topo e enroladas em sandwich.

β hairpin Motivo β-α-β hélice-volta-hélice HTH chave grega

Page 8: Bioqui_aula04

23-03-2011

8

Níveis hierárquicos na estrutura das proteínas:Domínios Estruturais

A combinação de motivos estruturais origina estruturas mais complexas

Combinação de domínios α-α origina um domínio designado por feixe de 4 hélices (four helix bundle)

Os domínios podem ser classificados pelo tipo de estrutura secundária predominante:

Domínios αDomínios βDomínios α β

�Um domínio estrutural equivalente pode ocorrer em proteínas com estrutura primária muito distinta.�Em termos evolutivos existe muito maior conservação estrutural do que a nível de estrutura primária.

Níveis hierárquicos na estrutura das proteínas:Domínios Estruturais

Um domínio é uma parte estructural de uma proteína que pode funcionar e por vezes existir de forma independente. Normalmente o seu enrolamento é independente do resto da proteína. Cada domínio forma uma estructura compacta tri-dimensional e muitas proteínas tem vários domínios estruturais, ao qual normalmente está associada uma função fisiológica específica. Como os domínios são estáveis, podem ser substituídos por técnicas de engenharia genética, resultando em proteínas quiméricas.

Estrutura da Flavohemoglobina de uma bactéria

NAD-binding domain

flavin-binding (FAD) domain

globin domain

Estrutura tetramérica da Hemoglobina de vertebrados

Domínio redutase

Page 9: Bioqui_aula04

23-03-2011

9

Níveis hierárquicos na estrutura das proteínas:Domínios Estruturais

Domínio associado à ligação a nucleótidos

Exemplos de Domínios αααα β

Barril β

Exemplos de Domínios β

Estrutura terciária estrutura tridimensional da proteína

� Estrutura tridimensional resultante do enrolamento da cadeia polipep-tidica e arranjo espacial de todos os átomos constituintes da cadeia.

� Corresponde ao valor mínimo da Energia de Gibbs

� O mecanismo de enrolamento

das proteínas designa-se por folding

folding

Estrutura Nativa

Page 10: Bioqui_aula04

23-03-2011

10

Exemplo do enrolamento sequencial de uma proteína,processo de folding – aquisição da estutura nativa

Estrutura terciária estrutura tridimensional da proteína

Numa proteína globular, os elementos da estrutura secundária associam-se numa estrutura compacta estabilizada por interacções não covalentes:

- pontes de H- interacções iónicas- interacções de natureza hidrófoba

E por interacções covalentes entre as cadeias laterais de ?

L-Cisteína

oxidação

Ponte persulfureto

Page 11: Bioqui_aula04

23-03-2011

11

Estrutura terciária estrutura tridimensional da proteína

A estrutura nativa da proteína é estabilizada por pontes persulfureto

Processo de desnaturação, é aquele em que a proteína perde o seu fold nativo. Fica desnaturada.

No processo de refolding a proteína retorna à sua

estrutura nativa

Folding in vivo – Papel dos chaperones

Os chaperones são proteínas com a capacidade de se ligarem a cadeias polipeptídicas nascentes e com intermediários parcialmente desnaturados.

Chaperones Pequenos (< 200 kDa) heat shock protein Hsp40, Hsp70, homólogos e co-chaperones

Chaperones Grandes (> 800 kDa) o sistema GroE e chaperones tailess complex polypeptide-1 (TCP-1)

Page 12: Bioqui_aula04

23-03-2011

12

Folding in vivo – Papel dos chaperones pequenos

DnaJ (Hsp40)DnaK(hsp70)GrpE

O DnaJ vai estimular a actividade atpásica do DnaK, fazendo-o ficar ligado a ADP.O DnaK-ADP liga-se fortemente ao péptido

Primeiro, o DnaJ liga-se à cadeia peptidica, e a seguir ao DnaK

Outro factor, o GrpE, estimula a libertação do ADP

O apo-DnaK, liga outro ATP, e solta a cadeia peptídica já enrolada.

Folding in vivo – Papel dos chaperones grandes

Page 13: Bioqui_aula04

23-03-2011

13

Folding in vivo – Regulação

No caso da proteína não conseguir atingir a sua estrutura nativa, ela é “marcada” para ser destruída no proteassoma.

A marcação é feita por ligações de múltiplas ubiquitinas à proteína.

No protessoma a proteína é hidrolisada em fragmentos peptídicos. Uma mutação que cause a

alteração ou deleção deresíduos de aminoácidos,pode ser o suficiente para aproteína não atingir a suaconformação nativa.Doenças genéticas

Folding das proteínas, degradação e agregação

Ubiquitina

Page 14: Bioqui_aula04

23-03-2011

14

Agregação de proteínas mal enroladas é a base de doenças neurodegenrativas como o Alzheimer ou o Parkinson

Estrutura terciária determinação da estrutura tridimensional da proteína

A primeira estrutura de uma proteína foi determinada por difracção de Raios-X, a partir dum cristal da mioglobina de cachalote.Este é ainda o método mais usado, mas há outros tais como a espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR).A partir de estruturas já identificadas é possível prever computacionalmente, ou modelar a estrutura de uma proteína

Lisozima cristalizadaEstrutura tridimensional

da lisozima

Page 15: Bioqui_aula04

23-03-2011

15

Diferentes modos de representação da estrutura tridimensional da proteína

Átomos (bolas) com raio de Van der Waals

Balls and SticksBolas(átomos) e traços (ligações)

Superfície de Van der Waals

Superfície exposta ao solvente, com

coloração pela carga

Representações esquemáticas dos motivos de estrutura

secundária

Estrutura quaternária

Há proteínas que são constituídas por mais do que uma cadeia polipéptídica, sendo esta associação essêncial à sua função.Chamam-se oligómeros ou oligoméricas, e têm uma estrutura quaternária, que resulta da estrutura tridimensional adquirida pelo folding/associação das diferentes subunidades.

Classificam-se pelo número de subunidades:dimeros, trimeros, tetrameros...

Dependendo da natureza dos seus monómeros (constiutintes)homo-oligomeros (mesma subunidade)hetero-oligomeros (diferentes subunidades)

Page 16: Bioqui_aula04

23-03-2011

16

Estrutura quaternária

Ferritina24 subunidades iguais

HemoglobinaHeterotetramero (duas subunidades α e 2 β)

Estrutura quaternária

Complexo I da cadeia respiratória 15 subunidades diferentes na bactéria Thermus thermophylus

Page 17: Bioqui_aula04

23-03-2011

17

Proteínas Fibrosas

As proteínas fibrosas distinguem-se das proteínas globulares pela estrutura tridimensional global e pela função que desempenham.

Estas proteínas apresentam conformações estendidas regulares e insoluveis em água, em contraste À globulares que se enrolam sobre si próprias.Estas proteínas desempenham funções estruturais, conferindo rigidez e/ou elasticidade às estruturas fisiológicas.

Estructura da seda. FibroínaAs fibras da malha da seda são compostas pela proteína fibroína.a) A fibroína é composta por camadas de

folhas b anti-paralelas ricas em alanina (roxo) e glicina (amarelo).

b) Fitas de fibroína (azul) de seda de aranha vistas ao microscópio electrónico.

Proteínas Fibrosas –α-queratina e o cabelo

(a) α-queratina é composta de hélices- αsuper-enroladas. Pares desta hélice inter-enrolados formam “coiled coils” que se combinam em estructuras ordenadas chamadas protofilamentos e protofibris.

4 protofibris – 32 cadeias de α -queratina -combinam-se para formar um filamento intermédio.

A estrutura de um cabelo é um conjunto de muitos filamentos de α -queratina.

A quebra e rearranjo de pontes persulfureto é a base bioquímica das

permanentes

Page 18: Bioqui_aula04

23-03-2011

18

Proteínas Fibrosas – o colagénio

Estructura do colagénio. a) a cadeia de colagénio tem uma estructura secundária

repetida única. A sequência tripeptídica Gly-X-Pro adopta uma estrutura em hélice a rodar para a esquerda com três resíduos por volta.

c) 3 hélices deste tipo, em cinzento, azulclaro e azul escuro enrolam-se umas à volta das outras, no sentido da direita.

d) A super-hélice do colagénio vista de topo. Os resíduos de Gli (vermelho), estão sempre localizados no interior, onde as 3 cadeias estão em contacto, devido ao tamanho muito reduzido da sua cadeia lateral.

Hélices à esquerda

Tripla Hélice de hélices

Relação Estrutura-Função

A estrutura é essencial à função.A estrutura tridimensional das proteínas tem curvaturas, tem cavidades, tem superfícies com diferentes cargas (neutra, positiva, negativa) e estas características vão permitir à proteína o desempenho da sua função.

Durante a evolução dos organismos, embora ocorra uma imensa variação da estrutura primária, a estrutura tridimensional (3ária, 4ária) mantem-se conservada, e observa-se conservação também de resíduos dos locais funcionais.

S_cerevisieae : Homo_sapiens : Xenopus : Photobacterium : Actinobacillus :

* 20 * 40 * 60 * 80 *-------------VQAVAVLKGda--gvSGVVKFEQAsesepTTVSYEIAGNSPnAERGFHIHEFGDat--------ngCVSAGPHFNPF------------aTKAVAVLKGdg--pvQGIINFEQKesngpVKVWGSIKGLTE-GLHGFHVHEFGDnt--------agCTSAGPHFNPL-------------VKAVCVLAGsg--dvKGVVHFEQQde-gaVSVEGKIEGLTD-GLHGFHIHVFGDnt--------ngCMSAGSHFNPE-------------QDLTVKMTDlqtgkpVGTIELSQNky--gVVFTPELADLTP-GMHGFHIHQNGScassekdgkvvlGGAAGGHYDPEkadnssveklvvqVQQLDPVKGnk---dVGTVEITESay--gLVFTPHLHGLAQ-GLHGFHIHQNPScepkekdgklvaGLGAGGHWDPK 6 g G 6 2 6 gl g hGFH6H g AG H51P

: 67 : 67 : 65 : 74 : 84

S_cerevisieae : Homo_sapiens : Xenopus : Photobacterium : Actinobacillus :

100 * 120 * 140 * 160 * KKt-HGaptdevrHVGDMGNVKTDenGVAKGSFKDSLIKLIgptSVVGRSVVIHAGQDDLGKGDTEESLKTGNAGPRPACgvigltnSRk-HGgpkdeerHVGDLGNVTADkdGVADVSIEDSVISLSgdhSIIGRTLVVHEKADDLGKGGNEESTKTGNAGSRLACgvigiaqNKn-HGapgdtdrHVGDLGNVTAEg-GVAQFKITDSLISLKgpnSIIGRTAVVHEKADDLGKGGNDESLKTGNAGGRLACgvigyspHTnkHGfpwtddnHKGDLPALFVSanGLATNPVLAPRLTLK---ELKGHAIMIHAGGDNHSDMPKALGGGGARVACGVIQ-------ETkqHGypwsdnaHLGDLPALFVEhdGSATNPVLAPRLKKLd--EVKGHSLMIHEGGDNHSDHPAPLGGGGPRMACGVIK------- HG P H GD6 6 G A 6 l 6 G 66H D1

: 153 : 153 : 150 : 151 : 162

Alinhamento da estrutura primária de Cu/Zn SOD

Page 19: Bioqui_aula04

23-03-2011

19

Relação Estrutura-Função Funções das Proteínas

� Catálise (hexocinase)

� Estrutura (colagénio)

� Movimento (actina e miosina)

� Defesa (imunoglobulinas ou anticorpos)

� Regulação (insulina ou receptores de membrana)

� Transporte (Hemoglobina, transferrina)

Muitas vezes as proteínas contém também outras moléculas não peptidicas, que são essencias à sua função, ditos cofactores ou grupos prostéticos. Designam-se por holoproteinas, ou sem o cofactor apoproteínas.

Metaloproteínas, lipoproteínasHeme-proteínas ou proteínas hémicas glicoproteínasFlavoproteínas

Relação Estrutura-Função Flexibilidade estrutural das proteínas – relação estabilidade/função

A estrutura tridimensional adquirida pelas proteínas foi a de menor energiaMas um aumento de enrgia no sistema (pex.Temperatura)Pode levar à destabilização da proteína, e à passagem para uma outra conformação não funcional ou desnaturada

Dependendo da T de crescimento do organismo, as proteínas terão estabilidade a diferentes temperaturas. Assim, enzimas de termófilos têm grandes aplicações tecnológicas

Estas proteínas são estabilizadas graças a um maior nº de interacções, maior rigidez e empacotamento mais eficiente, e de redução da entropia de unfolding

T (ºC)10 30 50 70 90

fracçãode proteínadesnaturada

Page 20: Bioqui_aula04

23-03-2011

20

Relação Estrutura-FunçãoInteracção proteína ligando

Uma das características mais importantes das proteínas, é a sua capacidade para ligarem com elevada especificidade ligandos (outras proteínas, pequenas moléculas, etc. )

O equilibrio de ligação segue as regras básicas de equilibrio químico:

[ ][ ][ ]

[ ][ ] [ ]PLP

PL

LP

PLK

PLLP

L

+=

=

⇔+

θ

Fracção de locais ocupados pelo ligando

[ ][ ][ ][ ] [ ]

[ ][ ]

L

L

L

KL

L

PLPK

LPK

1+=

+=

θ

θ

Função hiperbolica

Relação Estrutura-FunçãoInteracção proteína ligando

Na base das interacções proteína-ligando estão as interacções não covalentes (electrostáticas, iónicas, por pontes de H, hidrófobas)

Camada de moléculas de água ordenadas

moléculas de água desordenadas, libertadas pela interacção do enzima com o substrato

A remoção da camada ordenada de moléculas de água favorece a formação do complexo enzima-substrato.

Separados, o enzima e o substrato forçam as moléculas de água vizinhas a formarem uma

camada ordenada. A ligação do substrato á enzima liberta algumas moléculas de água,

aumentando a entropia do sistema (∆S) e portanto favorecendo energeticamente a

reacção.

∆S aumenta

Interacção enzimasubstrato estabilizada por pontes de hidrogénio, interacções iónicas ou hidrofóbicas

Efeito hidrófobo

Page 21: Bioqui_aula04

23-03-2011

21

Relação Estrutura-Funçãocomplementaridade entre proteína-ligando

As proteínas são específicas. A ligação só se dá com o ligando com o qual à complementaridade.

Se for ligar um ligando apolar, o local de ligação será composto de forma a ser também apolar.Se o ligando tiver uma carga positiva, é natural que no local de ligação estejam expostos grupos polares com carga negativa, e não positiva.

Se o ligando é grande, o pocket de ligação será grande, mas se o ligando é pequeno, é natural que a conformação da proteína crie um local de menores dimensões.

Relação Estrutura-Funçãocomplementaridade entre proteína-ligando

Qualquer ião entra solvatado até

à cavidade

mas precisa de ter a carga certa e o tamanho certo para perder a solvatação pelas molécuals de água por interacção com os

grupos carbonilo da proteína

Os dipolos das hélices vão forçar o sentido de movimentação de iões através do canalO caso do canal de potássio

Page 22: Bioqui_aula04

23-03-2011

22

Relação Estrutura-FunçãoA alosteria nas proteínas

A alosteria ocorre quando existem mais do que um local de ligação na proteína

Assim a ligação ao site 1 pode: - não afectar a ligação do 2- ajudar a ligação do 2- inibir a ligação ao site 2

Os efeitos alostereos são sentidos quando a ligação dum ligando leva a alteração da conformação da proteína

Relação Estrutura-FunçãoA alosteria nas proteínas – Exemplo da hemoglobina

Mioglobina

Hemoglobina

Função de transporte de O2

no sangue, entre os pulmões e os tecidos

Função de armazenamento de

O2 nos tecidos musculares

Constituida por 4 subunidades semelhante à mioglobina

Page 23: Bioqui_aula04

23-03-2011

23

Relação Estrutura-FunçãoA alosteria nas proteínas – Exemplo da hemoglobina

Mioglobina

Hemoglobina O binding site do O2 é o Fe2+ do hemo b presente em cada cadeia de globina

Um hemo é composto por anel porfirina Onde um ião Fe pode ficar ligado

Relação Estrutura-FunçãoA alosteria nas proteínas – Exemplo da hemoglobina

Ligação de oxigénio à mioglobina e à hemoglobina

A mioglobina apresenta um perfil hiperbolicode ligação,Com alta afinidade para o ligando

A Hemoglobina apresenta um perfil sigmoidal de ligação Tem uma misturade baixa afinidade e de alta afinidade

Alta afinidade Baixa afinidade

Page 24: Bioqui_aula04

23-03-2011

24

Relação Estrutura-FunçãoA alosteria nas proteínas – Exemplo da hemoglobina

Sem O2 ligado, todos os monómeros da hemoglobina estão no estado T, que tem baixa afinidade

A ligação de O2 a uma subunidade induz alterações conformacionais nas outras subunidades para passarem ao estado R, com mais afinidade para o O2.. Assim mais O2 pode ser ligado.

A alteração conformacional é induzida noutra cadeia, e sentida junto ao hemo – o binding site

Relação Estrutura-FunçãoA alosteria nas proteínas – Exemplo da hemoglobina

A ligação de Oxigénio à hemoglobina é afectada pelo pH, pelo efeito de Bohr.Quanto mais ácido menor a afinidade.

O pH mais ácido nos capilares serve para facilitar a libertação de oxigénio junto aos tecidos

Page 25: Bioqui_aula04

23-03-2011

25

Relação Estrutura-FunçãoA alosteria nas proteínas – Exemplo da hemoglobina

Outros efectores na afinidade da hemoglobina para o oxigénio: o CO2 e o 2,3-bifosfoglicerato

• O CO2 contribui para baixar o pH, e ao mesmo tempo reage com os N-terminais das cadeias da Hb, o que promove o estado T de baixa afinidade•O 2,3-BPG liga-se à Hemoglobina no interface das subunidades e baixa a afinidade para o oxigénio, favorecendo o estado T.

Hb

O 2,3-BPG é produzido numa via de desvio da glicólise

Relação Estrutura-FunçãoAcção mecânica por alteração conformacional da proteínas

Motores moleculares – o caso das células musculares

• Filamentos grossos (roxo): miosina super enrolada em coiled-coil tails empacotadas costas-com-costas

• Filamentos finos (cinzento): actina (+ outras proteínas(Tropomiosina, Troponina)

• Os discos Z e M são proteínasque organizam e servem de âncoraaos filamentos finos e grossos

Page 26: Bioqui_aula04

23-03-2011

26

Relação Estrutura-FunçãoAcção mecânica por alteração conformacional da proteínas

Motores moleculares – o caso das células musculares

• O comprimento dos filamentosfinos e grossos mantém-se constante.

• Os filamentos deslizam uns pelosoutros

• Este movimento é derivado damiosina “caminhar” (filamentogrosso) “caminhar” ao longo da F-actina (filamento fino)

• O resultado final é havercontração e distenção das fibrasmusculares

Relação Estrutura-FunçãoAcção mecânica por alteração conformacional da proteínas

A miosina, através de actividade ATPasica consegue promover a contração muscular.A clivagem do ATP leva-a a uma conformação flectida, preparando o power stroke. A mudança para esta conformação empurra a miosina ao longo dofilamento de actina

ATP reduz a afinidade daMiosina para

a actina

A Miosina-ADP liga-se à actina

A libertação do Pi leva ao retorno da

conformação inicial

1. ATP bindingActin dissociation

2. ATP hydrolysis Cocking of myosin head

3. Weak actinbinding4. Pi release

Strong acting binding

5. Power stroke

6. ADP release

Page 27: Bioqui_aula04

23-03-2011

27

Ferramentas de biologia computacional utilizadas na determinação da função de proteínas

Expasy Tools

Blast – comparação de sequencias de proteinas/DNA, procura de semelhanças nos genomas sequenciadosClustal e GeneDoc – comparação/alinhamento de estruturas primárias...

Multiplas ferramentas para prever peso molecular, pI,

estrutura secundária, terciária, motivos ou sinais nas sequencias

de aminoácidos...

Bibliografia

Capítulo 11, 12, 14, 15 .Capítulo 16 (curiosidade)

Page 28: Bioqui_aula04

23-03-2011

28

Questões

1. Descreva duas das múltiplas funções desempenhadas pelas proteínas?

2. Defina estrutura primária de uma proteína.

3. Qual a estrutura da ligação peptídica?

4. Examine o seguinte tetrapéptido:

a) Desenhe caixas em torno de cada uma das ligações peptídicas.

b) Qual o significado dos grupos R?

c) Entre que ligações da cadeia principal existe livre rotação?

5. Como se designam genericamente as proteínas constituídas por mais de uma cadeia polipeptídica?

Questões

6. Caracterize o padrão de pontes de hidrogénio numa hélice α e numa folha β.

7. A mioglobina é uma proteína monomérica com um enrolamento do tipo all-alpha, constituída por oito segmentos de hélices α. Um destes segmentos tem a seguinte sequência:

-Gln-Gly-Ala-Met-Asn-Lys-Ala-Leu-Glu-His-Phe-Arg-Lys-Asp-Ile-Ala-Ala

a) Quais as cadeias laterais da hélice α que estarão viradas para o interior da proteína e quais as cadeias laterais que estarão viradas para o solvente?

b) Este segmento é representativo de uma hélice anfifílica?

8. Designa-se por tetramérica uma proteína constituída por quatro subunidades.

a) Distinga um homotetrâmero de um heterotetrâmero.

b) Dê um exemplo de uma proteína de uma proteína heterotetramérica.

9. Defina domínio estrutural

Page 29: Bioqui_aula04

23-03-2011

29

Questões

10. A ligação de um ligando a uma proteína liberta moléculas de água coordenadas. Explique a razão pela qual este processo favorece a formação do complexo proteína-ligando.

11. Explique a selectividade dos canais de potássio a iões K+ relativamente a iões Na+

12. A hemoglobina é uma proteína com a função específica de transportar oxigénio dos pulmões para todas as células do organismo. Descreva sucintamente em que consiste o efeito de Bohr e em que medida contribui para a função normal da hemoglobina.

13. Podem existir proteínas com uma sequência de aminoácidos da cadeia polipeptídica muito diferente e com uma estrutura tridimensional e uma função idêntica?

14. Qual a principal razão para terem surgido chaperones durante o processo evolutivo da síntese de proteínas nos sistemas celulares?

15. Quais os factores determinantes para a estabilidade do estado nativo de uma proteína?