Proteínas Globulares: Hemoglobina. Proteínas Fibrosas: Colágeno

Transcripción

1 Proteínas Globulares: Hemoglobina. Proteínas Fibrosas: Colágeno Tema 3

2 Proteínas Fibrosas y Proteínas Globulares Fibrosas Globulares Forma alargada Unidades repetidas de un solo tipo de estructura secundaria Forma más o menos esférica Ricas en estructura secundaria Resistentes e insolubles Función estructural Ejemplos Colágeno (en tejido conectivo de vertebrados) Queratina (en piel, pelo y uñas) Fibroína de la seda Solubles, flexibles, y dinámicas Múltiples funciones Ejemplos Hemoglobina Inmunoglobulinas (anticuerpos) Enzimas 2

3 Funcionalidad de las Proteínas Globulares La funcionalidad de las proteínas globulares depende de sus propiedades dinámicas Flexibilidad No son estructuras rígidas Su flexibilidad depende de un gran número de enlaces débiles Cambios conformacionales Son pequeñas variaciones de su estructura terciaria Sirven para regular su actividad Interacciones Unión reversible de ligandos Interacciones reversibles proteína-proteína Se llevan a cabo mediante enlaces débiles 3

4 Ejemplos de Proteínas Globulares: Hemoglobina y Mioglobina Mioglobina Mioglobina Hemoproteína monomérica Función: Almacenamiento de O2 en el músculo Hemoglobina Hemoproteína tetramérica Hemoglobina Cada cadena es muy similar a la mioglobina Función: Transporte de O2 y CO2 entre los pulmones y los tejidos 4

5 El Sitio de Unión del Oxígeno Grupo hemo Fe 2+ -protoporfirina IX Histidina proximal Histidina distal Fe 2+ Desoxi-Hb O 2 Oxi-Hb O 2 Cavidad hidrofóbica hemo Fe 2+ His proximal Fe 2+ 5

6 Cómo Funciona el Transporte de O 2? El transporte es eficaz si la saturación en los tejidos es mucho menor que en los pulmones Y mala Muy afín Y regular Muy afín Poco afín Eficiencia del transporte po 2 po 2 La mayor eficacia se consigue con un comportamiento cooperativo (sigmoideo) Y buena Eficiencia del transporte Y (R) Cooperatividad (Hemoglobina) po 2 po 2 (T) 6

7 Origen Molecular de la Cooperatividad: Alosterismo Alosterismo Influencia mutua entre sitios distintos La unión de O 2 en una subunidad provoca: 1 1 Desplazamiento del Fe 2+ en el plano del grupo hemo Cambio conformacional transmitido a las subunidades vecinas Transición T R Aumento de la afinidad en subunidades vecinas Transmisión del cambio a otras subunidades 2 2 Interfase Desoxihemoglobina Oxihemoglobina 7

8 Regulación Alostérica de la Hemoglobina Ión H +, CO 2 y 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG) Efectores alostéricos heterotrópicos Actúan como inhibidores Estabilizan forma desoxi (T) Disminuyen afinidad por el O 2 Facilitan liberación en los tejidos Acentúan cooperatividad Mejoran la efectividad del transporte Permiten regulación fisiológica Modulan la afinidad por el O 2 H + y CO 2 son transportados en sentido inverso al O 2 8

9 Ejemplo: Regulación Alostérica por el 2,3-BPG Compuesto iónico Carga negativa Papel del 2,3-BPG Se une sólo a las formas T (desoxi) Estabiliza las formas T Dificulta la transición T R Inhibe la unión de O 2 Sin 2,3-BPG Mucha afinidad por O 2 Poca cooperatividad Baja eficiencia de transporte Y 1 sin 2,3-BPG con 2,3-BPG 0,5 0 P 50 O 2 p 50 O 2 po 2 (torr) + 9

10 Variantes Moleculares de la Hemoglobina Ejemplo: Hemoglobina fetal Cadenas en lugar de His143 sustituida por Ser (sin carga +) Menor afinidad por el 2,3-BPG Mayor afinidad por O 2 Transferencia de O 2 desde la hemoglobina materna Hemoglobina 2 2 Y Eritrocitos del feto ( 2 2 ) + Sustituido por Ser (sin carga +) Eritrocitos maternos ( 2 2 ) El O 2 fluye desde la oxihemoglobina materna a la desoxihemoglobina del feto + 10

11 El Colágeno Proteína más abundante de los vertebrados Red fibrosa de tropocolágeno Tropocolágeno Abundancia de Pro y Gly Secuencia G-X-Y X e Y suelen ser Pro e hidroxi-pro En Y también abunda hidroxi-lys Triple hélice a derechas formada por tres hélices a izquierdas Enlaces de H interhélice Gly, uno de cada tres residuos, en la zona de empaquetamiento Entrecruzamiento de unidades de tropocolágeno Por derivados aldehído de Lys Tres hélices a izquierdas Hélice triple de tropocolágeno 11

12 Aminoácidos Especiales en el Colágeno Residuos de Prolina y Lisina hidroxiladas Proporcionan grupos formadores de enlaces de hidrógeno Se forman por adición de hidroxilo Modificación enzimática post-traduccional Catalizada por una prolilhidroxilasa (o lisilhidroxilasa) que requiere ascorbato (vitamina C) como antioxidante Residuo 4-hidroxiprolil Residuo 3-hidroxiprolil Residuo 5-hidroxilisil 12

13 Biosíntesis del Colágeno 13

14 Biosíntesis del Colágeno 14

15 Fibrilogénesis del Colágeno Cabezas de tropocolágeno Estriaciones 640 Å (64 nm) Estriaciones 640 Å (64 nm) Tropocolágeno Cadena polipeptídica Norleucina (residuo de Lys sin grupo amino) Residuo de hidroxilisina Uniones hidoxilisinonorleucina Cadena polipeptídica 15