Proteínas: Plegamiento y conformación. Proteínas: Plegamiento y conformación

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1 Proteínas: Plegamiento y conformación Proteínas: Plegamiento y conformación Macromoléculas proteicas Estructuras secundarias Principios generales Tipos y clasificación Rigidez del enlace peptídico Restricciones Cβ: Ramachandran Estructura general Estructuras secundarias Estructuras supersecundarias Aminoácidos: sillares Conformación tridimensional Estructura y tipos Propiedades ácido-base Estructura micelar: Interac. Terciarias Modularidad: motivos y dominios Características químicas Aa y péptidos no proteicos Complejos: interacciones cuaternarias Plegamiento asistido Plegamiento Amiloides y priones Niveles de organización Desnaturalización y renaturalización Dogma central del plegamiento Enlaces débiles y estabilidad Para Enrique Castro Los trabajos de terceros retienen su licencia original Principios generales Principios generales Enlace peptídico Direccional Polímeros lineales de aa Lineales, no ramificados ni anudados Autoplegado: secuencia determina forma y función N C Dogma central proteínas traducción 1D 3D Surtido de grupos funcionales Reactividad química variada Enzimas Modularidad Módulos repetidos en proteínas diversas Dominios funcionales Interacciones macromoleculares Construcción de estructuras Máquinas moleculares Unión a ligandos Flexibilidad Dinámicas Calmodulina libre Orgánulos, citoesqueleto Calmodulina unida a su diana 2

2 Tipos y Clasificación Tipos y Clasificación Nº de cadenas Monoméricas Oligoméricas: Subunidades/protómeros/oligómeros Estructura Fibrosas De membrana Globulares Composición no-aa Simples: sólo aa Conjugadas: grupo no proteico Holoproteína = apo-proteína + grupo prostético 3 Estructura general de una proteína Estructura general de una proteína Superficie interacciones polar Carga y Forma Centro activo pocos aa posicionados por el resto Bucles superficiales móviles Corazón enterrado hidrofóbico 4

3 Tamaños de proteínas Tamaños de proteínas Proteínas extracelulares IgG 151 kd Lisozima Insulina 5.7 kd Mioglobina Hemoglobina 16.7 kd 65 kd Proteínas intracelulares Glutamina sintetasa Citocromo c Ribonucleasa 5 Proteínas: Plegamiento y conformación Proteínas: Plegamiento y conformación Macromoléculas proteicas Plegamiento Principios generales Niveles de organización Tipos y clasificación Desnaturalización y renaturalización Estructura general Dogma central del plegamiento Aminoácidos: sillares Estructura y tipos Propiedades ácido-base Características químicas Aa y péptidos no proteicos Enlaces débiles y estabilidad Conformación tridimensional Rigidez del enlace peptídico Restricciones Cβ: Ramachandran Estructuras secundarias Estructuras supersecundarias Interacciones terciarias y cuaternarias Problemas de plegamiento Plegamiento asistido Amiloides y priones 6

4 Aminoácidos: estructura general Aminoácidos: estructura general Grupo -carboxilo Ionizable Ácido. pka 2,2 Grupo -amino Ionizable Básico pka 9,4 Carbono Soporta cadena lateral Quiral Clasificables: Tamaño Forma Carga Formación pdh Polaridad/Hidrofobicidad Reactividad química Cadena lateral variable propiedades químicas numeración de cadena lateral letras griegas: sin COOH num. romanos: desde COOH Múltiples clasificaciones aminoácido Lisina 7 Aminoácidos: quiralidad Aminoácidos: quiralidad Carbono : L-aa (S-aa) Proteínas siempre L (S) D-aa sólo en péptidos no proteicos L-Alanina D-Alanina L-Gliceraldehído D-Gliceraldehído Configuración absoluta: S 8

5 Aminoácidos: R alifáticos apolares Aminoácidos: R alifáticos apolares Hidrófobos: núcleo interno Ramachandran estándard No hidrófobo Muy Flexible (Ramachandran) Orden de hidrofobicidad Gly polar Pro Ala Met Val Leu Ile Iminoácido pka2 elevado Muy rígido (Ramachandran) hidrófobo 9 Aminoácidos: R aromáticos Aminoácidos: R aromáticos Hidrófobos: núcleo interno Ramachandran estándard Reconocimiento de proteínas R. xantoproteica (cualitativa) R. de Folin (cuantitativa) Zona de absorción de Á. nucleicos Zona de absorción de proteínas + His Anillo hidrófobo / grupos polares Absorbancia UV Tyr: pdh / ionizable carga Trp : pdh Trp: max 280 nm Tyr: max 275 nm Phe: max 260 nm Nelson & Cox, 4ª Ed, p

6 Aminoácidos: R polar sin carga Aminoácidos: R polar sin carga Hidrófilos: superficie Ramachandran estándard Dadores-aceptores pdh Reactividad química SH ionizable carga puentes disulfuro SH reactivo Cisteín-enzimas OH fosforilable OH reactivo Serín-enzimas N-glicosilación 11 Cys y puentes disulfuro Cys y puentes disulfuro 2 Cys-SH Cistina oxidación puente disulfuro grupos tiol libres (covalente, estable) reducción Cys polar SH ionizable carga SH reactivo Hidrófobo No reactivo 12

7 Aminoácidos: R polares cargados Aminoácidos: R polares cargados Básicos Carga Hidrófilos: superficie Ramachandran estándard Carga eléctrica His: (aromático) pka neutro Carga variable Catálisis ácido-base Ácidos Carga 13 Clasificaciones de aminoácidos Clasificaciones de aminoácidos AA esenciales Leu Ile Lys Met Phe Thr Trp Val His Arg (en jóvenes) AA no esenciales Ala Asp Asn Cys Glu Gln Gly Pro Ser Tyr Taylor (1986) J.Theor. Biol. 119:

8 Aminoácidos: propiedades químicas Aminoácidos: propiedades químicas Nelson & Cox, 4ª Ed, p Hidrofobicidad de aminoácidos Hidrofobicidad de aminoácidos Criterio ΔG transferencia agua:orgánico aa individual (no resto) Escala Gly = 0 (referencia) Distinto a hidropatía No aplicable al comportamiento en proteínas Devlin 7e Fig

9 Propiedades ácido base Propiedades ácido base Zwitteriones anfóteros carga dependiente del ph: pi Zwitterion >99,9% No ionizado <0,1% 100% completamente desprotonado % forma forma zwitteriónica completamente protonado ph 17 Titulación de un aa R no ionizable. pi Titulación de un aa R no ionizable. pi carga +1 carga 0 carga -1 2 zonas tampón 2 pka Enrique Castro, 2003 punto isoeléctrico ph al cual carga=0 ph < pi carga ph > pi carga pi 1 pi = pka 1 pka

10 Titulación de un aa ácido Titulación de un aa ácido carga +1 carga 0 carga -1 carga -2 3 zonas tampón 3 pka punto isoeléctrico ph al cual carga=0 pi ácido ph < pi carga ph > pi carga 1 pi = pka 1 pka 1 2 pi 19 Titulación de un aa básico Titulación de un aa básico carga +2 carga +1 carga 0 carga -1 3 zonas tampón 3 pka Enrique Castro, 2003 punto isoeléctrico ph al cual carga=0 pi básico ph < pi carga pi ph > pi carga 1 pi = pka 1 pka

11 Aminoácidos proteicos modificados Aminoácidos proteicos modificados Modificación pre-traduccional Seleno-Cys Modificación post-traduccional HO-Pro HO-Lys P-Ser, P-Ther P-Tyr γ-carboxi-glu Hidroxi-Pro Desmosina Fosfo-Ser Asn-N-glicosilado γ-carboxi-glu 21 Aminoácidos no proteicos Aminoácidos no proteicos D-Alanina Estructura D-aminoácidos β-aminoácidos β-alanina Función Metabolismo Péptidos -aminobutírico, GABA (neurotransmisor) Ornitina Ciclo de la urea Citrulina 22

12 Enlace Peptídico: péptidos Enlace Peptídico: péptidos H2O condensación Enlace peptídico covalente estable asimétrico: direccional Mr(aa) 128 Da (%frecuencia) -1 H2O Mr (restos) 110 Da Restos o residuos Restos o residuos cadenas laterales esqueleto hidrocarbonado N C Polímero direccional 23 Péptidos y proteínas Péptidos y proteínas TRF (3) Oxitocina (9) Vasopresina (ADH) (9) Bradiquinina (9) Glucagón (29) ACTH (39) n < 50 Mr < 6 kd (Insulina) No ribosomales: Enrique Castro, 2003 enzimático D-aa ciclados fuertemente modificados POMC: pro-opiomelanocortina Glutation ( Glu-Cys-Gly) antioxidante Antibióticos: Glutation: Glu-Cys-Gly oxitocita Ribosomales: por proteolisis Péptidos Vancomicina Ciclosporina Actinomicina Gramicidina Toxinas: -amanitina CLIP MSH ACTH (39) MSH MSH -LPH LPH Endorfina Proteínas mínimo: 40 aa (autoplegado, unión ligando) máximo: errores de traducción promedio: aa 24

13 Proteínas: Plegamiento y conformación Proteínas: Plegamiento y conformación Plegamiento Macromoléculas proteicas Principios generales Niveles de organización Desnaturalización y renaturalización Tipos y clasificación Estructura general Dogma central del plegamiento Enlaces débiles y estabilidad Aminoácidos: sillares Estructura y tipos Conformación tridimensional Propiedades ácido-base Características químicas Rigidez del enlace peptídico Aa y péptidos no proteicos Restricciones Cβ: Ramachandran Estructuras secundarias Estructuras supersecundarias Interacciones terciarias y cuaternarias Problemas de plegamiento Plegamiento asistido Amiloides y priones 25 Proteínas: Niveles de organización Proteínas: Niveles de organización Estructura Primaria Estructura Secundaria Estructura Terciaria Estructura Cuaternaria La secuencia lineal de aa de la cadena polipeptídica, incluyendo las modificaciones post traduccionales La estructura local del esqueleto peptídico, sin considerar la conformación de las cadenas laterales La estructura tridimensional de una cadena polipeptídica, enfatizando las interacciones NO locales (en secuencia) y entre cadenas laterales que determinan el plegamiento 3D La disposición espacial e interacciones entre cadenas individuales de una proteína oligomérica 26

14 Estructura primaria Estructura primaria Co-linearidad gen-proteína Misma direccionalidad Secuencia es Informativa Secuencia determina plegamiento: Estructura 3D Secuencias repetidas: modularidad Secuencia como señal secuencias secuencias secuencias secuencias Calmodulina: estructura a partir de 4 repeticiones internas degeneradas de localización de ubiquitinación de reconocimiento de glicosilación Sec. glicosilación Sec. localización NLS Sec. reconocimiento Sec. Señal Exportación RE Sec. Ubiquitinación vida media Sec. fosforilación 27 Proteínas : estabilidad y desnaturalización Proteínas : estabilidad y desnaturalización Desnaturalización Proteína desnaturalizada: Cadenas desplegadas y entrelazadas Pérdida de estructura 3D nativa = desplegamiento Sin rotura de Enlaces covalentes (no 1ª) Cooperativa Irreversible (salvo condiciones controladas) Transición rápida: Cooperatividad Tm Desnaturalizantes Calor (todos, pdh) Extremos de ph (ionización, salinos, pdh) solventes orgánicos efecto hidrofóbico detergentes caotrópicos (urea, guanidinio Cl) (pdh) Proteína nativa: Red de enlaces débiles mantiene estructura tridimensional plegada 28

15 Plegamiento de proteínas: interacciones Plegamiento de proteínas: interacciones Energía de interacción: Intracatenaria con solvente Estabilidad termodinámica Entropía E. hidrófobo Interacciones intracadena Interacciones con agua + Efecto hidrófóbico van der Waals (miles) puentes de hidrógeno puentes salinos puentes disulfuro Int. intracadena: pdh, van der Waals Interacciones débiles determinan plegamiento - Balance energético 42 kj/100 aa 0,42 kj/resto (<kt) Efecto hidrófobo: Agua repele apolares Estabilidad marginal: fácil desnaturalización Fusión local: movilidad y flexibilidad Solvatación de cargas y dipolos 29 Plegamiento de proteínas: Dogma Central Plegamiento de proteínas: Dogma Central El Dogma Central del plegamiento Secuencia determina unívocamente el plegamiento Estructura determina función Estados metaestables: varias conformaciones Chaperonas: enzimas de plegamiento Evidencias Secuencias similares adoptan estructuras análogas Renaturalización espontánea (Anfinsen) ura nat s e d ribonucleasa desnaturalizada re-plegada, scrambled n ció liza 1º oxidación 2º diálisis Urea 8M -mercaptoetanol ribonucleasa nativa mal plegada forma metaestable Trazas -ME (catálisis S-S) ribonucleasa desnaturalizada desplegada 1º diálisis 2º oxidación Renaturalización espontánea: Nativo es máximo de estabilidad ribonucleasa nativa 30

16 Plegamiento de proteínas: mecanismo Plegamiento de proteínas: mecanismo Fersh & Daggett Cell 108: (2002) Cinética del plegado Cooperativo Secuencial, por etapas Modelos complementarios nucleación-condensación colapso hidrofóbico (glóbulo fundido) plegamiento secuencial por retención de intermediarios correctos Entropía, T S Rigidez del esqueleto peptídico Interacción de los aa con agua (E. Hidrofóbico) Impedimentos estéricos Interacciones entre cadenas laterales de aa electrostáticas pdh van der Waals Glóbulo fundido Dill et al. Nature Structural Biol. 4:10-19 (1997) Estructura Nativa % restos bien plegados Determinantes del plegamiento Energía libre, G Efecto hidrofóbico domina el proceso Est. secundaria por interacciones locales Estabilizadores internos: puentes de H puentes salinos puentes disulfuro 31 El embudo energético de plegamiento El embudo energético de plegamiento Proteins fold into their correct minimal-energy configuration because of the physicochemical properties of their Enrique Castro, 2003 amino acid sequence. Proteins fold rapidly because amino acids interact locally, thus limiting the conformational space that the protein has to explore and forcing the protein to follow a funnel-like energy landscape that allows it to fold quickly. Dobson, C. M. Protein folding and misfolding. Nature 426, (2003) doi: /nature02261 Protein Misfolding and Degenerative Diseases By: Enrique Reynaud, Ph.D. (Instituto de Biotecnologia, Universidad Nacional Autonoma de Mexico) 2010 Nature Education Citation: Reynaud, E. (2010) Protein Misfolding and Degenerative Diseases. Nature Education 3(9):28 32

17 Proteínas: Plegamiento y conformación Proteínas: Plegamiento y conformación Macromoléculas proteicas Plegamiento Principios generales Niveles de organización Tipos y clasificación Desnaturalización y renaturalización Estructura general Dogma central del plegamiento Enlaces débiles y estabilidad Aminoácidos: sillares Conformación tridimensional Estructura y tipos Propiedades ácido-base Rigidez del enlace peptídico Restricciones Cβ: Ramachandran Características químicas Aa y péptidos no proteicos Estructuras secundarias Estructuras supersecundarias Interacciones terciarias y cuaternarias Problemas de plegamiento Plegamiento asistido Amiloides y priones 33 Enlace peptídico: restricciones estéricas Enlace peptídico: restricciones estéricas Estructura plana 6 átomos en el mismo plano N, CO: hibridación sp2 (triangular) Doble enlace parcial: rígido (ángulo ) Dipolo permanente trans ( =180º) > cis ( =0º) CA formas resonantes estabilización por resonancia Gres= -88 kj mol-1 O 1.24Å 121º 125º 123º 1.46Å 1.32Å C 114º 1.51Å N 123º 114º doble enlace deslocalizado dipolo permanente 1.08Å H CA + Distancias y ángulos de enlace en el plano peptídico 34

18 E. peptídico: formas cis trans y ángulo E. peptídico: formas cis trans y ángulo =180º =0º forma trans sin impedimento estable forma cis impedimento estérico C menos estable imino: no existe en aa normal impedimento estérico con cadena lateral aa-1 peptidil-pro ambas formas poco estables: interconvertible cis-trans peptidil-pro 35 Impedimentos estéricos Cβ: ángulos Impedimentos estéricos Cβ: ángulos yy Esqueleto limita conformación Restos emparedados entre planos Rotación C -N: ángulo Rotación C -CO: ángulo Enrique Castro, 2003 por esqueleto Rotámeros R H ángulo fijo, rígido. ángulos, muy variables interacciones intra-esqueleto limitan, Interacciones con R (C ) limitan aún más C N C O C H C R H R Muchas combinaciones causan colisiones entre átomos: repulsión estérica Rotámeros con ciertos valores de, son más estables que otros =0º, =0º =0º, =180º =180º, =0º colisión O-O colisión O-HN colisión NH-HN radio de vdw =-60º, =180º sin colisión giro 120º aleja CO de R radio de vdw 36

19 Ángulos Ángulos yy :: Diagrama Diagrama de de Ramachandran Ramachandran energía conformacional esqueleto-c G = (, ) Conformación permitida G < 0 ángulo Sin repulsiones C R-esqueleto G > 0 Impedimentos estéricos C Zona prohibida Choque estérico C R-esqueleto: Energía de repulsión ángulo La presencia de R limita la flexibilidad conformacional Gly no tiene C R: Sin impedimento. En cualquier lugar de Ramachandran 37 Estructuras secundarias Estructuras secundarias Características Est. Secundaria Interacciones locales, corta distancia Interacciones intra-esqueleto (no laterales) Repetitivo, regular Enrique Castro, 2003 de Hidrógeno Puentes Hélices -Hélice Colágeno levo ángulo Elementos secundarios Estructuras reales levemente distorsionadas: más estables dextro, 310, 610 Láminas Hojas Estructuras secundarias se hallan en las regiones más estables de Ramachandran: (paralelas, antiparalelas, mixtas) Giros Giros (tipo I, tipo II) Autoplegado espontáneo Giros lecture-03-sep09.pdf p.23 ángulo 38

20 Estructuras secundarias: Hélice Estructuras secundarias: Hélice Estructura en -Hélice ángulos :-59º; ángulo :-47º (dextro) direccional: dipolos orientados Enlace pdh axial, n n+4 Estructura muy estable: plegado espontáneo Parámetros de la hélice dextrógira paso de rosca: 0,54 nm aa por vuelta: 3,6 giro por aa: 100º avance por aa : 0,15 nm i i+4 i i+4 C-terminal 0,54 nm 3,6 aa pdh alineados Estabilidad estructural Ángulos, en pozo de potencial Dipolos de pdh alienados Radio de la hélice permite interacciones de van der Waals tranversales Cadenas laterales hacia fuera y escalonadas: reduce impedimentos estéricos 0,15 nm N-terminal Garret & Grisham (1999) 39 Hélice : cadenas laterales Hélice : cadenas laterales Compacta. Interacciones trans-axiales Cadenas laterales hacia afuera Cadenas laterales escalonadas 3,6 planos por vuelta Hélice dextrógira 40

21 Hélice : secuencia y estabilidad Hélice : secuencia y estabilidad Restricciones a la estabilidad Int. electrostática entre aa i, i+1 Cadenas laterales adyacentes: poco espacio para ramificación Impedimento estérico R aa i, i+1 ramificación en C: Val, Ile, Thr Competición de R por pdh polares sin carga: Ser, Asn Interacciones R aa i, i+3(4) Presencia Pro, Gly Estabilización dipolo terminal aa R R estabilizantes desestabilizantes aa R R desestabilizantes estabilizantes 41 Otras estructuras secundarias en hélice Otras estructuras secundarias en hélice Hélice (4,416) Hélice Enrique Castro, Sin phh cinta n+2 n+4 n+5 Patrón de conexión de puentes de Hidrógeno Hélice de colágeno =-54º =+155º levógira aa por vuelta: 3,3 avance por aa : 0,29 nm 42

22 Estructuras secundarias: hojas Estructuras secundarias: hojas Estructura en Hoja ángulos : -120º -140º; ángulo :+113º º esqueleto extendido Múltiples hebras Enlace pdh intercatenario, transversal cadenas laterales opuestas 0,35 nm Parámetros de la hélice aa por vuelta: 2 giro por aa: 180º avance por aa : 0,35 nm Hebra Conformación Estabilidad estructural Ángulos, en pozo de potencial amplio: distorsiones, entropía Cadenas laterales opuestas: mínimo impedimento estérico 43 Tipos de láminas Tipos de láminas Parámetros =-139º =+135º avance por aa : 0,35 nm N C Antiparalelas C N 0,70 nm Mixtas en cualquier disposición Puentes H intercatenarios 0,65 nm N C Parámetros =-119º =+113º avance por aa : 0,32 nm Paralelas N C 44

23 Alabeo de láminas Alabeo de láminas Torsión de la hebra CO gira alejándose del R Torsión levógira -25º Vista de frente Zona amplia. Láminas admiten muchas distorsiones Vista lateral Hexoquinasa, dominio I Pleiotrópicas Barril beta en la proteína ligadora de ácidos grasos 45 Estructura secundaria: Giros Estructura secundaria: Giros Giros 4 aa; C < 7Å pdh, i i+3 8 tipos según conformación Tipo I acodamientos de cadena enlazan hebras bucles superficiales Tipos II, II': i+2 sólo Gly i i+3 Giros i+1, sólo Pro Tipo II 3 aa; pdh, i i+2 i+1: Pro i i+2 46

24 Probabilidad de estructura secundaria Probabilidad de estructura secundaria pro-hélice pequeños (A) alifáticos sin carga (L, F) anti-hélice; pro-lámina polares (S) ramificados (V, I, T) Gly: flexible, lugares prohibidos giros Pro: rígido cis: giros 47 Estructura modular de proteínas Estructura modular de proteínas Est. Supersecundarias / Motivos combinaciones de elementos secundarios autoplegado pequeños, no estables por si mismos Bucle - - Esquina - Motivo: 3. m. En arte, rasgo característico que se repite en una obra o en un conjunto de ellas. Mano EF Dominios Autoplegado independiente Estables por si mismos Estructura modular de la Calmodulina 4 esquinas -, Manos EF 48

25 Estructura terciaria: conformación tridimensional Estructura terciaria: conformación tridimensional Plegamiento Definición: La estructura tridimensional de una cadena polipeptídica, enfatizando las interacciones NO locales (en secuencia) y entre cadenas laterales que determinan el plegamiento 3D organización de estructuras secundarias colapso hidrofóbico optimización de interacciones entre cadenas laterales resulta una estructura 3D estabilidad marginal; 0,4 kj/mol/aa Muchos elementos secundarios Múltiples motivos Uno o más dominios Estructura micelar de proteínas solubles Estructuras 3D surgen de interacciones de larga distancia (no locales) Plegamiento dominado por AGUA (efecto hidrofóbico) Núcleo hidrofóbico aa distribuidos asimétricamente Unas interacciones en núcleo, otras en superficie 100% Int. Electrostáticas puentes de H Int. van der Waals 17% 16% Homología de secuencia Estructura terciaria mejor conservada que la secuencia mutaciones conservativas Hemoglobina humana (cadena ), sangre Mioglobina humana músculo leghemoglobina altramuz 49 Estructura micelar de proteínas Estructura micelar de proteínas Mioglobina muscular de cachalote Vista de superficie (van der Waals) Vista Est. secundaria (transparente, aa internos) pocos aa apolares expuestos al solvente aa apolares enterrados Resultado del Efecto hidrófóbico aa polares en superficie Vista en corte (van der Waals) Empaquetamiento compacto fracción de volumen 0,72-0,75 van der Waals 50

26 Interacciones terciarias Interacciones terciarias Int. Iónicas (puentes salinos) grupos cargados omnidireccionales dependiente del ph (pka cambia en interior) En superficie interacciones terciarias cadenas laterales no locales Puentes de H esqueleto/cadenas laterales baja energía (estabilidad) direccionales En superficie, en el interior y con agua interacciones secundarias: locales, esqueleto Puentes disulfuro Cys limita flexibilidad Catalizado enzimáticamente Fragmento de lámina de la Lisozima (redox) Proteínas extracelulares Int. Hidrofóbicas cadenas laterales apolares omnidireccionales ver der Waals no depende del ph En el interior 51 Plegamiento: Dominios Plegamiento: Dominios Dominio "Within a single subunit [polypeptide chain], contiguous portions of the polypeptide chain frequently fold into compact, local, semiindependent units called domains." (Richardson, 1981) Inmunoglobulina G (IgG) 4 cadenas (2H+2L) repeticiones internas no idénticas: dominios Unión por p. disulfuro Dominio tipo Ig: Unidad independiente de plegado Variable: unión a antígeno Constante: estructural puentes disulfuro Estructura conservada Secuencia degenerada 52

27 Dominios: funciones modularizadas Dominios: funciones modularizadas Unión proteína-proteína Dominios Dominios Dominios Dominios Unión a DNA SH2: unión fosfo-tyr PTB: unión fosfo-tyr SH3: unión poli-pro Death (DD): unión homotrópica Dom. en dedos de Zn Dom. cremalleras de Leucina Homeodominios Función de proteína = Suma de funciones de sus dominios Unión a membrana Dominios PH: unión a PIP (membrana) Dominios C2: unión a PS (membrana) Catalíticos (u. al sustrato) Dom. quinasa (S/T, Y) Dom. GTPasa 53 Dominios proteicos: ejemplos Dominios proteicos: ejemplos Constante: estructural péptido py PIP Dominio SH2: Dominio PH: Unión a fosfo-tyr Unión a PIP Unión a diana DNA Leu: dimerización D. Cremallera de Leu Unión a DNA Zn une la estructura hélice de reconocimiento de DNA D. Dedo de Zinc Unión a DNA 54

28 Estructura cuaternaria Estructura cuaternaria Ensamblaje de subunidades vía enlaces no covalentes (raramente -S-S-) Homo/heterotrópico proteínas solubles / estructuras macromoleculares Definición: La disposición espacial e interacciones entre cadenas individuales de una proteína oligomérica Interacciones cuaternarias K típicas: M d asoc G kj/mol Entropía por ordenamiento de cadenas (desfavorable) (muy favorable, y vdw) interacciones no covalentes puentes disulfuro Entropía por ocultamiento de apolares Ventajas de la estructura oligomérica Estabilidad: reducción ratio S/V (ocultamiento de hidrofóbicos) Economía y eficiencia genéticas (síntesis rentable, reusabilidad) Inmunoglobulina G (IgG) 4 cadenas (2H+2L) Unión por p. disulfuro Reunión de sitios catalíticos: eficacia Cooperatividad: respuestas todo o nada Alosterismo: regulación (HH y LH) 55 Proteínas: Plegamiento y conformación Proteínas: Plegamiento y conformación Macromoléculas proteicas Plegamiento Principios generales Niveles de organización Tipos y clasificación Desnaturalización y renaturalización Estructura general Dogma central del plegamiento Aminoácidos: sillares Estructura y tipos Enlaces débiles y estabilidad Conformación tridimensional Propiedades ácido-base Rigidez del enlace peptídico Características químicas Restricciones Cβ: Ramachandran Aa y péptidos no proteicos Estructuras secundarias Estructuras supersecundarias Interacciones terciarias y cuaternarias Problemas de plegamiento Plegamiento asistido Amiloides y priones 56

29 Plegamiento asistido: chaperonas Plegamiento asistido: chaperonas Familia Hsp70/Hsp90: chaperonas Bajo Mr Unión a zonas hidrofóbicas Previene agregación/plegamiento prematuro HSP70 ubicuo (citosol/re) HSP 90 (citosólico) Chaperona Hsp70/Hsp90 Familia Hsp60: chaperoninas Complejo macromolecular: cavidad de plegado Plegamiento asistido (catálisis) ATPasas: plegado ATP-dependiente Enzimas coadyuvantes (RE) Proteína disulfuro isomerasa (PDI) Peptido-Prolil cis-tras isomerasa (PPI) Chaperonina Hsp60 (exclusivo citosol) 57 Plegamiento catalizado por GroEL/GroES Plegamiento catalizado por GroEL/GroES Catálisis del plegamiento plegado en recinto cerrado restringir la libertad conformacional Gasto de ATP inversión de G para aumentar S 58

30 Estructura y función de GroEL GroES Estructura y función de GroEL GroES 59 Problemas de plegamiento: amiloides Problemas de plegamiento: amiloides Conformación alternativa Agregación espontánea Formación de fibras 60

31 Problemas de plegamiento: priones Problemas de plegamiento: priones Estados metaestables Conversión polimerización conformaciones alternativas interconvertibes irreversible PrP asociación polimerización fibrilogénesis PrPsc daño celular Sección de cortex cerebral Encefalopatía espongiforme Creutzfeldt-Jakob Conversión inducida de PrP endógena 61