Tema 5 Estructura cuaternaria de proteínas

Transcripción

1 Tema 5 Estructura cuaternaria de proteínas Estructura y función de la Hemoglobina Unión de la Hemoglobina a ligandos Curva unión O 2 a la Hemoglobina Efectores alostéricos Efecto del ph sobre la saturación de la Hemoglobina. Efecto Bohr Efecto del 2,3 bisfosfoglicerato (2,3 BFG) sobre la saturación de la Hb Estructura y función de las inmunoglobulinas

2 Estructura cuaternaria Nivel estructural presente en proteínas con más de una cadena polipeptídica Ordenamiento espacial de las subunidades Proteína completa: oligomérica o polimérica Unión de subunidades mediante interacciones débiles Posibilita fenómenos de cooperatividad y alosterismo

3 Estructura cuaternaria Proteína Cro del bacteriofago l Hemoglobina

4 Mioglobina y Hemoglobina Mioglobina (Mb): almacenamiento de O 2 Hemoglobina (Hb): transporte de O 2, CO 2 Se encuentra en los eritrocitos Relación Mb y Hb aporta informacion sobre: Evolución Relación estructura-función Bioquímica Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

5 Hemoglobina Une O 2 en los pulmones y lo transporta, vía sangre arterial, a los tejidos donde lo libera Además, une CO 2 procedente del metabolismo en los tejidos, y lo transporta, vía sangre venosa, a los pulmones para ser eliminado La sangre arterial está saturada prácticamente a 100 %; la venosa, un 60 %. Por tanto, el paso por los tejidos periféricos desprende un 40 % del oxígeno combinado con la hemoglobina.

6 Hemoglobina Proteína globular, conjugada y tetramérica Grupo prostético: 4 grupos hemo Cuatro subunidades, iguales dos a dos Hemoglobina A1 (HbA1): a 2 b 2 Cadena a 141 aa Cadena b 146 aa Otros tipos Hemoglobina A2 (HbA2): a 2 d 2 Hemoglobina fetal (HbF): a 2 g 2

7 Hemoglobina Interacciones entre subunidades a 1 b 2 a 1 a 2 a 2 b 1

8 Estructura de la Hemoglobina Grupo hemo Hemoglobina (cadena a) Mioglobina Grupo hemo Mioglobina Hemoglobina (cadena b)

9 Estructura de la Hemoglobina

10 Estructura de la Hemoglobina

11 Cambios estructurales de la Hemoglobina tras la unión de O 2 Estado T sin O 2 Desoxi-Hb Estado R con O 2 Oxi-Hb (-O 2 ) (+O 2 )

12 Cambios estructurales de la Hemoglobina tras la unión de O 2 Estado T sin O 2 Desoxi-Hb a 2 a 1 R- Oxi Hb Estado R con O 2 Oxi-Hb b 1 b 2 T- Desoxi Hb

13 Cambios estructurales de la Hemoglobina tras la unión de O 2 Estado T sin O 2 Desoxi-Hb Estado R con O 2 Oxi-Hb Desoxi-Hb Oxi-Hb

14 Cambios estructurales de la Hemoglobina tras la unión de O 2 Estado T sin O 2 Desoxi-Hb oxigenación Estado R con O 2 Oxi-Hb Interacciones entre la His146 y el Asp94

15 Fenómeno de cooperatividad La Hb presenta un comportamiento de cooperatividad en la unión de O 2 Al pasar del estado desoxigenado al oxigenado se rompen enlaces y se crean otros nuevos que producen el cambio estructural de la estructura cuaternaria, paso de la forma T a la forma R. La entrada del primer O 2 subunidades. es más difícil porque han de romperse enlaces entre El resto de las moléculas de O 2 encuentran los enlaces rotos y la situación espacial es más favorable, lo que facilita su unión. Hemoglobina es una proteína alostérica La unión de un ligando a un sitio afecta a las propiedades de unión de otro ligando en la misma molécula. No se conoce el modelo de cooperatividad o alosterismo, mezcla del modelo concertado y secuencial.

16 Modelos de cooperatividad Simétrico o concertado Conformación T (tensa) Asimétrico o secuencial Conformación R (relajada) Conformación T (tensa) Conformación intermedia Conformación R (relajada)

17 Saturación de O 2 (%) Curva unión O 2 a la Hemoglobina P O2 en los tejidos Hb + O 2 HbO 2 Desoxi-Hb Oxi-Hb P O2 en los pulmones P 50 = 26 mmhg P 50 Hb P O2 mmhg

18 Saturación de O 2 (%) Comparación unión O 2 a la Mioglobina y a la Hemoglobina 100 Mioglobina 80 Hemoglobina P 50 = 1-4 mmhg P 50 = 26 mmhg P 50 Mb P 50 Hb P O2, mmhg

19 Unión de la Hemoglobina a otros ligandos La Hemoglobina es una proteína alostérica Unión cooperativa de O 2 por unión al grupo hemo Otros efectores no actúan directamente sobre el grupo hemo sino que interaccionan en otro lugar de la proteína EFECTORES ALOSTÉRICOS: 1.- CO H ,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG) Todos ellos disminuyen la afinidad de la Hb por el O 2 (desplazan las curvas de saturación hacia la derecha)

20 Efecto del ph y CO 2. Efecto Bohr La Hb transporta H + y CO 2 desde tejidos a pulmones En tejidos metabólicamente activos CO 2 + H 2 O HCO 3- + H + ph En situación anerobia (músculo) Formación anaerobia de ácido láctico ph Los H + y el CO 2 disminuyen la afinidad de la Hb por el O Hb + C0 2 + H + Músculo Pulmón C0 2 -Hb-H

21 Saturación de O 2 (%) Efecto del ph y CO 2. Efecto Bohr ph 7.4 ph Hb + C0 2 + H + 40 ph 6.6 Músculo Pulmón 20 C0 2 -Hb-H PO2, mmhg Los H + se unen a His de cadena b, forman nuevos enlaces iónicos, estabilizan estado T El CO 2 forma grupos carbamato en el extremo N-terminal de las cadenas, nuevos puentes salinos, produce H +, estabiliza estado T -NH-COO -

22 Efecto del 2,3-bisfosfoglicerato Fosfato orgánico que disminuye la afinidad de la Hb por el O 2 El BPG es un efector que actúa a más largo plazo, permitiendo la adaptación a cambios graduales de la disponibilidad de O 2. Se une a la desoxihb en una cavidad existente entre las cadenas b. Establece interacciones con los grupos (+) que rodean esta cavidad que estabilizan estado T.

23 Efecto del 2,3-bisfosfoglicerato

24 Cambios estructurales de la Hemoglobina tras la unión de O 2 Hb + O 2 HbO 2 Desoxi-Hb Oxi-Hb Estado T sin O 2 Desoxi-Hb Reordenamiento de las estructuras terciaria y cuaternaria Estado R con O 2 Oxi-Hb

25 Saturación de O 2 (%) Efecto del 2,3-bisfosfoglicerato mm 8 mm PO2, mmhg Permite adaptación distintas concentraciones de O 2. Adaptación a la altitud. Aumento BFG favorece liberación O 2. Aumento de BFG en sangre de fumadores o personas con hipoxia. HbF más BFG. afinidad por el O 2. HbF (α 2 γ 2 ): His 163 /Ser. Menor afinidad por el

26 Patologías asociadas a la hemoglobina Defectos genéticos que afectan a las cadenas a-talasemia: afecta cadena a. Tetrámero b4. Siempre estado R. b-talasemia: no se expresa cadena b. Tetrámeros a2ga (fetales). Mutaciones puntuales Anemia falciforme Mutación células falciformes Cadena b: Glu 6 /Val HbS Desoxi HbF insoluble

27 Patologías asociadas a la hemoglobina

28 Inmunoglobulinas Inmunoglobulinas = Anticuerpos Proteínas sintetizadas por el sistema inmune (linfocitos B y células plasmáticas derivadas de ellos) Se detectan en sangre dentro de la fracción de las g globulinas Presentes en plasma y otros fluidos biológicos (saliva, lágrimas, secreción mucosa intestinal, líquido sinovial, etc.) Reconocen moléculas (antígenos) de manera muy específica y forman complejos estables con ellos Su aparición en plasma forma parte de la respuesta humoral específica Constituyen una defensa muy eficaz contra agentes patógenos Tienen una vida media relativamente larga

29 Estructura de las inmunoglobulinas

30 Estructura de las inmunoglobulinas Cadena ligera Puentes disulfuro Cadena pesada

31 Estructura de las inmunoglobulinas Sitios unión antígeno Antígeno

32 Unión antígeno-anticuerpo

33 Tipos de inmunoglobulinas