AminoÃ¡Cidos e Proteinas

Instituto de Qumica de So Carlos IQSC

Universidade de So Paulo

Aminocidos e Protenas

Disciplina: Bioqumica Avanada

Docente: Profa. Dra. Fernanda Canduri

O Aminocido

Formas quirais de aminocidos

Aminocidos polares

Aminocidos apolares

A abreviao dos 20 aminocidos

Os aminocidos

citrulina

ornitina

selenometionina selenocistena

Escala de hidrofobicidade de aa

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

W I F L C M V Y P A T H G S Q N E D K R

aminoacidos

hid

rofo

bic

idade

Diagrama de Venn dos aminocidos

Gly

Ala

Val

Leu

Ile

Phe Trp

Met

Pro

Cys

Ser

Thr

Tyr Asn

Gln

Asp Glu

His Lys

Arg

Ocorrncia de aminocidosLeu

Ala

Gly

Ser

Val

Glu

Thr

Lys

Ile

Asp

Pro

Arg

Asn

Gln

Phe

Tyr

His

Met

Cys

Trp

Os aminocidos

Titulao da alanina

A ligao peptdica

O polipeptdeo

Sequncia Primria

A cadeia polipeptdica

Distncia entre tomos na ligao peptdica

ngulos de toro , e

Nveis de estrutura protica

Hlice Alfa

Estrutura helicoidal direita

Estabilizao por ligaes de H entre aminocidos prximos

n + 4 paralelas direo da cadeia

Rotao de 100o entre aa adjacentes = 3,6 resduos por volta = passo

1 Passo = 5,4

n n+1 n+2 n+3 n+4 n+5

Estruturas secundrias

A Hlice

Interaes entre os grupos R adjacentes podem estabilizar ou desestabilizar a

Hlice Alfa presena de Gly e Pro

Exemplo de protena constituda de hlices

A hemoglobina

Folha beta pregueada

Estrutura distendida em ziguezague

Estabilizada por ligaes de H pela CC=O e HNC da cadeia principal de aa distantes na sequncia de

aminocidos

Distncia entre os carbonos alfa de aa adjacentes de 3,5

Folha

antiparalela

Folha

paralela

Exemplo de protena constituda de folhas

Frequncia relativa dos aas em

estruturas secundrias

Conectam os segmentos de hlices alfa e folhas beta

Mudam a direo da cadeia

So estruturas estabilizadas por ligaes de H entre os grupos CC=O e HNC da cadeia principal do AA n e n + 3.

Alas so segmentos maiores de 8 a 16 resduos de aa

Voltas

Type II presena de Gly e Pro

Estrutura Secundria

Diagrama de Ramachandran dos diferentes tipos de Estruturas

secundrias

Diagrama de Ramachandran da Piruvato quinase

- Cada ponto representa 1

resduo (Exceto Gly)

Preferncia relativa de estrutura secundria

pelos diferentes aa

Depende da sequncia de aa estrutura primria

possvel predizer a estrutura secundria de uma sequncia por bioinformtica conhecendo a estrutura primria

Estrutura Supersecundria

Combinaes entre diferentes arranjos de estrutura secundria

Formam domnios caractersticos de famlias de protenas

Unidade

Unidade alfa-alfa

Meandro

Chave grega

(Barril )

Estrutura terciria

Relacionamento espacial entre todos os aminocidos de um polipeptdeo

Estrutura tridimensional

Estabilizada por interaes diversas entre as cadeias laterais e pontes dissufeto

Ligaes de H tm pequena contribuio devido competio com a gua

Pontes dissulfeto Ligaes de H entre grupos R

Atrao eletrosttica Interaes

hidrofbicas

Coordenao por on

metlico

Hlice

Folha

Foras que estabilizam a estrutura protica

A estrutura terciria

Na estrutura terciria,

aminocidos da cadeia

polipeptdica com caractersticas

hidroflicas tendem a

permanecer na periferia,

expostos ao solvente, enquanto

aminocidos hidrofbicos,

tendem a permanecer no interior

da protena.

Enovelamento de protenas

Ao longo da evoluo, as clulas incorporaram mecanismos

bastante eficientes para evitar que erros na transmisso da

informao gentica se propagassem na replicao, na transcrio e

na traduo.

Ainda assim, possvel que protenas recm sintetizadas no

consigam desempenhar suas funes por erro no enovelamento.

Protenas com multidomnios e multissubunidades, cujos

componentes devem estar totalmente formados antes que se

possam associar de modo correto entre si, necessitam de auxlio

para tanto.

Dogma de Anfinsen: As informaes necessrias para uma protena obter sua estrutura nativa esto na sequncia de

aminocidos da protena.

Tripsina

Lisozima

Mioglobina

Relao Estrutura Funo Biolgica

Ausncia de estrutura nativa Ausncia de funo

BSA: ~600 AA


As protenas podem ser desnaturadas e renaturadas in vitro

Agentes desnaturantes de protenas frequentemente utilizados no Laboratrio de

Bioqumica: cidos e detergentes, alm de altas temperaturas


A protena pode ser renaturada pela dilise na presena de um agente redutor

- Agente redutor catalisa o enovelamento correto

RNase A possui 4 pontes dissulfeto

Reenovelamento

Incorreto

Enovelamento protico

O efeito hidrofbico

A introduo de um composto hidrofbico perturba a rede de gua;

A gua tende a minimizar seu contato com as molculas hidrofbicas;

H uma organizao de camadas ou gaiolas de gua entorno de compostos apolares

Com alto custo entrpico.

Excluso do composto apolar da fase aquosa Interaes hidrofbicas (H < 0)

Formao de aglomerados apolares reduz a rea de contato com a gua

Liberao de molculas de H20 das gaiolas

Gaiola de H20

Enovelamento protico

O efeito hidrofbico

Ex: Mioglobina

- Polipeptdio de 153 resduos - 45 x 35 x 25 muito compacta

- 8 hlices alfas (70%) - Algumas Hlices so anfipticas

- Azul: Aminocidos Hidrofbicos enterrados no interior Excludos da gua

- Resduos polares no interior esto interagindo com o Ferro e Oxignio

O efeito hidrofbico

Existem excees regra - as protenas de membrana

Linguagem de 20 aminocidos

permitem a diversidade estrutural

das protenas

0 SystemSystem STHG

O Enovelamento de Protenas em termos da G

Um conjunto de protenas no-enoveladas no meio aquoso enovelam-se

espontaneamente (G < 0), para atingirem um estrutura organizada com baixa S


O enovelamento cooperativo

O enovelamento ocorre de maneira hierrquica pores locais enovelam primeiro e sucessivamente

Intermedirios do enovelamento so observados

Vias de Enovelamento Teoria do Funil

O Enovelamento de Protenas Hierrquico

Segue vias ou rotas sem testar todas as possibilidades!!

Controle termodinmico

Controle Cintico


Existem protenas que, alm de auxiliar o enovelamento

protico, encaminha a protena destruio, caso no seja

possvel atingir a configurao correta.

So as chaperonas moleculares: constituem uma famlia de

protenas que se ligam s protenas desenoveladas ou s

cadeias polipeptdicas parcialmente enoveladas para evitar a

associao incorreta de segmentos hidrofbicos expostos, os

quais poderiam levar a um dobramento incorreto, agregao e

precipitao.

Permitem ainda que protenas enoveladas de maneira incorreta

sejam reorganizadas em sua conformao nativa.


O enovelamento pode ser auxiliado ou assistido

Chaperones moleculares

15 a 20 % das protenas bacterianas em condies no estresse necessitam de

auxlio para o enovelamento

As chaperones moleculares auxiliam o enovelamento e previnem a agregao de

protenas em condies de estresse

Elas no interferem na estrutura final das protenas

O Princpio de Anfinsen respeitado A estrutura de uma protena codificada

pela seqncia de aminocidos

Dinmica de protenas

A estabilidade das protenas controlada para manter suas funes

Mudanas conformacionais e flexibilidade maior estabilidade faria a protena pouco

flexvel

Permitir regulao por ligantes diversos Alosteria ativao e inativao regulada

Permitir rpida degradao quanto maior a estabilidade mais difcil seria a

degradao

Permitir transporte por membranas os poros e canais so pequenos

Permitir o escape de armadilhas nas vias de enovelamento

Estrutura Quaternria

Reunio de diferentes subunidades

Interaes entre grupos laterais de cadeias diferentes

Mesmas interaes que na estrutura terciria

Possuem diversos eixos de simetria cristalina

Holohemoglobina

Estrutura quaternria

Consiste de mais de uma cadeia polipeptdica unidas por diferentes

interaes, formando polmeros necessrios para a funo da

protena.

(b) HIV protease

Protenas Globulares

Protenas assume uma forma aproximadamente esfrica

A cadeia se enovela entorno de si mesma formando uma estrutura compacta

Geralmente solveis em gua

Ex.: Mioglobina e Triose fosfato isomerase

Protenas Fibrosas

Protenas filamentosas com a cadeia distendida ao longo de um eixo

Funo estrutural e de sustentao

Insolveis em gua

Colgeno e Queratina estrutura helicoidal

Fibrona (seda) Folha anteparalela

Protenas Fibrosas

Colgeno

Principal protena de sustentao

30 genes 19 tipos diferentes de colgeno

~ 1000 residuos

35%= Gly

11%= Ala

21% = Pro ou Hyp

Baixo valor nutricional: gelatina

Repetio do tripeptdeo

Gly-X-Y

X= Pro

Y= Hyp

Forma uma tripla-hlice a direita

Somente Gly pode ser acomodada entre

as cadeias

Protenas Fibrosas

Colgeno

Hlice esquerda 3 aminocidos por volta: Gly no interior

Protenas Fibrosas

Queratina: protena do cabelo

Forma uma hlice alfa a direita em um Coiled-coil: duas hlices alfa entrelaadas

Classificao de protenas

Protenas simples

Compostas apenas por aminocidos naturais

Protenas Conjugadas

Contm aminocidos modificados ou outros grupos ligados

Grupo prosttico (ex: grupo heme)

Holoprotenas protena + grupo prosttico (ex: holomioglobina)

Apoprotenas protena sem o grupo prosttico (ex: apomioglobina)

Protenas monomricas

Formada por apenas uma cadeia polipeptdica

Desprovidas de estrutura quaternria

Classificao de protenas

Protenas oligomricas

Formadas por associaes de subunidades polipeptdicas

Homo = associao de cadeias idnticas

Hetero = associao de diferentes cadeias

Protenas Estruturais

Do forma e sustentao ao organismo

Ex: colgeno

Protenas Funcionais

Desempenham funes diversas

Ex: Catlise enzimtica; transporte, defesa, etc.

Documents

AminoÃ¡Cidos e Proteinas