Cap 4 Proteína: Estructura y Función

1. Cap 4 Proteína: Estructura y Función JA Carde, PhD Universidad Adventista Alberts et al.

2. Proteínas • Genes expresados: todo lo que se ve o se mide • Funciones- formas, estructuras, enzimas • Canales • Bombas • Mensajeros • Movimientos • Defensa • Luminiscencia • Panel 4-1 :multiplicidad de funciones

3. Covalente • Condensación • Polipéptidos • Cadenas de AA 04_01_peptide bonds.jpg

4. 04_02_polypeptide back.jpg

5. Proteínas • Esqueleto polipeptídico • Grupos R de los 20 AA • No polares • Con cargas • Panel 2-5 - Estructuras de los AA • Nombres y abreviaturas Fig 4-3

6. 04_03_20 amino acids.jpg

7. Enlaces NO covalentes 04_04_noncovalent.jpg Enlaces de H Enlaces iónicos Van der Waals Interacciones hidrofóbicas

8. Interacciones hidrofóbicas Distribución de grupos polares vs no polares 04_05_Hydrophobic.jpg

9. Enlaces de Hidrógeno 04_06_Hydrogen bonds.jpg

10. Conformación - energía mínima 04_07_Denatured prot.jpg • AG mínimo • Denaturar - alterar fuerzas no covalentes • Renaturar • al renaturar la molécula readquiere la conformación: toda la informacion necesaria esta en la secuencia lineal de AA • Alzheimer?

11. 04_08_Prion diseases.jpg Priones Vacas locas CJD Misfolding= infection Convierte normales en anormales Chaperonas La forma 3D esta en la secuencia no en las chaperonas

12. Proteinas • Macromoléculas de mayor diversidad estructural • De 30 a 10000 AA (50-2000) • Formas: globulares, fibrosas, anulares esferas, hojas • Como se obtiene la estructura de una proteína o la secuencia de AA? • Lisar celulas > purificar proteínas > secuenciar > • Insulina 1955 • Hoy : Bioinformática • Molecular Toolkit- para traduccion in silico

13. 04_09_Proteins.jpg

14. Caracterización • determinar secuencia • Conformación 3D - no sabemos predecir • Cristalografía de Rayos X • Nuclear Magnetic Resonance (NMR) • Phosphocarrier HPrp • Panel 4-2 • A) esqueleto c) cable • B) cinta d) space filling

15. Patrones de Dobleces • Son patrones repetidos en las proteínas • Hélice alfa - keratina • Placa beta - fibrosina • Son el resultado de enlaces de H entre el N-H y el C=O del esqueleto peptídico (NO el grupo R) • Forman estructura repetitiva

16. 04_10_1_alpha h. beta s.jpg 1 vuelta/3.6aa cada 4 enlace péptido C=O |||||||| N-H

17. 04_14_helix.jpg Hélices: en estructuras biologicas Patrones repetitivos

18. 04_15_ahelix_lip_bilayer.jpg Hélices en regiones transmembranales Canales o recepores Parte hidrofílica escondida por grupos R no polares

19. Coiled/Coil Pares de hélices enrolladas entre si Aa polares en un lado AA no polares aglomerados entre sí 04_16_coiled-coil.jpg

20. 04_10_2_alpha h. beta s.jpg Enlaces H intracadenas paralelas o antiP

21. Placas B Estructuras rígidas Enlaces de H intercadenas Forman “core” núcleos de proteínas Dan resitencia tensión Pueden ser paralelas o antiP 04_17_2 beta sheets.jpg

22. Niveles de Organizacion • nivel 1rio - cadena lineal de AA • Nivel 2rio - hélices o placas, dobleces, segmentos de la proteina • Nivel 3rio - 3D, completa: hélices, placas,” random coils”, lazos y dobleces desde el N hasta el C • Nivel 4rio - cuando la proteína esta compuesta por más de un polipeptido, dos polipéptidos o 3 o 4 interactuando para formar una proteína

23. Dominios - nivel de organización superior, Cualquier segmento de polipéptido que: 04_19_functiondomains.jpg Doble independiente Estructura estable-compacta Forme unidad modular Tenga funciones independientes

24. 3 Dominios distintos: 04_20_protein domains.jpg Cyt-b NAD binding domain Region Var de AB

25. Familias de Proteínas: relación estructural aunque no funcional Proteasas de serina: comparten AA, y estructura 3D; pero… 04_21_Serine proteases.jpg

26. Estructura 4ria • más de una cadena polipeptídica • Enlaces no covalentes • Binding site - región en la proteína donde interactúa alguien más • Subunidad - cada polipéptido de una proteína de estructura 4ria • Dominios- regiones en cada SubU • Dímeros

27. Estructura 4ria - mas de una cadena polipeptídica Dímeros, trímeros, tetrámeros 04_22_protein subunit.jpg

28. 2 SubU - arreglo simétrico = 4ria 04_23_asymmetrical as.jpg Hemoglobina 2 SubU alfa 2 SubU beta

29. 04_24_complexstructure.jpg • Otros Arreglos: • Dímeros, hélices, anillos • Filamentos • Capas • Esferas

30. Actina - Sub U idénticas repetidas, polímero Keratina 04_25_actin filament.jpg

31. Esferas, filamentos, capas 04_26_spherical shell.jpg

32. Tomato, bushy stunt virus Ensamblajes esfericos de proteinas 04_27_Viral capsids.jpg

33. Colágeno y Elastina - proteinas fibrosas Hélice triple Cross link - covalentes 04_28_fibrous proteins.jpg

34. Proteinas extracelulares Cross link covalentes- S-S 04_29_Disulfide bonds.jpg

35. Como trabajan las proteinas? Forma / Función 04_30_selective binding.jpg • Uniéndose a otras moléculas • AB • ATPasa • Actina • Especificidad - ligando Unión por enlaces NO covalentes Topología y contornos

36. Pobre contorno = pocas interacciones Binding site 04_31_specific ligands.jpg AA en esa zona son distantes pero se acercan al doblarse la proteina Regulatory sites

37. Anticuerpos: binding sites bien versátiles!!!! Vs antigenos Inmunoglobulinas 04_32_antibody.jpg Alta especificidad Alta variabilidad!!! Asig

38. Enzimas - catalíticos poderosos Sustratos --> productos Hace y rehace enlaces covalentes Específicas Ej: Lisozima: Antibiótico natural- saliva,lagrimas… • sitio activo - 6 azucares 04_33_Lysozyme.jpg Sustrato - polisacáridos, lísis osmótica Reacción - hidrólisis- añade agua entre dos azucares del polisac Energéticamente favorable: porq?

39. Adición de otros grupos añaden funciones a las proteinas Agarres, estabilidad, cambio de angulos 04_35_Enzymes.jpg

40. Como son controladas: Niveles de control 04_37_feed inhibition.jpg • -Expresión genética • Compartamentalización • Enzima per se: responde a cambios en el ambiente • Retroalimentación • -; + • Regulación • - ; +

41. Retroalimentación… Cada AA controla la Primera enzima en su síntesis Cuantas enzimas comienzan? Cuantos productos? 04_38_metabolic react.jpg

42. Retroalimentación: Cambios conformacionales - alosterismo Sitio activo Sitio alósterico 04_39_conform.change.jpg

43. Equilibrio entre dos conformaciones : afectada por ligando - sitio activo y sitio alosterico (regulador) 04_40_ligand binding.jpg

44. Fosforilación Controla: cambia conforma Añade un PO4-2 covalente a un AA Añade 2 cargas (-) Altera interacciones iónicas 04_41_phosphorylation.jpg

45. Regulacion:Proteinas que ligan GTP -activas con GTP -lo hidrolizan, libera un fosfato y se inactiva al cambiar conform o viceversa 04_42_molec. switches.jpg • transducción de señales • EF-Tu

46. EF-Tu: Mov de .1 nm = cambio de 5 nm 04_43_nucleotide hydrolysis.jpg

47. Motor Proteins: Funciones mediadas por cambio en conformación: movimientos -contracción muscular -transporte intracelular, citoesqueleto, virus 04_44_walk along.jpg Cambios conformacionales capaces de generar movimientos

48. 04_45_motor protein.jpg

49. Mass Spect Determina masa de los AA Ayuda a determinar las proteinas y las secuencias Bancos de data Identificar el gen 04_11_Mass spectrom.jpg

50. Cristalografia de Rayos X 04_12_crystallography.jpg • Difracción • Para estructura • Rayos - dispersión • Patrones según átomo, y posición