Atividade Arranjo tridimensional das proteínas

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Atividade arranjo tridimensional das proteínas
O arranjo tridimensional das α-hélices, folhas β e voltas no espaço é conhecido como estrutura terciária da proteína. Na estrutura terciária, a proteína assume uma forma tridimensional específica devido o enovelamento global de toda a cadeia polipeptídica. De acordo com sua conformação final, a proteína irá desenvolver suas funções, que podem ser, por exemplo:
· a defesa do organismo, como é o caso dos anticorpos;
· a regulação da expressão gênica, ativando ou reprimindo genes de determinadas proteínas;
· a catálise (aceleração) de uma reação – função das enzimas; 
· o capsídeo (cobertura) de uma partícula viral, como é o caso de algumas proteínas estruturais.
A estrutura terciária das proteínas é mantida por pontes de hidrogênio, interações apolares, interações iônicas, e as forças de van der Walls todas entre as cadeias laterais dos resíduos de aminoácidos. Além dessas, a estrutura terciária é mantida também pelas pontes de enxofre que se formam quando duas cisteínas se aproximam no espaço. A mais forte destas interações é a ponte dissulfeto, por ter um caráter covalente.
pontes de hidrogênio: se formam entre o hidrogênio do grupamento amino de um resíduo de aminoácido e o oxigênio do grupamento carboxila de outro resíduo.
interações apolares: Interações hidrofóbicas entre dois aminoácidos hidrofóbicos. 
interações iônicas: interação devida à atração entre porções carregadas de sinais opostos presentes nos grupos laterais de dois aminoácidos.
forças de van der Walls: interações fracas que se estabelecem entre dois átomos que se aproximam muito um do outro. Cada átomo apresenta uma nuvem de elétrons que influencia o átomo vizinho, atraindo-o ou repelindo-o.
pontes de enxofre: pontes dissulfeto entre as cadeias laterais dos resíduos de aminoácidos presentes. a cisteína é um aminoácido que possui um átomo de enxofre na extremidade de seu grupamento R. A presença deste enxofre na cisteína serve como uma espécie de “tomada”, já que dois enxofres, quando se aproximam, podem formar uma ponte de enxofre ou ponte dissulfeto. Duas cisteínas unidas por uma ponte de enxofre formam o que chamamos de cistina.
A estrutura terciária de uma proteína pode ser obtida pela utilização de dois métodos: difração de raios X (cristalografia de raio x) e ressonância magnética nuclear (RMN). Estas técnicas nos permitem conhecer os detalhes da estrutura das proteínas, de forma a saber quais partes da proteína estão mais próximas e quais partes estão mais afastadas. Na primeira, incidimos raios X sobre um cristal formado pela proteína pura e em alta concentração. O padrão de espalhamento dos raios X após a incidência no cristal, ao ser analisado, revela a estrutura da proteína. Já na segunda técnica, a amostra da proteína, em solução, é exposta a um forte campo magnético, e sofre a ação de pulsos de radiofrequência, ficando no estado excitado; ao retornarem para o estado inicial, os átomos da molécula emitem novos pulsos de radiofrequência, que revelam suas identidades e a que outros átomos estão ligados. 
Exemplos de proteínas: 
As proteínas Centrina, Tioredoxina, Ubiquitina foram identificadas através das duas técnicas Cristalografia e RMN.
Outros exemplos: 
Cristalografia de raio x:
 proteína anti-CRISPR 
Método: DIFRAÇÃO DE RAIOS X
Resolução: 3,07 Å
R-Value Free: 0,224 
Trabalho com valor R: 0,205 
Valor-R observado: 0,206
fonte: (Protein Data Bank, www.rcsb.org)
Uma proteína apresenta nível de organização quaternário quando possui mais de uma subunidade, é definida pela união de subunidades que, ligadas umas às outras, possibilitam que a proteína exerça corretamente sua função. Se a proteína tiver duas subunidades, é chamada dímero; se três, trímero; se quatro, tetrâmero; cinco, pentâmero, e assim por diante. Quando usamos o termo oligômero, queremos dizer que a proteína tem várias subunidades. 
Não. Podemos encontrar agrupamentos não-protéicos. Os grupamentos não-protéicos têm papel relevante em grande parte das funções das proteínas e, consequentemente, se faltar um desses grupamentos a proteína perde sua função. Um exemplo pode ser visto no caso de uma dieta desbalanceada, na qual nos falta alguma vitamina. As proteínas que possuem esta vitamina como parte de sua estrutura, e que dela dependem para realizar sua função, ficarão prejudicadas. Outro exemplo é a hemoglobina, o grupamento que ligado a cada uma das quatro subunidades é o heme. Outros exemplos de proteínas que possuem grupamentos não-protéicos são as proteínas do complexo coletor de luz, que estão envolvidas na fotossíntese. Essas proteínas possuem pigmentos aderidos a elas, tais como a clorofila. Há ainda as proteínas que, para exercer corretamente suas funções, precisam ter vitaminas associadas à sua estrutura.
5ª O enovelamento protéico é o processo de formação da estrutura terciária de uma proteína, ou seja, o processo em que esta cadeia linear encontra seu estado tridimensional nativo e funcional. Dependendo da proteína, o enovelamento pode ser espontâneo ou assistido por outras proteínas.
b Em um enovelamento espontâneo um exemplo é a Ribonuclease, que se enovela sozinha, na situação de ser submetida a agentes desnaturantes e, em seguida, retirada da presença destes perdia e recuperava sua estrutura terciária sozinha, sendo capaz de executar perfeitamente sua função. A estrutura terciária é determinada pelas características químicas dos aminoácidos desta proteína, ou seja, sua sequência primária que possui características químicas e estruturais dos aminoácidos que fazem com que uns se aproximem ou se afastem de outros. Assim, é na sequência primária mesmo que mora a “receita” para que uma proteína se organize espacialmente. A sequência de aminoácidos especifica de uma proteína (ou estrutura primária) condiciona-a a dobrar-se para tomar a sua configuração natural. Muitas proteínas fazem-no espontaneamente durante ou após a sua síntese no interior das células.
C Estado desnaturado, processo de Desnaturacão: É o estado das proteínas quando parte ou a totalidade de sua estrutura foi perdida, por exemplo, pela ação de agentes desnaturantes, como a uréia, perdendo assim sua estrutura tridimensional e sua função.
D Para a proteína se desenovelar precisa ser submetida a agentes desnaturantes e em condições inadequadas, expostas à condições diferentes àquelas em que foram produzidas, como variações de temperatura, mudanças de pH, força iônica, entre outras. para perturbar a estrutura (conformação) da molécula, tornando-se inativa.
6a São agentes desnaturantes, ou seja, capazes de perturbar o estado nativo das proteínas, desnovelando-as. Não se sabe muito bem como a uréia atua. Especula-se que ela possa aumentar a solubilidade em água de alguns trechos da proteína. Já o ß-mercaptoetanol funciona reduzindo as pontes dissulfeto e, portanto, separando os resíduos de cisteína que se ligaram desta maneira.
6b Sim. Os agentes desnaturantes podem ser de natureza química (pHs ácidos ou básicos extremos) ou física (temperatura ou pressão).
7a algumas proteínas não são capazes de se enovelar sozinhas e precisam de uma “mãozinha”. Em nossas células, existem algumas proteínas denominadas chaperonas moleculares. A função das chaperonas é interagir com as proteínas que necessitam enovelar-se, auxiliando-as a assumir a conformação nativa. Elas podem ser encontradas em todos os organismos, desde bactérias até o homem.
7b Sim. Existem duas classes de chaperonas moleculares: as proteínas de choque térmico e as chaperoninas. 
proteínas de choque térmico: 
As chaperonas desta classe são rapidamente encontradas em células que tenham sido submetidas a um estresse térmico. É por isto que são chamadas proteínas de choque térmico. Além desta função, essas proteínas de choque térmico se ligam às regiões hidrofóbicas de outras proteínas que ainda estão desenoveladas, evitando que a proteína se agregue. A agregação ocorre quando proteínas desenoveladas, parcialmente enoveladas ou enoveladas incorretamente interagem umascom as outras, formando uma espécie de aglomerado dentro da célula. Este aglomerado não é desejável, já que a proteína que nele se encontra não pode desempenhar sua função. No citoplasma da célula, enquanto uma proteína está sendo sintetizada associada ao ribossomo, as chaperonas se ligam à cadeia nascente. Uma vez que a síntese se completou e a proteína se soltou do ribossomo, as chaperonas a induzem a um estado parcialmente enovelado. É como se as proteínas precisassem apenas de uma “mãozinha” para adquirir suas estruturas terciárias. Uma vez que a proteína recémsintetizada chega a este estado parcialmente enovelado, as chaperonas se dissociam da cadeia polipeptídica, que termina seu enovelamento sozinha, adquirindo a sua estrutura funcional. Esta mesma classe de chaperonas também está envolvida na manutenção de determinadas proteínas no estado desenovelado, para que elas possam ser transportadas para o interior das organelas. Neste processo, as chaperonas se grudam às proteínas assim que elas são liberadas dos ribossomas, mantendo-as esticadas e sem estrutura até que elas cheguem à sua organela-alvo onde, então, se enovelam. 
Chaperoninas:
As chaperoninas são proteínas complexas que ajudam no enovelamento das proteínas que não são capazes de se enovelar sozinhas nem com a ajuda das proteínas de choque térmico. Elas funcionam como uma espécie de barril que se abre permitindo a entrada do peptídeo desenovelado, fechando-se em seguida. Quando fechada, cria um ambiente livre de água, permitindo que os resíduos de aminoácidos apolares da proteína que será enovelada se encontrem e formem o miolo ou o cerne da estrutura da proteína nativa. Na classe das chaperoninas, encontramos as proteínas denominadas dissulfeto isomerase. Elas ajudam a formar as pontes de enxofre de proteínas que estão se enovelando e que possuem estas pontes na sua conformação nativa. Entretanto, nem todas as proteínas são capazes de fazer (ou refazer) as suas pontes dissulfeto como a ribonuclease. Muitas delas precisam da proteína dissulfeto isomerase para que os pares de cisteína corretos se encontrem e formem as pontes. Outra proteína dentro da classe das chaperoninas é a peptidil prolil isomerase. Esta chaperonina especializou-se na conversão de um isômero da ligação peptídica da prolina em outro; estes isômeros podem existir na forma cis ou trans. Os resíduos de prolina que estão na forma cis não favorecem a formação da estrutura terciária da proteína e precisam ser convertidos na forma trans. Com freqüência, este é o passo considerado limitante no enovelamento de proteínas. Tal conversão é muito lenta, necessitando de uma “ajudinha”. Assim, a prolil isomerase torna mais acelerada esta reação, permitindo que a proteína se enovele rapidamente.