Aminoácidos, peptídeos e proteínas

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DATA: 08/06/2021	FISIOTERAPIA UNIFAL	PROFESSOR: Marina
BIOQUÍMICA
Aminoácidos, peptídeos e proteínas
PROTEÍNAS:
-> A função da proteína está diretamente ligada a conformação da mesma ( arranjo dos átomos )
-> Os organismos evoluiram e mantiveram o material genético ( na forma de DNA ) que é o responsável pela síntese proteica
-> Proteínas contém centenas de aminoácidos ( 20 diferentes ), cada um presente mais de uma vez
-> As proteínas são polímeros de α–L-aminoácidos unidos por ligações peptídicas 
° O aminoácido possui um grupo funcional ácido carboxílico e uma amina 
° Os aminoácidos são classificados de acordo com a polaridade da cadeia lateral
-> A presença de um carbono quiral no aminoácido, caracteriza-o como assimetrico ou estereoisômero ( configuração )
A absorção da luz UV por aminoácidos aromáticos: são mais intensas nas cadeias com anéis com duplas conjugadas
 
Lei de Lambert-Beer:
Ligação dissulfeto: da estabilidade para a proteína 
 
° Os aminoácidos anfóteros:
-> podem agir como ácidos e base
-> a cadeia lateral está diretamente ligada ao ganho de H+ ou perda de H+
Titulação de aminoácido:
Ponto isoelétrico (pl): valor de ph onde a carga líquida é igual a zero ( não migra nem para o polo positivo nem para o negativo )
LIGAÇÃO PEPTÍDICA:
-> Formada por condensação
Nomemclatura dos peptídeos: são nomeados a partir do residuo aminoterminal, que por convenção é colocado à esquerda
Peptídeos podem ser diferenciados por seus comportamentos de ionização
Proteínas conjugadas: 
podem estar ligadas a lipídeos – Lipoproteínas
podem estar ligadas a carboidratos – Glicoproteína
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS:
É o arranjo de todos os átomos em uma proteína no espaço tridimensional 
° Niveis de estrutura proteica:
Estrutura primária: descreve a composição dos aminoácidos, a sequência deles e também a presença de Sulfetos (pontes dissulfeto)
Estrutura secundária: descreve o arranjo dos átomos da cadeia principal em um determinado segmento da cadeia polipeptídica 
Estrutura terciária: descreve como a cadeia principal está interagindo com o restante da proteina 
Estrutura quaternária: posicionamento de todos os átomos no espaço
- Milhares de interações fracas estabilizam a estrutura da proteína 
- A possibilidade de interações entre as cadeias laterais depende da sequência de aminoácidos 
Dobramento proteico:
-se organiza de acordo com que se dobra Entropia diminui 
-se torna mais estável (mais ligações) Energia diminui
obs: as estruturas mais funcionais são aquelas que permitem uma flexibilidade (não é a mais estável)
-Estado de glóbulo fundido: estado onde as interações começam a se formar até chegar no estado mais estável
- o ambiente aquoso influencia no dobramento proteico ao fazer as porções hidrofóbicas ficarem no inteiror da proteina e diminuirem a interação com a água
° Limitações do dobramento:
-O limite mínimo para uma cadeia se dobrar de maneira estável e funcional é 40 resíduos
-A presença de centenas de resíduos estão no limite de eficiência da síntese proteica 
-Algumas proteinas necessitam de dobramentos assistido por chaperones moleculares (proteinas presentes em eucariotos que auxiliam no dobramente proteico)
- Espectrometria de massas: os peptídios sofrem ionização e se migram. É identificado a relação de carga/massa (permite identificar a sequência de
aminoácidos) e também quantidade de íons liberados 
- Sequência de aminoácidos permite identificar:
Classificação e possível função
Possíveis sítios de glicolisação
Índice de hidropatia
Possibilidade de formação de pontes de dissulfeto
Mostra os ancestrais mais próximos da proteína 
Predião de estruturas secundárias 
°Configuração trans das ligações peptídicas:
Ângulos de torção do esqueleto polipeptídico:
Diagrama de Ramachandran:
- Para a cadeia assumir tal conformação, é necessário que as cadeias laterais sejam compatíveis com os ângulo (phi e psi)
α-Helices: otimização da ligação de H
-segmentos com aminoácidos que façam interações a cada 4 resíduos possuem maior possibilidade de fazerem α-Helices
° Restrições que influenciam a estabilidade da α-Hélice: 
a) Tendência maior de um resíduo de formar a α-Hélice
b) Interações entre os grupos R
c) Volumes de grupos R 
d) Ocorrência de resíduos PRO e GLY
e) Aminoácidos com cadeia lateral carregada negativamente tem afinidade pela extremidade aminoterminal (+) e cadeias laterais carregadas positivamente tem afinidade pela extremidade carboxiterminal (-)
Conformações β: 
-formato estendido, com cadeias laterais formando ângulos de 180°
-cadeia interagem entre si formando ligações de hidrogênio
 
° Proteínas fibrosas: apresenta estruturas secundárias repetidas 
Ex: α-queratina do cabelo é uma α-Hélice (anti-horários)
-ondulação e alisamento são resultados da modificação da estrutura da α-queratina
Ex: tripla hélice do colágeno
 
- Consequência da desestabilização da tripla hélice é o escorbuto
Estrutura das fibrilas de colágeno:
->As cadeias α e as fibrilas das moléculas de colágeno são interligadas por tipos de ligações covalentes (permite certa flexibilidade)
->Acúmulo de ligações covalentes transversais nas fibrilas de colágeno dão características rígidas e quebradiças 
Ex: estrutura da seda (conformação β)
-As interações transversais permite uma alta resistencia da seda combinada com flexibilidade 
° Proteínas globulares: estruturas que ocupam espaços menores, por conta da cadeia se autointeragir e se dobrar 
-Interior da proteína é hidrofóbico e o exterior é hidrofílico (aminoácidos carregados realizam interações de hidrogênio com a água)
-motivos estruturais: estão associados com a função proteica. A junção de vários motivos da origem ao domínio.
-domínio: é um segmento da cadeia polipeptídica de dobramentos independentes
	
Dobramento estável em proteínas:
- acontece de forma gradual ou por colapso hidrofóbico (colapso espontâneo do polipeptídeo dirigido por interações hidrofóbicas, gerando um glóbulo fundido)
-proteínas mal dobradas causam doenças neurodegenerativas. Ex: encefalopatia 
Desnaturação proteica: é a perda da estrutura tridimensional caracteristica e funcional por fatores externos (temperatura, pH, concentração de sal)
Agentes químicos desnaturantes
- agentes caotrópicos: levam a desnaturação proteica por interferir principalmente nas interações hidrofóbias no núcleo da proteína e nas interações eletrotáticas na superfície d aproteína. Ex: detergentes, uréi e etanol
- agentes redutores: causam a redução das pontes dissulfeto desestabilziando estruturas que dependem das pontes dissulfeto para a estabilidade. Ex: beta-mercaptoetanol
FUNÇÃO DE PROTEÍNAS
Objetivos:
-estudar como diferentes proteinas tem suas funções modeladas pela estrutura
° Proteínas motoras:
-promovem ou estão relacionadas a movimentos na célula
Ex: dineinas (promovem o transporte de vesículas dentro da célula), as que compem os flagelos e as que realizam a separação durante a divisão celular 
 Contração muscular: 
As proteinas utilizam energia da hidrólise do ATP, para promover mudanças conformacionais que se acumulam com força unificada
As interações fracas são responsáveis pela interação entre as proteínas e estabilização dos estados conformacionais cíclicos
As interações fracas nas proteínas motoras alcaçam altos níveis de organização espacial e temporal (movimento coordenado no espaço e no tempo)
Célula muscular é uma miofibra (união de várias células) 
- alto conteúdo de proteínas (actina e miosina)
- sarcomero: entre discos 
- miofibras: conjunto de miofibrilas (1 miosina envolta de 6 actinas). Filamentos espessos (miosina, tinina) e filamentos finos (actina,troponinas) deslizam entre si para realizar a contração muscular 
MIOSINA:
Formada por 6 subunidades ( duas cadeias pesadas-> tem estrutura secundária α-hélice) (quatro cadeias leves)
S2 é flexível então permite as diferentes conformações 
- Características essenciais paraa contração muscular:
a) As cabeças globulares da miosina possuem sítios de ligação para o ATP e os produtos de sua hidrólise
b) As cabeças globulares da miosina possuem uma atividade ATPase dependente de Ca 
c) A miosina se liga reversivelmente à actina em função das concentrações de Ca, ATP e ADP+Pi
d) A ligação de cálcio e a hidrólise de ATP conduzem a grandes alterações na confromação da molécula e em sua interação com a actina 
e) A atividade miosina-ATPase, as interações miosina-actina e as alterações conformacionais estão integradas no modelo do deslizamento de filamentos da contração musculas. Também explicam o desenvolvimento de rigor mortis, aumento de Ca no citoplasma e a diminuição de ATP após a morte levam a um forte ligação entre a miosina e actina, formando o tecido muscular rígido
ACTINA:
Várias subunidades interagem, formando uma fibra. Filamento fino (duas fibras de Actina F enroladas) 
Tromiosina -> regula a ligação do filamento fino com a miosina 
TROPOMIOSINA:
Atua na estabilização da actina e regulação das alterações conformacionais em resposta ao Ca e regula a ligação do filamento fino (actina F) com a miosina.
- A liberação de Ca no citoplasma faz com que altere a interação da tropomiosina com actina e libere o sítio de ligação de miosina à actina
Se associa a 7 unidades de actina 
TROPONINA: 
Tn-T: liga as troponinas a tropomiosina
Tn-I: impede a ligação da cabeça de miosina a actina em ausência de Ca
Tn-C: liga-se ao Ca e induz mudanças conformacionais na Tn-I
- Utilizada no diagnóstico de infarto do miocárdio:
Após o ataque cardíaco a concentração de Tn-T no plasma aumenta.
A troponina é utilizada como um algoritmo para diferenciar pacientes de alto risco dos de baixo risco se tratando na necessidade de intervenção imediata.
TITINA: (maior proteína conhecida)
Tem função de permitir elásticidade para a fibra muscular 
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO AO OXIGÊNIO:
Importância do transporte do O2 pelas proteínas:
-organismo multicelulares necessitam transportar O2 e CO2 em distâncias grandes
-baixa solubilidade de O2, CO2 e NO e baixa difusão
 
-alta reatividade de O2 -> oxidação de componentes celulares com formação de radicais livres ou espécies reativas de O2 (morte celular)
GLOBINA:
Metaloproteínas 
Características estruturais comuns: 
-são formadas por α -hélices
-contém um grupo prostético porfirínico (possui um átomo de ferro, permitindo o transporte dos gases)
-Função -> transporte de gases 
 
Mioglobina:
-armazena o O2 nos tecidos periféricos de maneira a não permitir a oxidação (pelas altas taxas de O2)
Estrutura:
-formada por hélices e curvas o que explica a forma compacta e aproximadamente esférica
-oito α-hélices
-curvas (porções entre as hélices) são denominadas pela combinação de letras das hélices que unem 
-os resíduos são denominados por sua posição na sequência de aminoácidos ou por sua posição na hélice
Grupo prostético heme: está presente na mioglobina. Ele consiste em uma estrutura orgânica com um átomo de Ferro (Fe2+) ligado a 4 Nitrogênios e uma Porfirina que pode realizar ligações de hidrogênio com alguns aminoácidos 
-grupo hidrofóbico, então tem a participação de aminoácidos com cadeia lateral apolares que fazem interações
° Interação proteína-ligante:
Função -> envolve ligação e liberação
Kd: constante de dissociação
Ka e Kd são constantes de velocidade 
 
- Nesse ponto, diz que a proteína alcançou a metade da saturação com relação à interação com o ligante 
 Para atingir 50% de proteína ligada é necessário ter concentração de ligante igual a Kd
- Não atinge 100% de proteína ligada, porque no ambiente celular não é encontrado concentrações altíssimas de ligante 
° Interação Mio-O2: 
Curvas de saturação da Mioglobina e Hemoglobina
Curva da Mioglobina é hiperbólica, tem 100% de ligação ao O2 nos tecidos periféricos
Curva da Hemoglobina é sigmoide, porque ocorre cooperatividade da ligação de oxigênio (provoca mudança na conformação da hemoglobina, para uma que tem mais afinidade ao O2)
Estado T é estabilizado com ligações iônicas entre as subunidades 
A estrutura da proteína afeta a forma de interação com o ligante:
O CO se liga ao heme livre com afinidade superior aquela do O2. Entretetando, quando o heme está ligado à proteína (Mio ou Hb) a afinidade do CO é reduzida, porém conitnua maior que a do O2
Hemoglobina:
(é formada por 4 subunidades e 4 cadeias polipeptídicas que interagem entra si)
-transporta o O2 no sangue, dos pulmões até os tecidos periféricos (onde é armazenado pela mioglobina)
Estrutura:
 
Duas subunidades α
Duas subunidades β
-cada subunidade tem um sítio de ligação ao O2 e elas fazem interações em si, dando a forma Tetamerica da proteína 
- tem resíduos de aminoácidos com cadeia lateral apolar fazendo interações hidrofóbicas entre as subunidades, diferente da mioglobina que tem ligações hidrofílicas 
Hemoglobinopatias: alterações na hemoglobina, da sua cooperativida do O2 a ela 
° Modelos para explicar a cooperativida entre hemoglobina e O2:
- Modelo coordenado
-Modelo sequencial:
Intoxicação por CO:
-CO possui afinidade mais alta por Hb que o oxigênio
-A ligação de CO a um sítio da Hb promove mudanças conformacionais no tetrâmero que aumentam a afinidade de Hb por O2 isso dificulta a liberação de oxigênio da hemoglobina no tecido periférico 
-em fumantes pode chegar a 15% (por isso fica ofegante com pouco exercício)
Regulação alostérica: reguladores que se ligam a algum sítio na proteína para causar uma mudança conformacional que regula a atividade da proteína 
-Regulador homotrópico
É um composto que é o próprio ligante 
Ex: Oxigênio
-Regulador heterotrópico
É um composto diferente do ligante
Ex: íons H+, dióxido de carbono 
° Fatores que interferem a ligação com o O2:
Efeito de Bohr na hemoglobina
(hemoglobina também transporta H+ e CO2, que são produtos da respiração, do tecido para os pulmões e rins)
->causado pelos íons H+ e o dióxido de carbono
- a ligação do H+ e CO2 tem uma relação inversa com a ligação do oxigênio
Protonação de resíduos dos aminoácidos estabiliza o estado T, por diminuir o pH
A regulação da BPG em altitudes elevadas:
A elevação dos níveis de BPG reduz a afinidade da hemoglobina pelo O2, permitindo que o O2 seja liberado no tecido periférico à uma concentração de oxigênio menor 
Temperatura:
A afinidade da Hb pelo oxigênio diminui em temperaturas elevadas (durante exercícios físicos) 
Hemglobina fetal:
- duas cadeias α e duas γ
- redução da afinidade de BPG
Hemoglobina anormais:
Anemia falciforme – formação de fitas entre as interações das hemoglobinas, o que causa o rompimento das hemácias. Compromete o fluxo de sangue, obstrui pequenos capilares.
- Na anemia falciforme ocorre a mutação na Valina permitindo a interação hidrofóbica com a Phenilalanina 
INTERAÇÕES COMPLEMENTARES ENTRE PROTEÍNAS E LIGANTES:
° Sistema imune e as Imunoglobulinas:
- o sistema imune é composto por células de defesas e também por proteínas. Algumas células são os: 
a) Macrófagos -> realizam a fagocitose de células e particulas grandes. Ex: particulas virais
b) Linfócitos B -> produzem e secretam anticorpos
c) Linfócitos T -> citotóxicas (Tc) são aquelas que interagem com as células infectadas por meio de receptores na superfície da célula T. Já as auxiliares (Tb) interagem com macrófagos e secretam citoninas (interleucinas) que estimulam a proliferação das células Tc e B
° Antígeno x Imunógeno:
Antígeno é toda molécula capaz de ser reconhecida por anticorpos, as porções reconhecidas pelo anticorpo são chamadas de antigênico ou epítopo
obs: os antígenos podem ser usados para detecção de infecções 
-Determinantes antigênicos ou epítopo -> é a porção que determina se a molécula será um antígeno (diferenciando de algo do corpo) através da especificidade da ligação 
1) Epítopo Linear: a sequência já é reconhecida pelo anticorpo
2) Epítopo Conformacional: a sequência está dobrada de maneira a ser completmentar ao sítio (que atua no reconhecimentodo antígeno)
° Predição in silico de epítopo imunogênicos
1) Saber a estrutura da proteína 
2) Descartar o peptídeo-sinal, que é uma porção localizada no n-terminal da proteína que serve de sinalização para a proteína ser secretada
3) É descartado as Hélices transmembrana
4) Sítios glicosilados são estudados, porque tem grande potencial antigênicos, devido ao aumento da especificidade da reação 
5) Sítios de fosforilação é estudado
6) Regiões hidrofóbicas são estudadas
7) Junta as infromações para especificar os sítios que levam a uma resposta imunológicas
Imunógeno: molécula capaz de desencadear uma resposta imune quando reconhecida por anticorpo
obs: o imunógeno pode ser utilizado em testes de vacinas
- Todo imunógeno é um antígeno, mas nem todo antígeno é um imunógeno 
 
 
° Ligação do anticorpo as moléculas “estranhas”:
IgG
A cadeia leve junto com a cadeia pesada da orgiem ao sítio de ligação ao antígeno.
Porção Fc é mais estável então pode ser cristalizada
Porção Fab é mais flexível (atua na identificação do antígeno)
		IgM
É um pentâmero
É anticorpo de atuação primária durante a resposta imunológica 
 
° Mecanismos de proteção contra invasores conferidos por IgG (memória imunológica):
° Recombinação gênica permite gerar diversidade de anticorpos
-Teoria da seleção clonal:
Linfócito T e B de diferentes especificidades existem antes do contato com o agente 
Presença de receptores específicos 
Cada linfócito apresenta receptor contra uma molécula em específico 
Após a ligação com essa molécula, o linfócito entra num processo de ativação
Linfócito auto-reativo são eliminados 
 
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