Estrutura de Proteínas

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Estrutura de proteínas
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Dogma Central da Bioquímica Contemporânea
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Introdução à estrutura de proteínas
As proteínas consistem em polímeros cujos monômeros são amino-ácidos. 
São cadeias lineares e abertas
Estas macromoléculas apresentam diversos níveis de organização estrutural que podem ser discernidos em função do tipo de interação atômica entre os diversos constituintes da macromolécula
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Ligação peptídica
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Proteínas classificadas em grandes grupos:
 Proteínas Fibrosas
Cadeias polipeptídicas em arranjos de folhas ou feixes (apenas uma estrutura secundária)
Função: suporte, forma, proteção externa: cabelo, lã, unha, fibroína de seda e citoesqueleto.
 Proteínas Globulares
Cadeias polipeptídicas enoveladas em forma esférica ou globular
Função: enzimática, regulatória, transporte: hemoglobina, mioglobina, prolina, saliva e digestão.
 Mista
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Por que as proteínas são globulares?
O principal motivo pelo qual as proteínas solúveis são compactas e globulares é o chamado efeito hidrofóbico
Tendo em vista a diversidade físico-química dos amino-ácidos, as proteínas tentam isolar os resíduos apolares do contato com o solvente criando um interior hidrofóbico e um exterior hidrofílico
Existem amino-ácidos hidrofílicos no interior, os quais estão envolvidos em interações estabilizadoras na cadeia principal
Resíduos hidrofóbicos no exterior da proteína geralmente estão envolvidos em interações proteína-proteína ou têm alguma relevância funcional
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Protein Packing - Hydrophobic Core 
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Estrutura primária
Ligações covalentes entre os resíduos 
Ligação peptídica 
Pontes dissulfeto 
Estrutura secundária
Pontes de hidrogênio entre átomos da cadeia principal 
Estrutura terciária
Ligações não-covalentes entre átomos da cadeia lateral com outros átomos da cadeia lateral ou cadeia principal 
Interações hidrofóbicas 
Pontes de hidrogênio 
Estrutura quaternária
Ligações não-covalentes entre átomos de cadeias distintas em multímeros 
Níveis de organização estrutural
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São os elementos de estrutura secundária mais abundantes (32-38% em proteínas globulares)
Ponte de hidrogênio: C=Oi .. HNi+4
3.6 resíduos por volta de hélice, 1.5 Å entre resíduos
As hélices são de passo-direito (right-handed)
As cadeias laterais orientam-se para o exterior da hélice em um ângulo de 20º entre resíduos adjacentes
Interações intra-cadeia
Algumas variantes conformacionais
Hélices 310: Oi .. Ni+3
Hélices  : Oi .. Ni+5
Alfa-hélices
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Estrutura secundária relativamente abundante (20-28% em proteínas globulares)
Podem ser consideradas como hélices com 2 resíduos por volta, e 3.2 Å entre resíduos
As cadeias laterais dispõem-se em um ângulo de 180º entre resíduos adjacentes
Interações inter-cadeia. Uma única fita não é estável, sendo necessária a formação de fitas-beta, que são estruturas formadas pela interação de 2 ou mais fitas-beta.
Algumas variantes conformacionais
Fitas-beta paralelas
Fitas-beta anti-paralelas
Fitas-beta (beta-strands)
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Padrão de pontes de hidrogênio em fitas-beta
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Anti-parallel -sheets
Parallel -sheets
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Ponte de hidrogênio: Oi .. Ni+3
Causam mudança na direção da cadeia
São compostos em sua maioria por resíduos hidrofílicos
Voltas Beta
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Associação entre algumas unidades de estrutura secundária
Apresentam relação estrutura-função 
Exemplos
Helix-turn-helix em proteínas de ligação ao DNA
Leucine zipper e zinc-fingers em proteínas de ligação a DNA
Estrutura super-secundária
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Helix Arrangement - Troponin 
sinalização de cálcio
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Estrutura terciária
Ligações não-covalentes entre átomos da cadeia lateral com outros átomos da cadeia lateral ou cadeia principal 
Existem diversas classes de conformações finais para a estrutura terciária, formando as chamadas classes de dobramento (fold classes)
All-alpha (hemoglobina)
All-beta (imunoglobulinas)
Alpha/Beta (Triose-fosfato isomerase)
Alpha+Beta (lisozima)
Multiple 
Small-dissulfide rich (insulina) – único 
Estrutura terciária
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Anfinsen’s experiments indicated that the amino acid sequence of a protein is sufficient to encode for its 3D structure in a given environment.
DNA
Protein structure
AA sequence
Biological activity
Genetic code
Phenotype
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Tertiary structure
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Tripsina: inibidor de proteinases
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Estrutura quaternária
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