FUNÇÃO DAS PROTEINAS

Prévia do material em texto

FUNÇÃO DAS 
PROTEÍNAS 
Prof. (a)- Pâmella Souza 
Disc. Bioquímica Humana 
Objetivo: 
• Entender como as proteínas interagem com outras 
moléculas; 
 
• A relação entre essas interações e sua conformação 
dinâmica; 
 
• Qual o papel e função das proteínas no organismo; 
 
 
Como as proteínas exercem sua 
função??? 
• São moléculas dinâmicas; 
 
• Apresentam funções diversificada; 
 
• Sua função depende das interações com outras moléculas; 
 
• Sua capacidade funcional deve- se a sua evolução 
 
• As interações são influenciadas por mudança da conformação 
da proteína. 
Interação entre proteína e seus ligantes: 
 Ligações reversíveis de uma P- L 
• Ex.: Mioglobina e Hemoglobina 
• Ilustram os aspectos do processo bioquímico- Ligação 
reversível de uma P- L. 
• São transportadores de O2, já que ele é pouco solúvel em 
água; 
• Entretanto, as cadeias laterais das proteínas não são 
adequadas para ligação reversível com o O2. 
 
Regulação do metabolismo 
• Proteínas viajam no 
sangue até encontrar 
receptor de membrana 
 
• Interações proteína-
proteína e proteína-
ligante regulam o 
metabolismo celular 
 
• Acionadas por proteínas 
de membrana 
 
• Reconhecem 
modificações no meio 
externo e modificam o 
ambiente intracelular em 
resposta 
A estrutura dinâmica das proteínas 
• Ligação reversível a outras moléculas: ligantes 
– Permite resposta rápida a modificações ambientais e 
condições metabólicas 
 
• Sítio de ligação: interage com o ligante 
– Complementar em tamanho, forma, carga e afinidade à água 
 
• A estrutura definida da proteína é como uma foto, na 
realidade a proteína opera de forma dinâmica 
 
O Ligante e o encaixe induzido 
• O sítio de ligação discrimina entre 
diferentes moléculas, ou seja, a interação 
é específica 
• Uma proteína pode ter sítio de ligação 
para diversas moléculas 
• Proteínas são flexíveis, vibram, 
“respiram” 
 
• Mudanças conformacionais (alostéricas) 
são essenciais para a função protéica 
 
• Encaixe induzido: adaptação estrutural 
da proteína que se liga firmemente a ele 
Modificações conformacionais 
• Em uma proteína contendo várias subunidades, uma mudança 
conformacional em uma delas normalmente afeta a 
conformação das demais 
 
• As ligações com os ligantes podem 
ser reguladas por meio de 
interações específicas (fosforilação, 
glicosilação, etc.) ou por ligação 
a outros ligantes 
 
• Nas enzimas, os ligantes são 
chamados substratos e o sítio 
de ligação é chamado sítio 
catalítico ou sítio ativo 
 
• Palavras-chave: ligação, 
especificidade e mudança 
conformacional 
Proteínas de ligação ao O2 
• A mioglobina e a hemoglobina 
são provavelmente as proteínas 
mais estudadas do mundo 
• Primeiras a terem estrutura 3D 
conhecida 
• Reação reversível de ligação ao O2 
 
• Por que uma proteína? 
• O2 é pouco solúvel em solução 
aquosa (sangue) 
 
Como ligar e transportar O2 
• Nenhuma cadeia lateral de aminoácido 
é adaptada a ligar uma molécula de 
oxigênio 
– Sabe-se que metais de transição (Ferro e 
cobre) ligam-se bem ao O2, mas... 
– Ferro livre gera espécies reativas de oxigênio 
 
• Grupo prostético: composto associado 
permanentemente a uma proteína e que 
contribui para sua função 
 
• O grupo heme: anel de protoporfirina, 
seis ligações 
A mioglobina 
• 154 aa; 16700 Kda 
 
• Encontrada no tecido 
muscular de mamíferos 
 
• Ligações proteína-ligantes são 
descritas por expressões de 
equilíbrio 
P + L PL 
Hemoglobina 
• Proteína tetramérica 
quase esférica com 4 
grupos heme 
– 2 cadeias alfa 
– 2 cadeias beta 
 
• <50% de similaridade na 
cadeia primária!! 
– Estrutura 3D muito similar 
Proteínas alostéricas 
• Hemoglobina possui 2 tipos de 
estados conformacionais: 
T(enso) e R(elaxado) 
 
• A ligação do O2 à subunidade 
da hmb no estado T 
desencadeia mudança para o 
estado R 
 
• Em proteínas alostéricas, 
como a Hmb, a interação com 
um ligante altera as 
propriedades de ligação a 
outros sítios da mesma 
proteína 
A hemoglobina também carrega o CO2 
• Liga CO2 de forma 
inversamente proporcional 
quando relacionado à ligação 
com o oxigênio 
• CO2 liga-se como grupo 
carbamato ao grupo amino 
do aminoácido que está no N-
terminal 
• Os carbamatos formam 
pontes salinas adicionais 
que auxiliam na estabilização 
do estado T e provem 
liberação do O2 
A ligação do O2 à hmg é regulada por BPG 
• 2,3 bisfosfoglicerato 
• Presente em alta concentração nos 
eritrócitos 
• Uma molécula ligada para cada 
hemoglobina – estabiliza o estado T 
• Dificulta a ligação do O2 à hmg 
• Quantidade de O2 liberada nos tecidos é 
~40% da quantidade máxima 
transportada no sangue – regulado com 
altitude 
• Excesso de BPG => hipoxia 
Funcionamento inadequado do pulmão 
• Feto tem hemoblogina que é mais afim de 
O2 do que a da mãe 
 
PROTEÍNAS FIBROSAS 
(UTILIZAÇÃO DE ATP) 
Proteínas fibrosas 
• Rede de filamentos protéicos que se prolongam no citoplasma 
 
• Rede estrutural da célula 
– Define formato e organização geral do citoplasma 
 
• Responsável pelos movimentos celulares 
– Transporte interno de organelas 
– Transporte de cromossomos na mitose 
 
• Estrutura dinâmica 
– Organizado e desorganizado 
(divisão celular) 
Citoesqueleto- O que compõe? 
• Formados por três tipos principais 
de filamentos arranjados em 
conjunto e associados a 
organelas e à membrana por 
proteínas acessórias 
– Filamentos de Actina 
– Filamentos intermediários 
– Microtúbulos 
 
• Funções 
– Motilidade celular, transporte de 
organelas, divisão celular e outros 
tipos de transporte celular 
FA FI MT 
Actina 
• Proteína globular, principal proteína do citoesqueleto 
– 20% das proteínas totais de uma célula 
 
• Uma das proteínas mais conservadas sendo 90% idêntica 
desde os fungos até os mamíferos 
 
• Quando polimerizada forma filamentos estruturais 
 
• Participa da contração muscular, mobilidade celular, divisão 
celular, citocinese, movimentação de vesículas e 
organelas, sinalização celular, estabilização e manutenção 
das junções celulares, formato celular 
 
• Interagem com as membranas celulares 
Filamentos de Actina 
• Microfilamentos formam feixes ou redes tridimensionais 
 
• O arranjo e a organização dos filamentos, as ligações 
entre feixes e redes e estruturas celulares são regulados 
pela ligação com uma variedade de proteínas de 
associação com a actina 
 
• Os filamentos são particularmente abundantes junto à 
membrana plasmática 
– Suporte mecânico e forma celular 
– Movimento da superfície celular 
 
Microfilamentos de actina 
• Cada monômero de actina 
faz uma rotação no 
filamento, que apresenta 
estrutura de hélice de dupla 
cadeia 
• Possui uma polaridade que 
será importante para a 
definição do movimento da 
miosina 
• Polimeriza espontaneamente 
em condições fisiológicas 
 
Organização dos filamentos 
• Feixes de actina 
• Filamentos ligados em agrupamentos paralelos 
• Proteínas empacotadoras de actina 
• Redes de actina 
• Arranjo ortogonal 
Feixes paralelos 
• Responsáveis pelas microvilosidades 
das membranas 
Adesão celular 
• Responsáveis pelo contato com células adjacentes 
• Fibras de estresse 
–Fibras de actina que promovem adesão celular 
• Contato célula-célula 
–Junções de adesão 
Projeções de membrana 
• Microvilosidades intestinais 
• Estruturas de respostaa estímulo 
• Formadas por formação e retração de feixes de actina 
• Pseudópodos 
• Microespículas 
Filamentos de actina 
A: Microvilosidades 
B: feixes contráteis citoplasmáticos 
C: Protrusões em forma de lâmina e em forma de dedo 
D: Anel contrátil durante a divisão celular 
 
Actina, miosina e o movimento celular 
• Filamentos de actina estão 
associados a proteínas miosinas, 
responsável por movimentos 
celulares 
 
• A miosina é motor molecular 
• Converte ATP em energia mecânica 
• Gera força e movimento 
 
• Responsável pela contração 
muscular, divisão celular, 
movimentações celulares 
Miosinas 
• Reconhecidas originalmente 
como ATPases presentes em 
músculos lisos e estriados 
 
 
 
• Forma define a velocidade 
 com a qual se deslocam 
nos feixes de actina 
Contração muscular 
• Especialização das células 
musculares 
• Músculo como modelo para o 
estudo do movimento em nível 
celular e molecular 
 
• Músculos 
– Estriado esquelético: movimentos 
voluntários 
– Estriado cardíaco: bombeia sangue do 
coração 
– Liso: movimentos involuntários do 
estômago, intestino, útero e vasos 
sanguíneos 
Músculo esquelético 
• São feixes de fibras musculares 
• Citoplasma composto de miofibrilas 
• Filamento espessos de miosina 
• Filamentos finos de actina 
• Sarcômeros 
• Cadeia de unidades contráteis 
Sarcômeros 
• Proteínas titinas 
– Ligam miosina da linha M 
até o disco Z 
 
• Modelo do filamento 
deslizante (1954) 
– Contração do sarcômero 
– Aproximação dos discos Z 
– Banda A não sofre alteração 
– Bandas I e H desaparecem 
– Deslizamento dos filamentos de 
actina 
Linha M 
O modelo do filamento deslizante 
• As cabeças globulares da 
miosina ligam-se à actina 
• Ligação entre filamentos finos e 
espessos 
 
• A miosina movimenta seus 
domínios globulares sobre os 
filamentos de actina em 
direção ao terminal positivo 
 
Deslizamento da Miosina e 
Gasto de Energia 
• Além de ligar-se à actina, as regiões 
globulares da miosina ligam-se e 
hidrolisam o ATP, que fornece a energia 
para a realização do deslizamento 
 
• Deslizamento dos feixes de miosina sob 
os feixes de actina 
Proteínas e Função Imunológica- 
Imunoglobulinas 
• A maioria das interações proteína-ligante não envolve 
grupo prostético 
• Discriminação efetiva do ligante é na forma de sítio de ligação 
proteína-proteína 
• Resposta imunológica 
– A distinção molecular entre “próprio” e “não-próprio” 
– Teoria de rede 
– O sistema homeostático bioquímica é altamente sensível e 
desenvolvido através das reações entre ligantes e proteínas 
Sistemas imunológicos 
• Imunidade celular 
– Células hospedeiras infectadas por vírus, 
parasitas e tecidos estranhos 
– Linfócitos T 
• Parasitas possuem receptores de células Tc 
• Células T auxiliares produzem proteínas 
sinalizadoras (citocinas) 
 
• Imunidade humoral 
– Infecções bacterianas e virais, proteínas 
estranhas 
– Anticorpos ou imunoglobulinas (Ig) 
– 20% das proteínas do sangue são Igs 
produzidas pelos linfócitos B 
 
Proteínas imunológicas 
• Proteínas de reconhecimento 
altamente específicas (humanos teem 
108 anticorpos com especificidades 
diferentes) 
– Receptor de célula T 
– Anticorpo produzido por célula B 
 
• Antígeno: molécula que induz 
resposta imunológica 
– Epitopo: determinante antigênico, região 
da molécula reconhecida 
 
• Imunoglobulinas (ig’s): formadas por 
4 cadeias polipeptídicas, sendo 2 
pesadas e 2 leves 
Imunoglobulinas 
• Ligação específica entre 
antígeno e anticorpo 
• Imunoglobulinas podem ser 
encontradas em monômeros, 
dímeros, trímeros, multímeros 
• Marcação do patógeno para 
fagocitose por macrófagos