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01/09/2017 1 Estrutura tridimensional de proteínas Prof. MS.c. José Ednésio Faculdade UniNassau – Campus Fortaleza-CE Curso de Graduação em Farmácia Recife (PB) - João Pessoa (PB) - Campina Grande (PB) - Lauro de Freitas (BA) - Salvador (BA) - Maceió (AL) - Natal (RN) - Paulista (PE) - Caruaru (PE) - Fortaleza (CE) - Níveis de Estruturas Proteicas A conformação espacial das proteínas As proteínas são macromoléculas flexíveis... porque suas ligações químicas podem realizar rotação... Cada proteína tem uma estrutura específica que depende de – sua estrutura primária; – interações químicas resultantes entre as cadeias laterais dos aminoácidos; – modificações pós-traducionais ; – condições do meio em que elas estão inseridas. 01/09/2017 2 1. A conformação tridimensional (3D) depende da sequência de aminoácidos; 2. A função depende da estrutura; 3. Cada proteína existe em um ou em pequeno número de formas estruturalmente estáveis; 4. As principais forças para a estabilização de estruturas são forças não-covalentes; 5. Existem padrões estruturais comuns que ajudam a organizar o entendimento. A conformação espacial das proteínas Estabilidade estrutural – Tendência a manter a conformação nativa – Ligações dissulfeto são incomuns, mas estabilizam proteínas de organismos termófilos; Proteína dobrada em conformação funcional; Dobramento espacial se dá principalmente por interações fracas – principalmente hidrofóbicas: – Ligações de H e iônicas são otimizadas em estruturas termodinamente mais favoráveis; Camada de solvatação: formada pela água envolvendo uma molécula hidrofóbica. Conformação nativa Ligações peptídicas e o ângulo Ω Trans: ω = 180º • Ligações peptídicas... geometria rígida e planar 01/09/2017 3 Omega, phi e psi Diagrama de Ramachandran • Devido a restrições espaciais, nem todos os ângulos são possíveis; • Impedimento estérico: dois átomos não podem ocupar o mesmo lugar; • Azul escuro: áreas sem sobreposição; • Assimetria do diagrama vem do fato de que os resíduos das proteínas são L-aminoácidos – Gly tem menos impedimentos estéricos. 01/09/2017 4 Estruturas secundárias • Descreve o arranjo espacial dos átomos na cadeia principal; • Ocorre quando os ângulos diedros (phi e psi) permanecem quase iguais durante todo um segmento da proteína; • Tipos: – Hélices α – Conformações β – Voltas β – Indefinida (loops, coils, turns). α-hélices • O arranjo mais simples que as proteínas podem assumir é um arranjo helicoidal. • Esqueleto polipeptídico fica enrolado em torno de um eixo imaginário: - Cada volta contém 3,6 resíduos Φ = -57º; ψ = -47º; • Grupos R se voltam para fora do eixo; • Em média, 25% dos aminoácidos de qualquer proteína estão em hélices α. Estabilidade da alfa hélice • A hélice é comum porque nesse modelo as posições das ligações de H estão otimizadas: – Entre um H ligado ao NH2 e um O do COOH – Cada ligação peptídica participa de ligação de hidrogênio, conferindo estabilidade; • Para isso, todos os aminoácidos precisam ter o mesmo tipo de isomeria óptica (L ou D). 01/09/2017 5 Tendência dos aa’s em formar hélices • O grupo lateral interfere na capacidade do aminoácido em formar hélices: – Volume e forma de Asp, Ser, Thr e Cys desestabilizam se estiverem muito próximos; – Pro e Gly dificultam a formação de hélices; • Relações com o vizinho também são importantes; • Componentes amino a carbonil formam dipolo elétrico. Conformação β • Esqueleto estendido em forma de zigue-zague; • Folhas β paralelas e anti- paralelas: – Paralela: Φ = -119º; ψ = 113º – Anti-par: Φ = -139º; ψ = 135º • Quanto as folhas são próximas, os grupos R devem ser pequenos: – Teias e queratinas... Gly e Ala. Estruturas em β-folhas • β-propeller β-barril 01/09/2017 6 Voltas-β A presença de resíduos em voltas ou alças invertem a direção da cadeia Valores de phi e psi bem definidos Ramachandran - estruturas 2D Dicroismo circular (CD) • Uma assimetria estrutural em uma molécula leva a diferenças de absorção de luz polarizada; • A medida dessa diferença permite-nos ter uma ideia da estrutura secundária de uma proteína. 01/09/2017 7 Dicroismo circular (CD) Estrutura terciária (3D) • Arranjo tridimensional total de todos os átomos de uma proteína; • Alcance mais longo e dimensão total, quando comparado com 2D; • Segmentos distantes na estrutura 1D podem ser atraídos por interações fracas; • Algumas proteínas são formadas por mais de um complexo polipeptídico (quaternária); • Proteínas fibrosas e globulares. Proteínas fibrosas • Queratina, colágeno, fibroína: – Proteínas estruturais: força e elasticidade. • Insolúveis em água: aa’s hidrofóbicos (Ala, Val, Leu, Ile, Met e Phe); • Alfa queratina: cabelo, pelo, unhas, garras, penas, chifres, cascos e parte externa da pele; • Pontes dissulfeto estabilizam e dão mais resistências às cadeias. 01/09/2017 8 Colágeno • Tecidos conectivos: tendões, cartilagens: – Garante resistência. • Hélice específica (phi = -51º; psi = 153º); • Existem mais de 30 variantes do colágeno dependendo do tecido e da função. Fibroínas de seda • Folhas beta; • Rica em A e G: Alto empacotamento. • Ligações de H entre as cadeias B; • Não é elástica, mas é flexível. Proteínas globulares • Diversidade estrutural reflete diversidade funcional: – Dobramento gera estrutura compacta. • Teem partes em α-hélices e partes em β-folhas • Motivos estruturais – Padrão identificável; – Envolve elementos 2D e conexões entre eles. 01/09/2017 9 Classificação estrutural das proteínas Classificação estrutural das proteínas Estrutura quaternária • Dímeros, homodímeros, heterodímeros; • Trímero, tetrâmero; • Oligômero, multímero. 01/09/2017 10 • Condições diferentes das celulares levam as proteínas à desnaturação; • Perda da estrutura leva também à perda da função; • Calor, pHs extremos, temperatura (?), solventes orgânicos, detergentes. Desnaturação de proteínas • A sequência terciária é determinada pela sequência primária, certo? • As proteínas desnaturadas, portanto, podem voltar aos estados nativos através de renaturação, quando o estímulo é retirado. Desnaturação de proteínas Enovelamento proteico • Lento e gradual; • Diminuição da entropia até alcançar um estado estável; • Algumas proteínas se dobram de forma assistida pelas proteínas chaperonas.
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