Estrutura Tridimensional de Proteínas

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Estrutura Tridimensional de Proteínas
Nível de estruturas proteicas
Conformação espacial das proteínas
As proteínas não são traços rígidos porque suas ligações químicas podem realizar rotação;
A maioria das ligações químicas não são planares.
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.
Conformação nativa
Proteína dobrada em conformação funcional;
Dobramento espacial se dá principalmente por interações fracas – principalmente hidrofóbicas;
Resíduos hidrofóbios e ligações de hidrogênio;
Estabilidade estrutural:
Tendência a manter a conformação nativa;
Ligações dissulfeto são incomuns.
Ligações peptídicas
A ligação peptídica é rígida e plana. Isto ocorre devido a um caráter parcial de dupla ligação entre o carbono da carbonila e o nitrogênio da amina. Isso impede que ocorra rotação neste eixo. Por outro lado, ocorrem rotações nas ligações entre N-Cα (rotação φ) e entre Cα-C da carbonila (rotação ψ).
Ângulos torsionais, phi e psi
Responsáveis pela curvatura na estrutura da proteína;
Entre o C-α e o N (do NH2) e o C (do COOH);
Na teoria podem ter qualquer valor entre +180° e -180°.
Estruturas secundárias
Descreve o arranjo espacial dos átomos na cadeia principal;
Uma estrutura comum ocorre quando os ângulos diedros (phi e psi) permanecem quase iguais durante todo um segmento da proteína;
Tipos estáveis e recorrentes:
Hélices α;
Conformações β;
Voltas β;
Indefinida (loops, coils, turns);
Alfa-hélices
O arranjo mais simples que as proteínas podem assumir é um arranjo helicoidal;
Esqueleto polipeptídico fica 
enrolado em torno de um eixo 
imaginário;
Grupos R se voltam para fora 
do eixo.
Estabilidade da alfa-hélice
A hélice é comum porque nesse modelo as posições das ligações de hidrogênio estão otimizadas;
Para isso, todos os aminoácidos precisam ter o mesmo tipo de isomeria óptica (L ou D).
Tendência dos aminoácidos em formar hélices
O grupo lateral interfere na capacidade do aminoácido em formar hélices:
Tendência do resíduo em formar hélice;
Interações entre os grupos R;
Volumes dos grupos R adjacentes.
Conformação β
Esqueleto estendido em forma de zigue-zague;
Nas folhas β, as ligações de hidrogênio são formadas entre segmentos adjacentes da cadeia polipeptídica;
Voltas β: extremidades de dois segmentos adjacentes de folha β antiparalela. 
Estruturas em folhas β 
β propeller;
β barril
Dicroísmo circular (CD)
Uma assimetria estrutural em uma molécula leva a diferenças de absorção de luz polarizada;
A medida dessa diferença nos permite ter uma idéia da estrutura secundária de uma proteína.
Estrutura terciária
Arranjo tridimensional total de todos os átomos de uma proteína;
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;
Pontes dissulfeto estabilizam e dão mais resistências às cadeias.
Proteínas fibrosas
Podem ser compostas por alfa-hélices ou folhas-beta.
Proteínas globulares
Diversidade estrutural reflete diversidade funcional;
Dobramento gera estrutura compacta;
Tem partes em hélices-alfa e partes em folhas-beta;
Classificação estrutural das proteínas
Quatro classes de estruturas de proteínas:
Toda α;
Toda β;
α/β;
α + β.
Receptor acoplado à proteína G
Estrutura quaternária
De acordo com o número de subunidades: oligômero e multímero;
De acordo com o número de eixo: simetria cíclica ou diédrica.
Desnaturação de proteínas
Condições diferentes das células levam as proteínas à desnaturação;
Perda da estrutura leva também à perda da função;
Calor, pHs extremos, temperatura, solventes orgânicos, detergentes.
Renaturação de proteínas
A sequência terciária é determinada pela sequência primária;
Dessa forma, as proteínas desnaturadas podem voltar aos estados nativos através de renaturação, quando o estímulo é retirado.
Renaturação de proteínas
Procura por estabilidade; 
Chaperonas.
Enovelamento incorreto e vias de agregação
 
Acúmulo de proteínas mal enoveladas – stress de retículo endoplasmático rugoso (ribossomos);
Formação de agregados proteicos - doenças amiloidogênicas, como a doença de Alzheimer; 
A proteína PrPSSC sofre alteração na sua estrutura secundária onde há um grande aumento do conteúdo de folhas beta. Esta conformação alterada é resistente à proteólise e a outros agentes que afetam a maioria das proteínas e apresentam baixa solubilidade, o que explica sua tendência em sofrer agregação.