Estrutura e função de proteínas-UFLA prof silvana

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Silvana Marcussi
Estrutura e Função de Proteínas
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Proteínas são polímeros lineares de aminoácidos (ligações peptídicas) 
resíduo: cada aa perde 1 átomo de H de seu grupo amino e a parte hidroxila de seu grupo carboxila.
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Proteínas
Oligopeptídeo (12 a 20)/ Polipeptídeo (> 20)
Cadeias polipeptídicas
 1 cadeia polipeptídica – proteína monomérica
 mais que uma – proteína multimérica.
- Homomultímero – 1 tipo de cadeia.
- Heteromultímero – 2 ou mais tipos de cadeias.
Hemoglobina: heterotetramero (2 cadeias alpha e 2 beta).
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 Resíduo da extremidade que exibe grupo amino = N-terminal.
 Resíduo da extremidade que exibe grupo carboxila = C-terminal.
 Ligações covalentes – peptídicas e dissulfeto (estrutura primária).
 Ligações não covalentes – ligações de H, e interações hidrofóbicas, de van der Waals e iônicas (estruturas secundária, terciária e quaternária).
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 Diferem em tipos de aa e quantidade de cada um deles. 
 Somente por aa – proteínas simples.
 Contém componentes químicos associados (Grupo prostético) proteínas conjugadas (glicoproteína, lipoproteína, fosfoproteína, metaloproteína, hemoproteína).
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 Arranjos particularmente estáveis dos resíduos (estrutura secundária)  - hélice; folha -  e dobra - .
 Dobramento tridimensional (estrutura terciária).
 Arranjo espacial de 2 ou mais subunidades polipeptídicas (estrutura quaternária).
A estrutura primária determina o dobramento em uma estrutura tridimensional característica e isso determina sua função.
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 Proteínas fibrosas: cadeias polipeptídicas em arranjos de folhas ou feixes (fornecem suporte e proteção), colágeno (ossos, tendões, pele e ligamentos) e queratina (unhas, cabelos, penas e bicos).
 Proteínas globulares: cadeias enoveladas em formas esféricas ou globulares (enzimas e proteínas regulatórias). 
 Estrutura supersecundária: Motivos (“Motifs”), dobras (“folds”), são arranjos particularmente estáveis de diversos elementos de estrutura secundária e das conexões entre eles.
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 Para elucidação da estrutura e caracterização funcional é preciso ter a proteína pura: 
 Cromatografias (tamanho, carga, afinidade).
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Cromatografia
de Troca Iônica
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Cromatografia
de Filtração em gel
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Cromatografia
de Afinidade
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PAGE
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 Focalização isoelétrica - (pI): mistura de ácidos e bases orgânicos de baixo peso molecular (anfólitos) sob a ação de campo elétrico ao longo de um gel /estabelecendo um gradiente de pH.
 As proteínas migram no gel até alcançar a região pH = pI
 A carga líquida de cada proteína neste ponto é zero e elas param de migrar.
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 Eletroforese bidimencional: focalização com SDS-PAGE. 
 Gel de focalização é posto sobre o SDS, separando as proteínas de mesmo pI e Mr diferentes, e as de mesmo Mr e pI diferentes. 
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 Sequenciamento de polipeptídeo – Degradação de Edman – marca e remove apenas o N-terminal.
O peptídeo reage com fenilisotiocianato e o resíduo é removido na forma do derivado feniltioidantoína. 
 N-terminal é removido e identificado, deixando um novo N-terminal exposto podendo ser também marcado e removido.
 Sequenciador de proteínas (> 50 resíduos).
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 Pontes dissulfeto podem ser rompidas: 
 oxidação com ácido perfórmico produzindo 2 resíduos de ácido Cistéico.
 redução com ditiotreitol (DTT) ou β-mercaptoetanol que forma resíduos de Cys devendo seguir com carboxilação pelo iodoacetato evitando que as ligações dissulfeto se refaçam.
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 Clivagem peptídica por proteases: catalisam a clivagem hidrolítica de ligações peptídicas 
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 Proteínas não são rígidas podendo mudar de conformação na presença de um ligante.
 Interações covalentes: forças mais importantes para a estabilidade da estrutura específica de cada proteína.
 Proteína nativa: quando está em qualquer de suas conformações enoveladas funcionais.
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Desnaturação: perda da estrutura tridimensional suficiente p/ causar perda da função.
 Calor (afeta interações fracas, principalmente ligações de H); 
 pH, solventes orgânicos (álcool e acetona);
 outros solventes: uréia e cloridrato de guanidíneo;
 Detergentes.
 Renaturação (chaperoninas): proteínas que interagem com polipeptídeos parcialmente ou inadequadamente enovelados, facilitando as vias corretas de enovelamento.
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Funções das Proteínas
Enzimas – Ribonuclease.
Proteínas reguladoras – Insulina.
Transportadoras e armazenadoras – Hemoglobina, albumina, lipoproteínas, ferritina.
Sustentação e Estruturais – Colágeno, elastina, queratina.
Contrácteis - Actina, Miosina.
Imunidade – anticorpos e complemento.
Impulsos nervosos – receptores (rodopsina na retina).
Controle de crescimento – fatores de crescimento e hormônios.
Coagulação – trombina, plasminogênio.
Nutrição – caseína, albumina.
Toxinas - toxinas botulínica e diftérica, veneno de cobra, ricina. 
Proteínas exóticas – Anti-congelante em peixes.
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 Enzimas: ligam-se a outras moléculas (substratos) e as transformam quimicamente (catalisam reações).
 Sítio de ligação: sítio catalítico.
 Podem apresentar diferentes formas induzidas pela ligação de moduladores (passam de formas mais ativas a menos ativas).
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 Evolução de animais multicelulares: proteínas capazes de transportar e armazenar oxigênio.
 Ferro: incorporado a um grupo prostético (heme) ligado a uma proteína (hemoglobina e mioglobina).
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 Hemoglobina: transição de um estado de baixa afinidade pelo O2 (estado T) para um estado de alta afinidade pelo O2 (estado R) a medida que aumenta o número de O2 ligados a ela.
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 Hemoglobina: transporta H+ e CO2 (produtos da respiração celular), dos tecidos para pulmões e rins (excretados).
 CO2 é hidratado = bicarbonato (reação catalisada pela anidrase carbônica).
 hidratação do CO2 → ↑ H+ e consequente ↓ pH.
 Ligação de O2 pela hemoglobina é influenciada pelo pH e pela [ CO2 ].
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 A ligação de H+ e CO2 é inversamente proporcional a ligação de O2. 
 ↓ pH e ↑ [ ] CO2 nos tecidos periféricos, a ligação de H+ e CO2 leva a baixa afinidade da hemoglobina pelo O2 e sua liberação nos tecidos.
 Capilares do pulmão, excreção de CO2 e elevação de pH, ↑ afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, ligando mais O2 para transportar para os tecidos.
 Fisiologista Christian Bohr: efeito de Bohr
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 2,3 bifosfoglicerato: regula a ligação da hemoglobina ao O2.
 altitudes elevadas ou pessoas com hipóxia: ↑ [ ] desta enzima que se liga a desoxihemoglobina, ↑ liberação de O2 nos tecidos.
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 Anticorpos ou Imunoglobulinas (30% das proteínas do plasma) produzidos por linfócitos B: 
- ligam a bactérias, vírus ou macromoléculas, marcando-os para serem destruídos.
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 Especificidade anticorpo/ antígeno: resíduos de aa dos domínios variáveis.
 Policlonais: produzidos por muitos linfócitos B diferentes respondendo a um mesmo antígeno (ex: proteína injetada em animal).
 Monoclonais: produzidos por uma população de linfócitos B idênticos (clones), anticorpos homogêneos e todos reconhecem o mesmo epitopo. 
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 Epítopo: estrutura característica na superfície do antígeno e reconhecida pelo anticorpo ou receptor de cél. T.
 Células apresentadoras de antígeno: possuem o complexo principal de histocompatibilidade (MHC) que liga a um antígeno para que este seja apresentado.
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 Célula T complexada a células infectada, expressa receptores para as proteínas sinalizadoras (interleucinas).
 Célula T assassina: liberam perforina, liga a membranas de células alvo, formando poros e levando-as à morte.
 Linfócitos T: proteínas de superfície que reconhecem células infectadas (marcadas para morrer) ou parasitas.
 Linfócitos T auxiliadores: sintetizam proteínas sinalizadoras chamadas citocinas (ex: interleucinas que estimulam a proliferação de células T e B).
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 Células B: secretam anticorpos que ligam aos antígenos recrutando cerca de 20 proteínas
celulares (Sistema Complemento).
	- Destroem capas de vírus.
	- Produzem poros na parede celular de bactérias. 
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Elisa
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 Agregados de proteínas motoras: alimentados por energia resultante da hidrólise de ATP.
 Base da contração muscular;
 Migração de organelas ao longo de microtúbulos;
 Rotação dos flagelos das bactérias;
 Movimento de certas proteínas ao longo do DNA. 
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 Miosina e actina: passam por interações transitórias e deslizam uma sobre a outra causando a contração. 
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Proteínas: componentes essenciais para a vida
Referências
- Reginald Garrett and Charles Grisham. Biochemistry, 2ª edição. 
 David L. Nelson e Michael M. Cox. Lehninger Princípios de bioquímica, 3ª edição. 
- Donald Voet, Judith G. Voet e Charlotte W. Pratt. Fundamentos de bioquímica.