Associação não covalente entre proteínas

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LETICIA SAYURI SHIRAISHI - MEDICINA TXXXI - BCM1 - PROF HENRIQUE RAMOS
CITOESQUELETO
Com relação a associação não covalente entre
proteínas, podemos afirmar que quanto maior a
quantidade de ligações entre duas proteínas, mais
negativa será a variação de energia livre (ΔGº').
Com relação a associação não covalente entre
proteínas, podemos afirmar que quanto mais
negativa for a variação de energia livre (ΔG°),
mais estável será esta associação.
Ainda sobre a associação não covalente entre
proteínas, é possível afirmar que a quantidade de
ligações estabelecidas entre duas proteínas está
diretamente relacionada à estrutura tridimensional
destas moléculas.
Quanto maior a quantidade de interações
químicas entre as proteínas, maior será o valor da
Keq
podemos afirmar que quanto maior a
concentração de proteínas A e proteínas B, maior
será a velocidade (taxa) de associação.
Quanto maior a concentração de AB, maior será
a velocidade de dissociação.
Observando a imagem acima, podemos afirmar
que conforme as proteínas A se associam a
proteínas B, a velocidade (taxa) de associação
entre estas proteínas vai se tornando cada vez
menor, ao passo que a velocidade de
dissociação vai se tornando cada vez maior.
Conforme A se associa a B, as concentrações de
A e B diminuem e, consequentemente, a
velocidade de associação também diminuirá
Concentração crítica: a concentração de proteinas
A (livre em solução) e proteínas B (livres em
solução), quando a taxa de associação for igual à
taxa de dissociação
A concentração crítica é a concentração de
proteínas não associadas em solução de tal forma
que a taxa de associação (Ton) é igual à taxa de
dissociação (Toff). Ou seja, equilíbrio.
Analisando a imagem ao lado, é correto afirmar
que a velocidade (taxa) com que proteínas A se
ASSOCIAM a proteínas B é igual a: Ton = kon .
[A] . [B]
É correto afirmar que a velocidade (taxa) com
que proteínas A se DISSOCIAM de proteínas B
é igual a: Toff = koff . [AB]
Proteínas que compõem o citoesqueleto:
alfa-actina (microfilamentos de actina),
alfa-tubulina/ beta-tubulina (microtúbulos) e
filamentos intermediários( alfa- queratina)
MICROFILAMENTOS DE ACTINA
● determinam a forma e a superfícies celular;
● desempenham importante função durante a
contração muscular;
● constituído pela associação de subunidades
solúveis de alfa-actina
● Actina G - actina globular (terciária)
● Actina F - actina filamentosa
(quaternária)
microfilamentos de actinas: associação de
alfa-actina, actina F
Monômero de alfa-actina
MICROTÚBULOS
● Determinam o posicionamento de organelas
● Direcionam o transporte de vesículas
● Participam do processo de divisão celular
● Responsáveis pelo movimento de cílios e
flagelos
● Constituídos pela associação de subunidades
solúveis de alfa-tubulina e beta- tubulina
Heterodímeros de alfa-tubulina e beta-tubulina
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
● Confere resistência mecânica às células
● Constituídos pela associação de subunidades de
proteínas fibrosas ( naturalmente insolúveis)
● Encontram Se associados a desmossomos (são
mais resistentes do que a junção de adesão
individualmente, o cinturão de adesão é forte
pois é um conjunto de inúmeras junções ) e
hemidesmossomos
● A alfa-queratina é um exemplo de proteínas
fibrosas que participa da constituição de
filamentos intermediários
A característica fibrosa das proteínas dos
filamentos intermediários confere a estes
componentes uma maior resistência
O desmossomos é mais forte pois está associado
a filamentos intermediários, enquanto a junção de
adesão a ancoragem é feita por actina, o polímero
de alfa-actinas (globulares) é mais frágil que um
polímero de alfa-queratinas (fibrosa).
Quando comparados individualmente o
desmossomos tem uma força maior, entretanto,
comparando um cinturão como um todo as
junções de adesão são mais fortes.
DINÂMICA DO CITOESQUELETO
● A associação de proteínas ocorre através de
interações não-covalentes.
Maior concentração crítica é de AB
O maior Keq é entre AD
Estar no equilíbrio não quer dizer que teremos a
mesma quantidade, Glicose + ATP = Glicose 6-
P + ADP (Irreversível) porque no equilíbrio a
[glicose -6 ] é muito maior que [glicose]
Constante de equilíbrio: K1<K2<K3
Concentração crítica: C1>C2>C3
Velocidade de associação: Von 1<Von 2<Von 3
velocidade de dissociação: Vof 1> Vof 2> Vof 3
Quanto maior a quantidade de interações, maior
será a facilidade das proteínas se associarem.
Maior será a velocidade de associação (tempo
0). Maior será a constante de equilíbrio. Menor
será a concentração crítica.
AS INTERAÇÕES ENTRE PROTEÍNAS
DEVEM RESPEITAR UMA CONSTANTE DE
EQUILÍBRIO
● A associação de proteínas ocorre através
de interações não-covalentes (ligação de
hidrogênio, iônica e hidrofóbicas).
taxa de associação
taxa de dissociação
CONCENTRAÇÃO CRÍTICA
● Concentração crítica é a concentração de
subunidades livres no equilíbrio químico
● Em outras palavras, é quando a concentração
de subunidades livres foi reduzida ao ponto de
não haver mais crescimento de polímero.
Quanto menor for a concentração crítica, maior
será a dimensão do polímero
TAXA DE NUCLEAÇÃO
● Pequenos oligômeros podem se associar,
espontaneamente, porém são instáveis e se
dissociam rapidamente
● Esta instabilidade cria uma barreira cinética para
a nucleação
Hidroxiureia => diminui HbS (dificulta a formação de
uma quantidade mínima de associações) e
aumenta a HbF.
● Células possuem proteínas e complexos
enzimáticos que catalisam a nucleação em
locais específicos. conforme a necessidade
EXTREMIDADES (+) VS. EXTREMIDADES (-)
● Alterações conformacionais que ocorrem nas
subunidades, conforme elas interagem entre si,
acarretam em taxas de crescimentos distintas,
em cada extremidade.
Tanto actina como microtúbulos crescem com +
rapidez em uma das extremidades do polímeros.
INSTABILIDADE DINÂMICA EM MICROTÚBULOS
alfa-tubulina + beta-tubulina = heterodímero
alfa/beta tubulinas
Tanto alfa-tubulina, como beta-tubulinas, possuem
um GTP ligado a elas
Quando um heterodímero de alfa/beta-tubulina se
associa a um feixe de microtúbulos, a beta- tubulina
sofre mudanças conformacionais que fazem com
que esta proteína adquira atividade catalítica de
hidrólise de GTP em GDP+P inorgânico
Livre em solução, beta-tubulina não possui
atividade catalítica.
A alfa-tubulina jamais catalisa GDP
Quando beta-tubulina está
associada a GTP, a conformação
da proteína é tal que haverá uma
maior quantidade de interações
intermoleculares.
A hidrólise de GTP em GDP
acarreta, portanto, em perda de
parte destas interações
intermoleculares.
Forma T
➔ menor contração crítica
➔ maior Keq
➔ maior Ton
➔ menor Toff
Forma D
➔ maior concentração crítica
➔ menor Keq
➔ menor Ton
➔ maior Toff
Após a hidrólise fica menos favorável para
polimerização
se não houve essa hidrólise de gtp em gdp,
teríamos apenas a forma T, e não teríamos a
instabilidade dinâmica, é teríamos uma situação
análoga à falciforme
Qual a importância da hidrólise de GTP em GDP
por beta-tubulina, quando associada a um feixe de
microtúbulos? Esta hidrólise faz com que a célula
tenha total controle sobre a dinâmica dos
microtúbulos. Caso não houvesse essa hidrólise,
teríamos apenas a forma T, cuja dinâmica é tal que
o microtúbulo teria grandes dimensões e, além
disso, a célula não conseguiria encurtar o polímero
Capa de GTP: Se a entrada de novos
heterodímeros alfa;beta- tubulina (forma T) for mais
rápida do que a taxa de hidrólise de GTP em GDP
pela subunidade previamente, teremos uma CAPA
DE GTP.
A capa de GTP faz com que o microtúbulo possa
atingir grandes dimensões
Quando a célula, porém, retarda a entrada de uma
nova forma T e a hidrólise de GTP ocorrer antes da
entrada de um nova forma T, perde-se a capa de
GTP e ocorre o que chamamos de CATÁSTROFE
de microtúbulos.
Interferir na catástrofe seria citotóxico - agentes
quimioterápicos, por exemplo.
Sem a catástrofe teríamos doença falciforme
TREADMILLING, PROCESSO PREDOMINANTE
EM ACTINA
● Treadmilling ocorrerá quando subunidades
solúveis de alfa-actina(forma t), são adicionadas
à extremidade (+) a uma taxa (velocidade) igual
à taxa de remoção de subunidades de
alfa-actina (forma D), a partir da extremidade (-)
Enquanto houver capa de ATP, o microfilamento
de actina poderá crescer. Com a perda da capa
de ATP, haverá o desmanche do filamento de
actina.
A extremidade (-) de microtúbulos fica sempre
ligada ao centrossomo e, portanto, nos
microtúbulos não há entrada nem saída de
heterodímeros pela extremidade (-)
Treadmilling somente ocorre em actina pois este
filamento possui ambas as extremidades livres.
Ocorre quando a adição de novas formas T na
extremidade +
Qualquer fármaco que atue sobre a dinâmica do
citoesqueleto é potencialmente citotóxico
PROTEÍNAS ACESSÓRIAS DE MICROTÚBULOS
COMPLEXO GAMA-TuRC
● Promove a nucleação da montagem,
permanecendo associado à extremidade (-)
● A nucleação de microtúbulo ocorre a partir dos
centrossomos
centrossomo = centríolos + matriz coloidal
proteínas acessórias - é estável e fornece um
início a polimerização de microtúbulos
ESTATIMINAS
● Estatiminas são proteínas que se associam a
subunidades de alfa/beta-tubulinas, livres em
solução, impedindo ques estes heterodímeros se
associam a um microtúbulo
Quando você atrasa a entrada de dímeros, você
induz a catástrofe
MAPs: MAP, MAP-2, TAU
● São proteínas que se associam a
microtúbulos, estabilizando-os
individualmente e/ou em feixes
Importância das MAPs
As proteínas MAP-2 e TAU são fundamentais
para estabilizarem os feixes de microtúbulos em
neurônios
Doenças neurodegenerativas estão relacionadas
à incapacidade destas proteínas em
organizarem os feixes microtúbulos, acarretando
em emaranhados insolúveis, estresse celular e
morte neuronal.
CINESINA-13
● Aumenta a dissociação catastrófica na
extremidade (+)