Resumo - Bioquímica: Aminoácidos em proteínas

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Sequência primária determina dobras e interação da ptna
Propriedades gerais dos aminoácidos
grupo ácido carboxílico + amino + carbono a e configuração L + hidrogênio + cadeia lateral (variável)
Zwitterions em solução (amino positivo e carbox. negativo)
ligações peptídicas em ptnas numa cadeia polipeptídica
Classificação pelas prop. químicas da c. lateral
polaridade (carregado, apolar, polar não carregado)
estrutura (alifático, cíclico, aromático)
Hidrofóbicos apolares: alanina, valina, leucina, isoleucina, fenilalanina e metionina
efeito hidrofóbico○
•
Polares não carregados: serina, treonina, tirosina, asparagina e glutamina
pontes de hidrogênio○
•
Cisteína forma pontes dissulfeto (gp. sulfidrila)•
Ácidos
Negativos (aspartato e glutamato)○
Positivos (lisina, arginina, histidina)○
Formam ligações iônicas entre si
•
Carga determinada pelo pKa•
Substituição de aa na estrutura primária
Muitas ptnas existem como polimorfismos (hb)
HbF e HbA
Modificações pós-tradução: aa que sofrem fosforilação, oxidação, carboxilação etc catalisadas por enzimas após 
codificados por DNA
Sala de Espera
Will Sichel 17 anos
Dor grave lombar, abdome e pernas
dois dias de náusea/vômitos (gastrenterite)
Anemia falciforme com 3 anos
já internado por crises vaso-oclusivas
Hb = 7,8g/dL (ref: 12-16)
Hematócrito (vol. de células) = 23,4% (ref: 41-53%)
Bilirrubina sérica = 2,3mg/dL (ref: 0,2-1mg/dL)
Raio-X = cálculos na vesíc. biliar
Excreção crônica de bilirrubina para bila (deposição de cristais)
Cal Kulis 18 anos
dor grave flanco esq.
urina vermelho-marrom
cristais hexagonais de cistina
raio-x = pedras em ambos os rins
Di Abietes Diab. melito tipo I
Injeções subcutânea regular 2 vezes insulina bovina
Trocada para sintética humana
Trocada por Humalog mix 75/25
Ann Jeina 54 anos
história de p. sang. alta e alto colesterol
aperto e pressão no peito após discussão
+ falta de ar, suor, tontura
infarto agudo da parede cardíaca anterior (angina pectoris)
amostra enviada ao lab 
nível de creatina-quinase e fração músculo-cérebro da CK
I. Estrutura geral dos aminoácidos
Todos a-aminoácidos
grupo amino + carbono a + cadeias laterais
em pH 7,4
grupo amino positivo
pKa de +-9,5
carboxílico negativo
pKa de +-2
Aminoácido em Zwitterion: carga tanto neg quanto posit
Todos L-aminoácidos (grupo amino p/ esquerda)
exceto glicina (não quiral)
Formas L são as únicas em humanos
Representação de Fischer
Preto p/ fora
Cinza p/ dentro
Unidos por ligações peptídicas
Cadeias laterais interagem com outro aa da própria cadeia ou de outro peptídeo para formar ligações 
Resumo - Bioquímica: Aminoácidos em proteínas
 Página 1 de Medicina 
Cadeias laterais interagem com outro aa da própria cadeia ou de outro peptídeo para formar ligações 
hidrofóbicas, eletrostáticas, de hidrogênio ou dissulfeto
Abreviaturas dos aminoácidos
Alanina Ala A
Arginina Arg R
Asparagina Asn N
Aspartato Asp D
Cisteína Cys C
Glutamato Glu E
Glutamina Gln Q
Glicina Gly G
Histidina His H
Isoleucina Ile I
Leucina Leu L
Lisina Lys K
Metionina Met M
Fenilalanina Phe F
Prolina Pro P
Serina Ser S
Treonina Thr T
Triptofano Trp W
Tirosina Tyr Y
Valina Val V
II. Classificação da Cadeia Lateral dos Aminoácidos
De acordo com polaridade e estrutura
Duas características úteis
pKa e índice hidropático
qto maior hidropático, maior tendência a se agrupar com outras apolares
A. Aminoácidos alifáticos, apolares
Glicina mais simples → Não se encaixa bem em nenhuma classificação
Alanina, valina, leucina e isoleucina = cadeias laterais apolares e alifáticas 
alto índice hidropático
formação de núcleos hidrofóbicos dentro das ptnas
+ associação por Van Der Waals
Papeis de prolina e glicina
Prolina tem um anel rígido
Causa dobra no esqueleto peptídico
Glicina tem a menor cadeia lateral
Menor impedimento estérico
Com frequência encontrada em dobras ou cadeias de ptnas fibrosas
B. Aminoácidos aromáticos
Fenilalanina
estrutura muito apolar e hidrofóbica
anéis se empilham um sobre os outros
Tirosina
Grupo hidroxila do fenil pode realizar lig. hidrogênio
Mais polar e hidrofílica
Triptofano
Anel indol com nitrogênio para pontes hidrogênio
mais polar que fenilalanina
C. Aminoácidos alifáticos, polares, sem carga (não-ionizados)
Grupo amida: asaparagina e glutamina•
Grupo hidroxila: Serina e treonina•
Encontrados na superfície de proteínas globulares hidrossolúveis
Cisteína as vezes incluída nessa classe outras vezes na classe dos que contém enxofre
D. Aminoácidos contendo enxofre
Cisteína
grupo sulfidrila pKa 8,4
predominantemente não dissociada/sem carga em pH fisio
pode formar ponte dissulfeto com outra cisteína e formar cistina
papel em manter cadeias polipeptídicas/regiões diferentes unidas
Metionina
apolar
lateral grande, pesada e hidrofóbica
não contém sulfidrila e não forma ligações dissulfídicas
habilidade em transferir grupo metila do enxofre para outros compostos
E. Aminoácidos ácidos e básicos
Aspartato e glutamato
grupo carboxílico negativo em pH fisio
Histidina, lisina, arginina (aa básicos)
lateral com nitrogênio que pode ser protonado (positivo) em pH fisio ou menos
histidina com anel imidazol com N
 Página 2 de Medicina 
histidina com anel imidazol com N
lisina amino primário no carbono 6 ou E (a, B, y, s, E)
arginina tem grupo guanidina
Cargas positivas (básicos)
Permite ligações iônicas com grupos negativos (como aa ácidos ou fosfato de doenzimas)
Lisina e arginina frequentemente formam com fosfato do ATP
+ pontes de hidrogênio e pontes salinas com Na+
Em pH baixo, todos tem prótons 
grupos amino positivos e carbox. zero
Ponto isoelétrico: ponto do pH onde carga é zero
moléculas não migram para polos (positivo - cátodo; negativo - ânodo)
Aa ácidos perdem um próton dos ác. carbx. em pH de +-4
em fisiológico são negativos
cisteína e tirosina pKas 8,4 e 10,5: sem carga em fisiológico
lisina e arginina pKa > 10: positiva no pH fisio
histidina pKa ~6: apenas parcialmente positiva
Nas ptnas, só cadeias laterais e extremidades têm prótons dissociáveis
ligações peptídicas dos ácidos carbox e amino impede dissociação
III. Variações na estrutura primária
Varia entre indivíduos, tecidos e estágio de desenvolvimento
São toleradas se confinadas em regiões variantes (não-críticas)
se conservativas (substituem aa similar)
se conferem vantagem
Região hipervariável: se muitos resíduos diferentes tolerados em certa região
A. Polimorfismo na estrutura de proteína
Uma ptna defeituosa difere dos alelos mais comuns por tão pouco quanto um único aa que é uma substituição não-
conservativa.
Polimorfismo: Variantes que ocorrem com frequência
Quase um terço dos loci genéticos parece ser polimórficos
Se variação ou polimorfismo aumenta mais de 1% é considerada estável
Alelo falciforme é exemplo de estável (mantido por heterozigotos em locais de malária)
B. Famílias e superfamílias de proteínas
Ptnas Homólogas: mesma ancestral
Se estrutura e função similares: parálogas
Evolução divergente
Parálogos são considerados ptnas diferentes com nomes diferentes (diferem nas funções)
Ex: Mioglobina e hemoglobina
Apenas 15 resíduos invariantes presentes na mioglobina, cadeia a e cadeia B da hemoglobina
C. Variações teciduais e de desenvolvimento na estrutura de proteínas
Isoformas: proteínas com a mesma função
se são enzimas: isoenzimas
catalizam as mesmas reações
mas propriedades e estrutura de aa um pouco diferentes
1. Variação de desenvolvimento
da Hemoglobina
Isoenzima fetal: HbF
afinidade maior com O2
vantagem no ambiente de pouco O2 embrionário
Isoenzima do adulto: HbA
2. Isoformas teciduais específicas
diferem um pouco na estrutura primária mas conservam funções
Creatina-quinase (CK)
Duas subunidades
forma M produzida no esquelético
forma B produzida no cérebro
coração produz ambos, heterodímero MB
vantagem desconhecida
mas úteis para diagnóstico de lesão tecidual
Proteínas envolvidas na resposta à hormônios
adenil-ciclase: catalisa síntese de AMPc (monofosfato de adenosina cíclico)
nove isoformas diferentes
auxiliama célula a responder de formas diferentes ao mesmo hormônio
sequência homóloga de 50%
região de síntese com 93%
D. Variações entre espécies na estrutura primária da insulina
Substituições na bovina e porcina ocorrem em aa que não afetam atividade
mas podem gerar respostas imuno em humanos
usado por anos no tratamento de diabetes melito
IV. Aminoácidos modificados
Enzimas que add grupos químicos, oxidam ou modificam de outra forma
Alteraçoes chamadas de pós-tradução
Para que aa possam ter função regulatória, dirigir ou ancorar ptnas nas membranas, aumentar a associação 
com outras ptnas ou marcar para degradação
A. Glicosilação
Oligossacarídeos ligados a N são encontrados ligados a proteínas da superfície celular
protegem as células de proteólise e ataques imunes
Ligações O-glicosídicas são comuns para ligar oligos. a grupos hidroxila de serina ou treonina em ptnas secretadas
glicogênio é ligado por O-glic. a tirosina
Hemoglobina HbS de Will Sichel:
Alelo falciforme em heterozigotos fornece 
proteção contra malária
em homozigotos, células sanguíneas 
vermelhas alteram forma de foice sob baixa 
PO2 → tecidos
crise vaso-oclusiva
Na comparação lê-se da esquerda para direita
da porção aminoterminal para 
carboxiloterminal
Homólogos
Ortólogos: de diferentes espécies mas com 
ancestral comum
ex: insulina humana e porcina
retém função
Parálogos: relacionados por duplicação do 
genoma dentro de espécie
ex: hemoglobina e mioglobina
função varia (pode ou não estar 
relacionada com original)
Infarto do miocárdio: 
Lesão de membrana e enzimas liberadas para 
o sangue
Concentração de CK usado para determinar 
se houve infarto
ref: 38-174 U/L
Ann Jeina: 182
apenas levemente elevado
típicos da fase intermediária 
seguinte
Variações de estrutura podem ser usadas para 
desenvolver relações ancestrais em árvores 
filogenéticas
Quanto mais similar a sequência de aa de 
uma ptna ortóloga, mais próxima a relação 
entre as espécies
Resíduos de aa em regiões variáveis podem 
alertar sistema imune
Hoje, insulina sintética HUMULIN com 
custo mais baixo
Menos rejeição
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glicogênio é ligado por O-glic. a tirosina
B. Acilação ou prenilação de lipídeos
Lipídio covalentemente ligado que interage com membrana
Palmitoil C16 geralmente ligado à ptnas de membrana (plasmática)
Miristil C14 ligado às vesiculas intracelulares
Farnesil C15 ou geranil-geranil C20 chamados de isoprenóides
ligação éster a um resíduo de cisteína em certas ptnas de membrana
envolvidos em regulação
C. Modificação regulatória
Fosforilação
de grupo OH em serina, treonina ou tirosina
introdução de grupo grande, pesado e negativo (pode alterar atividade)
Acetilação
resíduos lisina nas histonas de cromossomos
altera interação com fosfato negativo
ADP-ribosilação
transferência de ADP-ribose do NAD+ para arginina, glutamina ou cisteína
D. Outras modificações pós-tradução de aa
Carboxilação do carbono Y do glutamato (C4) → em ptnas de coagulação → importante para ligação do coágulo à 
superfície
Mediada por íons cálcio
Colágeno contém aa hidroxiprolina (oxidado)
fornece grupo polar extra (+ ligações de H)
E. Selecocisteína
aa incomum 
incluído na ptna durante sintese
não após
Doenças Discutidas
Doenças Genética ou 
ambiental
Comentários
Anemias 
falciforme
Genética Substituição na sexta posição da cadeia B da hemoglobina (ácido glutâmico → 
valina)
Dor difusa de oclusão de pequenos vasos
Lesão por isquemia ou hipoxia
tratamendo com hidroxiuréia (aumenta produção de hbF)
HbF não sofre alteração na forma
Cistinúria Genética Incapacidade de tranportar cisteína nos túbulos renais
Acumulação no fígado e formação de pedras
Lisina, arginina e ornitina muitas vezes também afetados
Tratamento com redução de dieta de metionina
Volume de líquidos deve ser aumentado
Alcalinização crônica da urina
Quebra sônica para cálculos
Diabetes tipo 1 Ambos O uso de insulina sintética permite que injeções sejam feitas minutos antes do 
consumo de refeições com carbo
Não mais horas antes
Infarto do 
miocárdio
Ambos Liberação de isoenzimas específicas do coração é diagnóstico
Além de CK, mioglobina sérica e forma cardíaca da troponina T também 
são analisados
Referência: Bioquímica MARKS. 2ed. C6
Adenil-ciclase é modificada pós-tradução
cadeia oligossacarídea ligada na porção 
externa da proteína
algumas com resíduos de serina que podem 
ser fosforilada por um proteína-quinase
Bactérias que possuem toxinas ADP-
ribosiltransferases:
cólera A-B, coqueluche, toxinas diftéricas
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