I 20 aminoacidi delle proteine.

Modificazioni covalenti delle catene laterale degli aminoacidi.

NB:

R-OH ⇆ R-O-Pi

Ser-O-Pi

Thr-O-Pi

Tyr-O-Pi

R-Ⓟ

Importanti derivati degli aminoacidi.

Proprietà degli aminoacidi presente nelle proteine

pKa pKa pKa massa frequenza

α-COOH α-NH3+ catena lat. (dalton) (mol %)

Alanina 2.3 9.7 - 71 9.0Arginina 2.2 9.0 12.5 156 4.7Asparagina 2.0 8.8 - 114 4.4Acido aspartico 2.1 9.8 3.9 115 5.5Cisteina 1.8 10.8 8.3 103 2.8Glutamina 2.2 9.1 - 128 3.9Acido glutammico 2.2 9.7 4.2 129 6.2Glicina 2.3 9.6 - 57 7.5Istidina 1.8 9.2 6.0 137 2.1Isoleucina 2.4 9.7 - 113 4.6Leucina 2.4 9.6 - 113 7.5Lisina 2.2 9.0 10.0 128 7.0Metionina 2.3 9.2 - 131 1.7Fenilalanina 1.8 9.1 - 147 3.5Prolina 2.0 10.6 - 97 4.6Serina 2.2 9.2 - 87 7.1Treonina 2.6 10.4 - 101 6.0Triptofano 2.4 9.4 - 186 1.1Tirosina 2.2 9.1 10.1 163 3.5Valina 2.3 9.6 - 99 6.9

Ossidazione della cisteina: la possibilità di formare un legame disolfuro (ponte disolfuro).

Cys-SH

Cys-S―S-Cys

Sequenza dell’insulina bovina

Ponte disolfuro:

intercatena

intracatena

Struttura delle proteine: I quattro livelli.

La struttura Primaria: la sequenza degli aminoacidi (della catena lineare)

Ogni proteina ha una sequenza unica e precisamente definita

La struttura Secondaria: schemi regolari di ripiegamento della catena

α-elica, foglietto β, etc.

La struttura Terziaria: la struttura tridimensionale di un intero polipeptide

Proteine composte da due o più polipeptidi (subunità):

La struttura Quaternaria: la disposizione spaziale delle subunità

Il legame peptidico (ammidico): -CO─NH-

parziale carattere di doppio legame (planare, rigido)

normalmente conformazione trans (ingombro sterico)

Struttura primaria

Struttura secondaria: foglietto β

Stabilizzato tramite legami idrogeno tra le cateneDue possibilità:

(a) parallelo

(b) antiparallelo

Foglietto β

Forma più o meno piatta o pieghettato (ondeggiante)

Quasi sempre una certa distorzione (avvolgimento) lungo l’asse delle catene

Un foglietto β contiene da 2 a 12 catene (media intorno a 6)

Ogni catena contiene fino a 15 aminoacidi (media 6)

Esempio di foglietto β

(A) Modello molecolare

(B) Modello schematico

(C) Modello B rotato 90°

Struttura secondaria: α-elica

Stabilizzato tramite legami idrogeno dentro la catena

3,6 residui per giro (passo = 3,6)

in giallo:

residui laterali

Proteine fibrose: ruoli strutturali in cellule e tessuti animali

miosina (muscoli)

fibrina (coaguli di sangue)

α-cheratina (capelli)

collageno (tendine, tessuto connettivo, cartilagine)

β-cheratina (piume, scaglie)

fibroina (seta)

elastina (tessuto estensibile, legamenti, vasi sanguigni)

α-Eliche avvolte (superavvolte). La lunghezza può superare 100 nm (0.1 µm)

α-Cheratina

Nei capelli esposti a acqua calda (vapore) le α-cheratine cambiano strutture, diventano una forma β estesa.

Con un composto riducente è possibile aprire i ponti disolfuro, piegare i capelli, e riossidare le cisteine creando ponti disolfuro in posizioni nuovi. I legami covalenti mantengono la piega dei capelli in modo permanente.

Fibroina: fibre della seta (baco da seta, ragni)

(Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-Gly)n

Filiera di ragno

Collageno non è un α-elica. Sequenza: -(Gly-Xxx-Pro)- oppure -(Gly-Xxx-Hyp)-

Solo 3 residui per giro; tre catene superavvolte

Fibre di collageno

Proteine globulari.

Mioglobina.

Mioglobina: aminoacidi polari (viola)

aminoacidi idrofobici (giallo)

aminoacidi neutro (bianco)

Proteine globulari:

(a) Una subunità dell’emoglobina

(b) Concanavalin A di fagiolo

(c) Trioso fosfato isomerasi

Motivi proteici:

βαβRipiegamento a

forcina βαα

Barile β Barile β Barile α/β

Gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi:

due domini distinti

(una subunità)

Prioni: 253 aminoacidiPrPC - prion protein "cellular"

PrPSc - prion protein "scrapie".

PrPC PrPSc

Animal forms: ScrapieBSE Transmissible mink encephalopathy (TME)chronic wasting diseaseFeline spongiform encephalopathy (FSE)

Human forms: kuru Creutzfeldt-Jakob disease (CJD) Gerstmann-Straussler syndrome (GSS)fatal familial insomnia (FFI)

EMOGLOBINA