Rafael Mesquita

Proteínas Estrutura

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Ligação peptídica

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Ligação peptídica

-  Rígida e plana -  Ligação simples com caráter de dupla ligação

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Ângulos Φ e Ψ

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Ligação peptídica – limitações estruturais

Limitações estruturais impostas pelas ligações peptídicas •  Impedimento estérico

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Radical – limitações estruturais

Limitações estruturais impostas pelo radical •  Volume (impedimento estérico) •  Repulsões de carga

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A estrutura covalente das proteínas é chamada de estrutura primária e determina a estrutura tridimensional destas moléculas

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A sequência de aminoácidos da proteína determina a estrutura tridimensional destas moléculas

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Estrutura secundária

• Proteínas enoveladas têm segmentos de conformação regular

• O que não é regular não é estrutura secundária

• O que não é regular é chamado de estrutura randômica

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Alfa hélice

Tripla hélice de colágeno

Parâmetros conformacionais de elementos helicoidais

Conformação Phi Psi Omega Resíduos/volta Distância/resíduo Hélice alfa Hélice 3-10 Hélice pi

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O grupamento R fica voltado para fora da hélice

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Sequência de aminoácidos de 3 hélices

CITRATO SINTASE

Leu - Ser - Phe - Ala - Ala - Ala - Met - Asn - Gly - Leu - Ala

ALCOOL DESIDROGENASE

Ile - Asn - Glu - Gly - Phe - Asp - Leu - Leu - Arg - Ser - Gly

TROPONINA C

Lis - Glu - Asp - Ala - Lis - Gli - Lis - Ser - Glu - Glu - Glu

Resíduos carregados resíduos polares resíduos hidrofóbicos

Agradecimento: Ana Paula Salerno

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APOLAR POLAR/APOLAR POLAR PARA FORA PARA FORA

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Folha beta

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Loops ou Voltas

•  conectam as α- hélices e as folhas β •  em geral, estão na superfícies das proteínas

• em geral, são flexíveis

•  sítios de clivagem para proteases

•  loops que conectam fitas β adjacentes são ditos hairpin loops (voltas β)

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2AA 3AA

Voltas β

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Voltas β

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Os elementos de estrutura secundária são combinados em arranjos variados e em diferentes

proporções

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Em vermelho as combinações dos ângulos φ e ψ permitidas

Em rosa as combinações permitidas se alguma relaxação é considerada

Estrutura secundária: diagrama de Ramachandran

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Preferência conformacional dos aminoácidos

Predição de estrutura secundária

Freqüência normalizada de cada conformação.

Um valor maior que 1 indica a preferência por uma tipo de estrutura secundária em particular

Williams, R.W. et al.(1987) Biochim. Biophys. Acta 916:200-204

http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?pdbId=3l1l

>3L1L:a|pdbid|chain|sequence!MSSDADAHKVGLIPVTLMVSGAIMGSGVFLLPANLASTGGIAIYGWLVTIIGALGLSMVYAKMSFLDPSPGGSYAYARRC!FGPFLGYQTNVLYWLACWIGNIAMVVIGVGYLSYFFPILKDPWVLTITCVVVLWIFVLLNIVGPKMITRVQAVATVLALI!PIVGIAVFGWFWFRGETYMAAWNVSGLGTFGAIQSTLNVTLWSFIGVESASVAAGVVKNPKRNVPIATIGGVLIAAVCYV!LSTTAIMGMIPNAALRVSASPFGDAARMALGDTAGAIVSFCAAAGCLGSLGGWTLLAGQTAKAAADDGLFPPIFARVNKA!GTPVAGLIIVGILMTIFQLSSISPNATKEFGLVSSVSVIFTLVPYLYTCAALLLLGHGHFGKARPAYLAVTTIAFLYCIW!AVVGSGAKEVMWSFVTLMVITAMYALNYNRLHKNPYPLDAPISKD!

http://expasy.org/resources/search/querytext:secondary%20structure%20prediction

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Estrutura terciária

Triosefosfato isomerase e dihidrofolato reductase: elementos de estrutura secundária semelhantes, mas

estrutura terciária diferente.

A conformação enovelada de uma proteína é formada pela condensação de vários elementos de estrutura secundária e

estabilizada por interações fracas

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Dobras e alças conectam os segmentos de hélices e folhas beta.

Domínio V de uma cadeia leve de imunoglobulina. As alças formam sítios de ligação de antígenos

Moléculas de água na superfície de uma proteína enovelada são partes importantes da estrutura.

Elastase pancreática e a primeira camada de

hidratação.

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Interações que estabilizam proteínas

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Interações que estabilizam proteínas

Interação Distância Å

Energia livre kJ/mol

covalente 1,5 356 610 para ligação C=C

Ligação dissulfeto 2,2 167

Ponte salina 2,8 12,5 - 17

Ponte de hidrogênio 3,0 2 - 6 em água 12,5 – 21 se o doador ou receptor tem carga

van der Waals 3,5 4 (4-17 no interior da proteína)

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Domínios

•  Proteínas globulares são formadas por domínios

•  Cada domínio é capaz de enovelar-se independentemente •  O domínio não necessariamente compreende um segmento

contínuo da cadeia peptídica •  O número de enovelamentos possíveis é grande, mas

limitado

repressor Lac

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Domínios

•  Muitos domínios tem sequencia de aminoácidos, sequencia de estruturas secundárias e estrutura tridimensional conservada entre diferentes proteínas

⇒  Domínios conservados ⇒  Mesma função

•  Outros domínios não apresentam conservação na sequência de aminoácidos mas possuem na sequencia de estruturas secundárias e na estrutura tridimensional

⇒  Homólogo mais distante? ⇒  Possibilidade de função semelhante?

•  Muitos outros domínios não apresentam conservação na sequência de aminoácidos nem na estrutura tridimensional, apenas na sequência de estruturas secundárias.

⇒  Ausência de homologia ⇒  Função diferente

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calmodulina subunidade β da proteína G

proteína Src proteína Sem5 PLC-δ

Exemplos de domínios conservados

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alfa

beta

Alfa/beta

Alfa + beta Cross-link

Exemplos de domínios não conservados

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Estruturas do príon

-> sequencia de estruturas secundárias e estrutura tridimensional nativa

-> sequencia de estruturas secundárias e estrutura tridimensional (doença)

Mesma sequencia de aminoácidos

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Estrutura quaternária

•  Em um complexo proteico, o tipo e no de subunidades junto com a posição relativa constituem a estrutura quaternária

•  Interações mantêm as subunidades juntas •  Complementaridade favorece estas interações •  Interação é alta e específica

homodímero: a2

heterodímero: ab

heterotetrâmero: a2b2

heteropentâmero: a2bcd

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Estrutura quaternária

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Rinovírus Proteasoma

Estrutura quaternária

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Agradecimentos: Glória Braz (grande parte dos slides) Ana Paula Salerno (Slides de α-helice e loops)