Estrutura de Proteínas
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Objetivos FFI0750 – Biologia Molecular Estrutural Prof. Rafael V. C. Guido • Estrutura de proteínas – – – – Estrutura primária Estrutura secundária Estrutura terciária Estrutura quaternária [email protected] Aula 01 Bacharelado em Ciências Físicas e Biomoleculares Instituto de Física de São Carlos ‐ USP Proteínas ‐ Definição Estrutura de Proteínas Proteínas são polímeros de aminoácidos unidos entre si através de ligações peptídicas Os 20 aminoácidos Organização estrutural As proteínas são organizadas e descritas em quatro níveis hierárquicos de complexidade, sendo cada nível representado de forma distinta Organização estrutural Estrutura Primária A estrutura primária consiste na descrição sequencial dos resíduos de aminoácidos presentes na cadeia polipeptídica N C Sequência de aminoácidos Ligação peptídica Conformação da cadeia polipeptídica Cadeia principal • A ligação peptídica é planar (características de dupla ligação parcial); A cadeia principal possui liberdade de rotação somente ao redor das ligações formadas pelo Cα, ou seja: • N―Cα = (Phi) • Cα―C = (Psi) Difícil de girar (Ω) estrutura planar O ângulo Ω possui apenas dois graus de liberdade conformacional 0o e 180o • C―N = Ω (Omega) • Ligações do tipo cis (Ω ≈ 0o) e trans (Ω ≈ 180o); • Isômero trans é mais estável; • A diferença de energia entre a forma cis e trans é bastante grande (85 KJ/mol); Diagrama de Ramachandran Ângulos internos e • A conformação da cadeia principal de cada resíduo é determinada pelos ângulos e ; • Algumas combinações de e levam a conformações não permitidas (impedimento estérico); • As duas grandes regiões correspondem a ‐hélice e folha‐ Hélice tripla de colágeno Folhas‐β antiparalelas Folhas‐β paralelas Folhas‐β distorcidas α‐hélice (mão esquerda) α‐hélice (mão direita) A estrutura secundária ilustra a organização dos elementos estruturais estáveis observados em uma cadeia polipeptídica Exemplo experimental – Conformações Estrutura secundária Legenda: Regiões permitidas mais favoráveis Regiões adicionais permitidas Regiões generosamente permitidas Regiões não permitidas Baseado na análise de 118 estruturas de proteínas com resolução ≤ 2 Å e Rfactor < 20% Um bom modelo deve apresentar > 90% dos resíduos em regiões permitidas mais favoráveis Estrutura secundária – α hélices • As estruturas secundárias de proteínas são caracterizadas como conformações locais estáveis da cadeia polipeptídica; • As limitações de rotações impostas pela ligação peptídica e os padrões de ligação de hidrogênio determinam as estruturas secundárias (conformações locais) possíveis em um proteína; • Dois tipos de conformações locais são predominantes em estruturas de proteínas α‐hélices Folhas‐β Estrutura secundária – folhas β • Folhas β são formadas por ligações de H (intermoleculares) entre cadeias polipeptídicas adjacentes; • Seções das cadeia polipeptídica que pertencem as folhas β são denominadas fitas β; • O comprimento médio das folhas β é 3‐10 resíduos (7‐30 Å). • Estrutura regular e energeticamente estável, pois todas as ligações de H possíveis entre a cadeia principal são estabelecidas ao longo do eixo da hélice; • O comprimento médio das α hélices é 10‐15 resíduos (12‐22 Å) Fitas antiparalelas Ligação de H δ‐ δ+ δ‐ δ+ δ‐ δ+ Fitas paralelas = ‐139o = ‐119o = 135o = 113o Estrutura secundária – alças Porcentagem de hélices‐ e folhas‐ em proteínas • Aproximadamente 1/3 dos resíduos de uma proteína globular estão envolvidos em regiões de alça; • Frequentemente as alças são observadas conectando folhas β antiparalelas. Nestes casos, são denominadas alça‐β ou “grampo‐β” (β‐hairpin); • Aproximadamente 70% das alças‐β são compostas por até 7 resíduos. Estrutura Secundária Estrutura Secundária ‐ Topologia Domínio de Ligação do Cofator (NAD+) Domínio de Ligação do Substrato Estruturas supersecundárias (motivos estruturais) Estrutura Terciária A estrutura terciária envolve a organização estrutural 3D referente ao enovelamento da proteína (topologia) Barril Chave grega Interações – Estrutura terciária Hidroximetil‐glutaril‐ coenzima‐A‐redutase (HMGR) Protease de HIV Proteína verde fluorescente (GFP) Estrutura Quaternária Dímero Tetrâmero Trímero Interações – Estrutura quaternária Estrutura Quaternária Decâmero Estrutura Quaternária Vírus da poliomelite Dodecâmero Estrutura de proteínas e análise de texto TCGHY aminoácido letras estrutura secundária palavras estrutura supersecundária frases estrutura terciária capítulo estrutura quaternária livro completo abcde
