Estrutura secundária
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Objetivos FFI0776 Modelageme FFI0776 g EngenhariadeProteínas Prof. Rafael V. C. Guido Prof.RafaelV.C.Guido [email protected] • Visualizaçãoerepresentaçãodeestruturas • Estruturadeproteínas Estrutura de proteínas – – – – Estruturaprimária Et t Estruturasecundária dá i Estruturaterciária Estruturaquaternária Aula01 BachareladoemCiênciasFísicaseBiomoleculares Bacharelado em Ciências Físicas e Biomoleculares InstitutodeFísicadeSãoCarlos USP InstitutodeFísicadeSãoCarlos Visualização e Representação de VisualizaçãoeRepresentaçãode Estruturas História JohnKendreweMaxPerutze John Kendrew e Max Perutz e osmodelos3Ddeproteínas Jonh Kendrew Kendrew–– Mioglobina (1958) MaxPerutz–– Hemoglobina(1960) MaxPerutz Visualizaçãodosmapasdedensidade eletrônica Visualizaçãodosmapasdedensidade eletrônica Kendrew et al, al Nature,1958, Nature 1958 181,662 181 662 Perutz et al,Nature,1960, l 185,416 Visualizaçãodosmapasdedensidade eletrônica • Avançosnoshardwares ç – Refinamentodeestruturascristalográficasnoespaçoreal, visualizaçãodedensidadeseletrônicas • FRODO(Alwyn FRODO (Al J Jones,1978); 1978) • O (Joneset al.,1991) • Coot(Emsley ( l &Cowtan,2004)) Pymol •http://www.pymol.org http://www pymol org •Livreatéaversão0.99. • Após a versão 1 0 livre para fins educacionais •Apósaversão1.0,livreparafinseducacionais Superfície Superfíciecoloridaportipodeátomo C N O S Esferas C N O S Esferasebastões C N O S Bastões C N O S Linhas C N O S Cadeiaprincipal(C Cadeiaprincipal(C ) Cadeiaprincipal(C)coloridodeacordocom Cadeiaprincipal(C aaestruturasecundária estrutura secundária Hélice Folha Alça Al Fitas Hélice Folha Alça Al Fitas Hélice Folha Alça Al VisãoGeral VisãoGeral Hélice Folha Alça Al Representaçõesdeproteínas EstruturadeProteínas Proteínas Definição Proteínas Os20aminoácidos Proteínas í são polímeros í de aminoácidos unidos entre si através de ligações peptídicas Organizaçãoestrutural As proteínas são organizadas e descritas em quatro níveis hierárquicos de complexidade, complexidade sendo cada nível representado de forma distinta Organizaçãoestrutural EstruturaPrimária Conformaçãodacadeiapolipeptídica Aestruturaprimáriaconsistenadescriçãosequencial dosresíduosde aminoácidospresentesnacadeiapolipeptídica á í N • Aligaçãopeptídicaéplanar(característicasdeduplaligaçãoparcial); C Sequênciadeaminoácidos Difícil de girar () Ligação peptídica estrutura planar • Ligaçõesdotipocis ( 0o)e trans ( 180o); • Isômerotrans émaisestável; • Adiferençadeenergiaentreaformacis etrans é bastantegrande(85KJ/mol); ÂngulosinternosI Ângulosinternos I e e\ \ Cadeiaprincipal Acadeiaprincipalpossuiliberdade derotaçãosomenteaoredordas ligações formadas pelo C ou seja: ligaçõesformadaspeloC,ouseja: • NC = )(Phi) • CC=<(Psi) CC = < (Psi) Oângulo O ângulo possuiapenasdoisgraus possui apenas dois graus deliberdadeconformacional0o e180o • CN= (Omega) ( g ) • Aconformaçãodacadeia principaldecadaresíduoé i i ld d íd é determinadapelos g I e\; \; ângulosI • AlgumascombinaçõesdeI e \levamaconformações nãopermitidas ã itid (impedimentoestérico); DiagramadeRamachandran • Asduasgrandesregiões correspondemaDhélice e E folhaE Hélicetriplade p colágeno Folhas antiparalelas Folhas Folhas paralelas Exemploexperimental–– Conformações Exemploexperimental Legenda: Regiõespermitidasmais favoráveis Regiões adicionais Regiõesadicionais permitidas Folhas distorcidas Regiõesgenerosamente permitidas hélice (mãoesquerda) Regiõesnãopermitidas Baseadonaanálisede118 estruturas de proteínas com estruturasdeproteínascom resolução2ÅeRfactor <20% hélice (mãodireita) (mão direita) Umbommodelodeve apresentar>90%dos resíduosemregiões permitidasmaisfavoráveis Aestruturasecundáriailustraaorganizaçãodoselementosestruturais estáveisobservadosemumacadeiapolipeptídica Estruturasecundária Ligaçõesdehidrogênioemhélices • Asestruturassecundáriasdeproteínassãocaracterizadas p comoconformaçõeslocaisestáveisdacadeia polipeptídica; • Aslimitaçõesderotaçõesimpostaspelaligaçãopeptídica p g ç g eospadrõesdeligaçãodehidrogêniodeterminamas estruturassecundárias(conformaçõeslocais)possíveis emumproteína; • Doistiposdeconformaçõeslocaissãopredominantesem p estruturasdeproteínas Folhas hélices 27 ribbon LigaçãodeH=n– n+2 Período=2,0aa/volta • Hélicessãooriginadasapartirdeuma curvatura na cadeia principal que curvaturanacadeiaprincipalque determinaumformahelicoidal; • Ashélicessão A héli ã estabilizadasporligações hélice310 de hidrogênio dehidrogênio LigaçãodeH=n– n+3 (intramoleculares)entre Período=3,0aa/volta osresíduosadjacentes nacadeiaprincipal, hélice onde,ooxigênioda LigaçãodeH=n– g ç n+4 carbonila (C=O)atua (C=O) atua Período=3,6aa/volta comocentroreceptoreo nitrogêniodaamida(NH) g ( ) comocentrodoadorde hélice hidrogênio. LigaçãodeH Ligação de H =n n – n+5 Período=4,4aa/volta Estruturasecundária Estruturasecundária–– hélices Estruturasecundária Estrutura secundária–– folhas folhas • Folhas sãoformadasporligaçõesdeH (intermoleculares)entrecadeiaspolipeptídicas adjacentes; • Seçõesdascadeiapolipeptídicaquepertencem asfolhas sãodenominadasfitas; • Ocomprimentomédiodasfolhas é310 resíduos (7 30 Å) resíduos(730Å). • Estruturaregulareenergeticamenteestável,poistodasasligaçõesdeH possíveis entre a cadeia principal são estabelecidas ao longo do eixo da hélice; possíveisentreacadeiaprincipalsãoestabelecidasaolongodoeixodahélice; • Ocomprimentomédiodas hélicesé1015resíduos(1222Å) Fitasparalelas Fitasantiparalelas + + + LigaçãodeH Ligaçõesdehidrogênioemfolhas Ligaçõesdehidrogênioemfolhas I =139 I 139o I=119 I 119o <=135o <=113o Estruturasecundária–– folhas Estruturasecundária folhas • Frequentemente,proteínasenoveladasapresentama maioriadasfolhas comestruturadistorcida(030o); Fitasparalelas 90o Fitasantiparalelas p Estruturasecundária Estruturasecundária–– alças Porcentagemdehélices Porcentagemde hélicesD efolhas efolhasE em proteínas • Aproximadamente1/3dosresíduosdeumaproteínaglobularestãoenvolvidos em regiões de alça; emregiõesdealça; • Frequentementeasalçassãoobservadasconectandofolhas antiparalelas. Nestescasos,sãodenominadasalça ou“grampo”(hairpin); • Aproximadamente70%dasalças sãocompostasporaté7resíduos. EstruturaSecundária EstruturaSecundária Topologia EstruturaSecundária Domíniode Ligaçãodo Cofator(NAD+) Domíniode Ligaçãodo Substrato Estruturas supersecundárias (motivos estruturais estruturais)) EstruturaTerciária Aestruturaterciáriaenvolveaorganizaçãoestrutural 3Dreferenteaoenovelamentodaproteína(topologia) Barril E Chave grega Interações–– Estruturaterciária Interações Hidroximetilglutaril g coenzimaAredutase (HMGR) ProteasedeHIV Proteínaverde Proteína verde fluorescente (GFP) EstruturaQuaternária Dímero Tetrâmero Trímero Interações–– Estruturaquaternária Interações EstruturaQuaternária Decâmero EstruturaQuaternária Vírus da poliomelite Vírusdapoliomelite Dodecâmero Estrutura deproteínas deproteínas eanálise eanálise detexto detexto TCGHY aminoácido letras estruturasecundária palavras estrutura estruturasupersecundária supersecundária frases estruturaterciária capítulo estruturaquaternária livrocompleto abcde
