proteínas definição estrutura de proteínas · estrutura secundária –alças...
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Prof. Rafael V. C. [email protected]
Bacharelado em Ciências Físicas e BiomolecularesInstituto de Física de São Carlos ‐ USP
FFI0750 – Biologia Molecular Estrutural
Aula 01
• Estrutura de proteínas– Estrutura primária– Estrutura secundária– Estrutura terciária– Estrutura quaternária
Objetivos
Estrutura de ProteínasProteínas ‐ Definição
Proteínas são polímeros deaminoácidos unidos entre siatravés de ligações peptídicas
Os 20 aminoácidos Organização estrutural
As proteínas são organizadas edescritas em quatro níveis hierárquicosde complexidade, sendo cada nívelrepresentado de forma distinta
Organização estrutural
Sequência de aminoácidos
N C
Ligação peptídica
Estrutura Primária
A estrutura primária consiste na descrição sequencial dos resíduos de aminoácidos presentes na cadeia polipeptídica
Conformação da cadeia polipeptídica
• A ligação peptídica é planar (características de dupla ligação parcial);
Difícil de girar (Ω)estrutura
planar
• 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);
Cadeia principal
A cadeia principal possui liberdade de rotação somente ao redor das ligações formadas pelo Cα, ou seja:
• N―Cα =(Phi)• Cα―C = (Psi)
O ângulo Ω possui apenas dois graus de liberdade conformacional 0o e 180o
• C―N = Ω (Omega)
• A conformação da cadeia principal de cada resíduo é determinada pelos ângulos e ;• Algumas combinações de e levam a conformações não permitidas (impedimento estérico);
Ângulos internos e
• As duas grandes regiões correspondem a ‐hélice e folha‐
Diagrama de Ramachandran
Folhas‐βantiparalelas
Folhas‐βparalelas Folhas‐β
distorcidas α‐hélice
(mão esquerda)
α‐hélice (mão direita)
Hélice tripla de colágeno
A estrutura secundária ilustra a organização dos elementos estruturais estáveis observados em uma cadeia polipeptídica
Exemplo experimental – Conformações
Regiões permitidas mais favoráveisRegiões adicionais permitidas
Regiões generosamente permitidas
Regiões não permitidas
Legenda:
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
• 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
Estrutura secundária
α‐hélices Folhas‐β
Estrutura secundária – α hélices
Ligação de H
• 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)
δ‐
δ‐
δ‐
δ+
δ+
δ+
Fitas antiparalelas
Estrutura secundária – folhas β
= ‐139o
= 135o= ‐119o
= 113o
Fitas paralelas
• 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).
• Folhas β são formadas por ligações de H (intermoleculares) entre cadeias polipeptídicas adjacentes;
Estrutura secundária – alças• 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.
Porcentagem de hélices‐ e folhas‐ em proteínas
Estrutura Secundária Estrutura Secundária ‐ Topologia
Domínio de Ligação do
Cofator (NAD+)
Domínio de Ligação do Substrato
Estruturas supersecundárias(motivos estruturais)
Chave grega
Barril
Estrutura Terciária
A estrutura terciária envolve a organização estrutural 3D referente ao enovelamento da proteína (topologia)
Hidroximetil‐glutaril‐coenzima‐A‐redutase
(HMGR)
Proteína verde fluorescente
(GFP)
Protease de HIV
Interações – Estrutura terciária Estrutura Quaternária
Dímero Tetrâmero
Trímero
Interações – Estrutura quaternária Estrutura Quaternária
DodecâmeroDecâmero
Estrutura Quaternária
Vírus da poliomelite
Estrutura de proteínas e análise de texto
aminoácidoletras
estrutura secundáriapalavras
estrutura supersecundáriafrases
estrutura terciáriacapítulo
estrutura quaternárialivro completo
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