UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE MEDICINAESCUELA DE MEDICINA

DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA

Proteínas Estructurales

Prof. Dilzo Paredes

2009

Proteínas Estructurales

El tejido conectivo consta de 4 componentes principales:

•Colágeno

•Elastina

•Proteoglicanos

• Glucoproteínas

Proteínas Estructurales

Según su configuración las proteínas pueden ser: Globulares y Fibrosas

1. Proteínas fibrosas:

Estructura alargada e insolubles en agua> cumple funciones estructurales en células y tejidosMantiene unido los distintos elementos

Proteínas Estructurales

Comprenden las principales proteínas •piel •tejido conjuntivo•fibras como pelo y seda

La secuencia de sus aa favorece un tipo concreto de estructura secundaria

1. Proteínas fibrosas

Proteínas Estructurales

Proteína más abundante: 1/3 de la masa totalMatríz extracelular CorneaHuesos – cartílago – tendones Piel

1.1. Colágeno.

Sus fibras forman el cemento donde precipitan los minerales en el hueso

Proteínas Estructurales

1.1. Colágeno

Son 20 familias de proteínas:

Tipo I (90 %), II y III en piel, hueso, cornea y cartílagoEn un tejido pueden haber varios tipos

Sus diferencias se deben al ordenamiento de sus fibras

Tipos IV – VII forman redecillas (membranas)

Proteínas EstructuralesEstructura del colágeno

Gran estabilidad

Molécula de TROPOCOLÁGENOtriple hélice (3 cadena PP con 1000 residuos de aa)

Cadenas individuales: hélices a izquierdas levógiras

Se unen girando y enrollándose unas sobre otras a derechas dextrógiras

Proteínas EstructuralesEstructura del colágeno

MOLÉCULA DE TROPOCOLÁGENO

Secuencia repetitiva: Gly - X – Y (triplete)

Gly: Glicina aa más abundante, más pequeño cada tercer residuo de hay una glicina X: prolina Y: prolina o hidroxiprolina

Proteínas Estructurales

Estabilidad del colágeno Resistente a distorsión

Enlaces de hidrógeno Intracatenarios

Enlaces de hidrógeno Intercatenarios Entre H+ amida(gly) y O carbonilos (pro) Grupos OH de hidroxiprolina < hidroxilisina Enlaces covalentes intercarenarios (glicina)

Fuerzas de Van der Walls

Proteínas Estructurales

Estructura del colágeno

prolina glicina

< por aa modificados: Hidroxilación

hidroxilasa

Vit C

Escorbuto

Proteínas EstructuralesEstructura del colágeno

< por aa modificados: Glucosilación

Glucosa y/o galactosa Glucoproteína Enlace glucosídico, covalente

1. Galactosil transferasa2. Glucosil transferasa

3 cadenas de colágeno microfibrilla

Formaciones escalonadas

Con cisteina

CuproenzimaVit B6

allisina

Necesaria para los enlaces cruzadosDesaminación

El tropocolágeno y la miofibrilla tienen enlaces covalentes cruzados entre restos de lisina y allisina

Con el aumento de la edad aumentan los entrecruzamientos

Proteínas Estructurales

Proteína fibrosa (700 aa), estructural y elásticaEn tejidos elásticos: ligamentos, vasos sanguíneos, piel

secretada por fibroblatos: Tropoelastina

Conformación al azar, como un ovillo

Prácticamente carece de estructura secundaria

Muy flexible, puede extenderse

Rica en glicina, alanina y valina

1.2. Elastina

Proteínas Estructurales

Residuos de lisina son desaminados a aldehidos por la lisil-oxidasa Los grupos aldehido resultantes participan en la formación dela desmosina

Los entrecruzamientos de desmosina mantienen juntas varias cadenasRegresa a su conformación habitual al eliminar la tensión

1.2. Elastina

Pocos enlaces cruzados forman red gomosa

Elastina madura:Insoluble y muy estable

Proteínas Estructurales

Proteína fibrosa, estructural y elástica (+ 300 aa)

α queratina: estructura α hélice dextrógiras pares se enroscan levógiras Unidad: Protofibrilla Estabilidad: enlaces S-S y FVdW En pelo: superhélice se vuelve a enroscar y forman protofibrilla de 4 moléculas, 8, 16, 32 Fibrilla base de la estructura del pelo.

En uñas: se endurecen por la abundancia de enlaces cruzados S-S

1.3. Queratina

Proteínas Estructurales

Proteína fibrosa, estructural y elástica (+ 300 aa)

β queratina: Con mucha más estructura de lámina β en plumas y escamas

1.3. Queratina

Proteínas Estructurales

Responsables del movimiento voluntario o no y a nivel celular

Los músculos para producir movimientose basan en la interacción de 2 proteínas: Actina y Miosina

Son filamentos que interactúan para producir la Estructura contráctil

1.4. Proteínas contráctiles

Proteínas Estructurales

1.4.1. Miosina

60 % de proteína muscular

Consiste en 2 cadenas pesadas identicas 230 KDa

2 cadenas ligeras esenciales 16 - 20 Kda

2 cadenas ligeras reguladoras

Proteínas Estructurales1.4.1. Miosina

Posee actividad ATPasa

Es el sitio de transducción de energía: química a mecánica

Proteínas Estructurales1.4.1. Miosina

CP:• Extremo amino terminal: un dominio globular • Segmento de cola en Carboxilo terminal por enrollamiento de α-hélice

Proteínas Estructurales1.4.1. Miosina

varios segmentos de cola se ensamblan para originar filamentos gruesos

Enrollamiento de α hélice de una CP alrededor de laα hélice de otra CP forma el resorte enrollado

Proteínas Estructurales

1.4.2. Actina (42 Kda)

Posee 2 dominios

Existe en forma globular (G)

Varios monómeros de actina G forman la actina filamentosa (F) y se encuentra en los filamentos del músculo esquelético

La interacción de las cabezas de miosina y los filamentos de actina es responsable de la generación de la fuerzacontráctil

Proteínas Estructurales

Molécula delgada de 2 unidades proteicas

que bloquea la interacción de la actina y miosina en el estado relajado

1.4.4. La troponina son 3 subunidades:• Troponina I: Inhibe la interacción A-M a través de la actividad de la tropomiosina•Troponina C: se enlaza reversiblemente al calcio• Troponina T: interacciona con la tropomiosina

1.4.3. Tropomiosina (70 KDa)

FF FF

Miosina: componente ppal banda A

Proteínas Estructurales

Los filamentos finos de actina se proyectan en ambas direcciones de las líneas Z, interdigitados con los filamentosgruesos de miosina

1.4. Proteínas contráctiles

Sarcómero (2.3 µm): unidad de repetición de la estructura muscularde la línea Z a la siguiente

Proteínas Estructurales

1.4. Proteínas contráctiles

Donde se solapan los FG Y FF forman las áreas oscuras dela la banda A

Las bandas I solo tienen FF que se prolongan hasta los bordesde las zonas H

Proteínas Estructurales

Estos puentes cruzados son la clave de la contracción muscular

1.4. Proteínas contráctiles Desde los FG y a menudo entran en contacto con los FFpequeñas proyecciones que corresponden a las cabeceras de miosina

Contracción: Modelo del filamento deslizante

Cada sarcómero se acorta hasta 1 µmdesaparecen bandas I y zonas H

líneas Z se desplazan contra las bandas A

Las cabeceras de miosina “caminan” a lo largo delos filamentos de actina interdigitados

traccionando de ellos y acortando el sarcómeroSe gasta energía: unión e hidrólisis del ATP por la ATPasa del complejo actina-miosina

La hidrólisis del ATP produce un cambio conformacionalque “carga” la cabecera

La liberación del ADP + Pi produce el golpe de fuerza que tracciona al FF hacia el centro del sarcómero

Contracción: Modelo del filamento deslizante

El Ca2+ disponible en la miofibrilla estimula y regula contracción

FF

FG

Tropomiosina, proteína fibrosa, situada a lo largo del surco de la hélice de actina

A la que se unen 3 proteínas pequeñas: Troponinas I, C y T

La tropomiosina y las troponinas inhiben la unión de las cabezas de miosina a la actina, a menos que halla [Ca2+ ] ~ 10-5 M

Contracción: Modelo del filamento deslizante

El Ca2+ se une a la troponina C

FF

FG

Se reordena el complejo troponina-tropomiosina

Este desplazamiento hace disponible lugares de la actina para la unión con las cabeceras de miosina

El músculo se contrae