Cap 4 Proteína: Estructura y Función
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Cap 4 Proteína:
Estructura y Función
JA Carde, PhD
Universidad Adventista
Alberts et al.
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Proteínas-Genes expresados: todo lo que se ve o se mide
-Funciones- formas, estructuras, enzimas
-Canales
-Bombas
-Mensajeros
-Movimientos
-Defensa
-Luminiscencia
-Panel 4-1 :multiplicidad de funciones
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04_01_peptide bonds.jpg-Covalente
-Condensación
-Polipéptidos
-Cadenas de AA
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04_02_polypeptide back.jpg
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Proteínas
- Esqueleto polipeptídico
- Grupos R de los 20 AA
- No polares
- Con cargas
- Panel 2-5 - Estructuras de los AA
- Nombres y abreviaturas Fig 4-3
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04_03_20 amino acids.jpg
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04_04_noncovalent.jpgEnlaces NO covalentes
Enlaces de H
Enlaces iónicos
Van der Waals
Interacciones hidrofóbicas
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04_05_Hydrophobic.jpg
Interacciones hidrofóbicas
Distribución de grupos polares vs no polares
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04_06_Hydrogen bonds.jpg
Enlaces de Hidrógeno
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04_07_Denatured prot.jpg
Conformación - energía mínima
-AG mínimo
-Denaturar - alterar fuerzas no covalentes
-Renaturar
-al renaturar la molécula readquiere la conformación: toda la informacion necesaria esta en la secuencia lineal de AA
-Alzheimer?
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04_08_Prion diseases.jpgPriones
Vacas locas
CJD
Misfolding= infection
Convierte normales en anormales
Chaperonas
La forma 3D esta en la secuencia no en las chaperonas
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Proteinas
• Macromoléculas de mayor diversidad estructural• De 30 a 10000 AA (50-2000)• Formas: globulares, fibrosas, anulares esferas, hojas• Como se obtiene la estructura de una proteína o la
secuencia de AA?• Lisar celulas > purificar proteínas > secuenciar >
• Insulina 1955• Hoy : Bioinformática• Molecular Toolkit- para traduccion in silico
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04_09_Proteins.jpg
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Caracterización-determinar secuencia
-Conformación 3D - no sabemos predecir
-Cristalografía de Rayos X
-Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
-Phosphocarrier HPrp
-Panel 4-2
-A) esqueleto c) cable
-B) cinta d) space filling
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Patrones de Dobleces
-Son patrones repetidos en las proteínas
-Hélice alfa - keratina
-Placa beta - fibrosina
-Son el resultado de enlaces de H entre el N-H y el C=O del esqueleto peptídico (NO el grupo R)
-Forman estructura repetitiva
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04_10_1_alpha h. beta s.jpg
1 vuelta/3.6aa cada 4 enlace péptidoC=O |||||||| N-H
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04_14_helix.jpg
Hélices: en estructuras biologicas
Patrones repetitivos
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04_15_ahelix_lip_bilayer.jpg
Hélices en regiones transmembranales
Canales o recepores
Parte hidrofílica escondida por grupos R no polares
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04_16_coiled-coil.jpgCoiled/Coil
Pares de hélices enrolladas entre si
Aa polares en un lado
AA no polares aglomerados entre sí
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04_10_2_alpha h. beta s.jpg
Enlaces H intracadenas paralelas o antiP
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04_17_2 beta sheets.jpgPlacas B
Estructuras rígidas
Enlaces de H intercadenas
Forman “core” núcleos de proteínas
Dan resitencia tensión
Pueden ser paralelas o antiP
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Niveles de Organizacion-nivel 1rio - cadena lineal de AA
-Nivel 2rio - hélices o placas, dobleces, segmentos de la proteina
-Nivel 3rio - 3D, completa: hélices, placas,” random coils”, lazos y dobleces desde el N hasta el C
-Nivel 4rio - cuando la proteína esta compuesta por más de un polipeptido, dos polipéptidos o 3 o 4 interactuando para formar una proteína
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04_19_functiondomains.jpgDominios - nivel de organización superior,
Cualquier segmento de polipéptido que:
Doble independiente
Estructura estable-compacta
Forme unidad modular
Tenga funciones independientes
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04_20_protein domains.jpg3 Dominios distintos:
Cyt-b NAD binding domain Region Var de AB
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04_21_Serine proteases.jpgFamilias de Proteínas: relación estructural aunque no funcional
Proteasas de serina: comparten AA, y estructura 3D; pero…
![Page 26: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/26.jpg)
Estructura 4ria
-más de una cadena polipeptídica
-Enlaces no covalentes
-Binding site - región en la proteína donde interactúa alguien más
-Subunidad - cada polipéptido de una proteína de estructura 4ria
-Dominios- regiones en cada SubU
-Dímeros
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04_22_protein subunit.jpg
Estructura 4ria - mas de una cadena polipeptídica
Dímeros, trímeros, tetrámeros
![Page 28: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/28.jpg)
04_23_asymmetrical as.jpg
2 SubU - arreglo simétrico = 4ria
Hemoglobina
2 SubU alfa
2 SubU beta
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04_24_complexstructure.jpg
Otros Arreglos:
Dímeros, hélices, anillos
-Filamentos
-Capas
-Esferas
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04_25_actin filament.jpgActina - Sub U idénticas repetidas, polímero
Keratina
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04_26_spherical shell.jpgEsferas, filamentos, capas
![Page 32: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/32.jpg)
04_27_Viral capsids.jpgTomato, bushy stunt virus
Ensamblajes esfericos de proteinas
![Page 33: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/33.jpg)
04_28_fibrous proteins.jpg
Colágeno y Elastina - proteinas fibrosas
Hélice triple
Cross link - covalentes
![Page 34: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/34.jpg)
04_29_Disulfide bonds.jpg
Proteinas extracelulares
Cross link covalentes- S-S
![Page 35: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/35.jpg)
04_30_selective binding.jpgComo trabajan las proteinas?
Forma / Función
-Uniéndose a otras moléculas
-AB
-ATPasa
-Actina
-Especificidad - ligando
Unión por enlaces NO covalentes
Topología y contornos
![Page 36: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/36.jpg)
04_31_specific ligands.jpg
Pobre contorno = pocas interacciones
Binding site
AA en esa zona son distantes pero se acercan al doblarse la proteina
Regulatory sites
![Page 37: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/37.jpg)
04_32_antibody.jpg
Anticuerpos: binding sites bien versátiles!!!! Vs antigenos
Inmunoglobulinas
Alta especificidad
Alta variabilidad!!! Asig
![Page 38: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/38.jpg)
04_33_Lysozyme.jpg
Enzimas - catalíticos poderosos
Sustratos --> productos
Hace y rehace enlaces covalentes
Específicas
Ej: Lisozima:
Antibiótico natural- saliva,lagrimas…
Sustrato - polisacáridos, lísis osmótica
Reacción - hidrólisis- añade agua entre dos azucares del polisac
Energéticamente favorable: porq?
-sitio activo - 6 azucares
![Page 39: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/39.jpg)
04_35_Enzymes.jpgAdición de otros grupos añaden funciones a las proteinas
Agarres, estabilidad, cambio de angulos
![Page 40: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/40.jpg)
04_37_feed inhibition.jpgComo son controladas: Niveles de control
-Expresión genética
-Compartamentalización
-Enzima per se: responde a cambios en el ambiente
-Retroalimentación
--; +
-Regulación
-- ; +
![Page 41: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/41.jpg)
04_38_metabolic react.jpg
Retroalimentación…
Cada AA controla la
Primera enzima en su
síntesis
Cuantas enzimas comienzan?
Cuantos productos?
![Page 42: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/42.jpg)
04_39_conform.change.jpg
Retroalimentación: Cambios conformacionales - alosterismo
Sitio activo
Sitio alósterico
![Page 43: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/43.jpg)
04_40_ligand binding.jpgEquilibrio entre dos conformaciones : afectada por ligando
- sitio activo y sitio alosterico (regulador)
![Page 44: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/44.jpg)
04_41_phosphorylation.jpgFosforilación
Controla: cambia conforma
Añade un PO4-2 covalente a un AA
Añade 2 cargas (-)
Altera interacciones iónicas
![Page 45: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/45.jpg)
04_42_molec. switches.jpgRegulacion:Proteinas que ligan GTP
-activas con GTP
-lo hidrolizan, libera un fosfato y se inactiva al cambiar conform o viceversa
-transducción de señales
-EF-Tu
![Page 46: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/46.jpg)
04_43_nucleotide hydrolysis.jpg
EF-Tu: Mov de .1 nm = cambio de 5 nm
![Page 47: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/47.jpg)
04_44_walk along.jpgMotor Proteins: Funciones mediadas por cambio en conformación: movimientos
-contracción muscular
-transporte intracelular, citoesqueleto, virus
Cambios conformacionales capaces de generar movimientos
![Page 48: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/48.jpg)
04_45_motor protein.jpg
![Page 49: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/49.jpg)
04_11_Mass spectrom.jpgMass Spect
Determina masa de los AA
Ayuda a determinar las proteinas y las secuencias
Bancos de data
Identificar el gen
![Page 50: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/50.jpg)
04_12_crystallography.jpgCristalografia de Rayos X
-Difracción
-Para estructura
-Rayos - dispersión
-Patrones según átomo, y posición
![Page 51: Cap 4 Proteína: Estructura y Función](https://reader036.fdocuments.es/reader036/viewer/2022062321/56812b1f550346895d8f1783/html5/thumbnails/51.jpg)
04_13_NMR.jpgNMR - espectroscopía
Magnetismo del núcleo de cada átomo
Su conducta afectada por átomos alrededor
Bombardeo de frecuencias de radio
Núcleo de H genera señales que se usan para determinar distancias entre AA y otras partes