In“DE LOS NUCLEOS ATOMICOS A LAS PROTEINAS”forme Final de Molecular

ALUMNOS:

Gonzales Martell Pedro Jerih

Hernández Villalobos Karla Violeta

Herrera Avila Estefania Yunet

Hoyos Llatas Catherine Maria

Mostacero Ahón Gloria Maria

Rodriguez Ruiz Ciro Samir

Rojas Mariños Katherine Massiel

Zapata López, Fátima de los Milagros.

DOCENTES:

Dr. Muro Morey, Juan Cesar Dr. Saldaña Jimenez, Jose Antonio

CURSO: Biología celular y molecular.

CICLO: VI.r

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12/09/2013

“DE LOS NUCLEOS ATOMICOS A LAS PROTEINAS”

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INTRODUCCION

Las leyes que gobiernan los fenómenos físicos no dependen del lugar ni de la dirección a la que se refieren. Todo ello también es aplicable a las partículas (electrones, átomos, fotones, etcétera).

A la homogeneidad y la isotropía del espacio físico se debe que los electrones en órbita alrededor del núcleo atómico se muevan de tal forma, que el producto de su momento por su distancia al centro del átomo, momento angular, sea proporcional a un número natural (0, 1, 2...). En el lenguaje de la mecánica cuántica se dice que los electrones tienen en el átomo un momento angular definido, cuantizado.

De hecho, en este sistema la acción de todos los nucleones sobre uno de ellos forma una suerte de "jaula" esférica (campo medio), tal como quiere la isotropía del espacio, donde los nucleones describen órbitas con momento angular (0, 1, 2…). Pero de vez en cuando, a causa del efecto de la polarización de los nucleones que se mueven con trayectorias con un momento angular elevado (orbitales calientes), el campo medio se deforma, por un fenómeno que se puede provechosamente asimilar al movimiento de las mareas por efecto del campo gravitatorio de la Luna.

El sistema empieza a girar en su conjunto, haciendo que el sistema sea isótropo. En la frecuencia más baja permitida, promediando entre las diversas orientaciones, se produce un sistema dinámico de simetría esférica y dotada de un momento angular nulo que constituye el estado fundamental, o de energía mínima. Junto con los estados de momento angular más elevado, correspondientes a frecuencias de rotación cuantizadas, el estado fundamental forma una banda rotacional.

La existencia de un campo medio que controla el movimiento independiente de las partículas y que, al deformarse, origina familias de estados rotacionales

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relacionados, con la misma estructura espacial estabilizada por los orbitales calientes del sistema, constituye la síntesis de la investigación sobre sistemas cuánticos finitos de muchos cuerpos en general y sobre el núcleo atómico en particular.

ÁTOMO:

El átomo es un constituyente de materia ordinaria, con propiedades químicas bien definidas, formado a su vez por constituyentes más elemental sin propiedades químicas bien definidas. Cada elemento químico está formado por átomos del mismo tipo (con la misma estructura electrónica básica), y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

Actualmente se conoce que el átomo está compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa, rodeado de una nube de electrones. Esto fue descubierto a principios del siglo XX, ya que durante el siglo XIX se había pensado que los átomos eran indivisibles, de ahí su nombre a-tomó- 'sin partes'. Poco después se descubrió que también el núcleo está formado por partes, como los protones, con carga positiva, y neutrones, eléctricamente neutros. Los electrones, cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética.

PROTEÍNAS:

La palabra proteína proviene del griego protop (lo primero, lo principal, lo más importante). Las proteínas son las responsables de la formación y reparación de los tejidos, interviniendo en el desarrollo corporal e intelectual.


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Las proteínas son biopolímeros (macromoléculas orgánicas), de elevado peso molecular, constituidas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N); aunque pueden contener también azufre (S) y fósforo (P) y, en menor proporción, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (Y), entre otros elementos.

Estos elementos químicos se agrupan para formar unidades estructurales (monómeros) llamados aminoácidos (aa), a los cuales se consideran como los "ladrillos de los edificios moleculares proteicos". Estos edificios macromoleculares se construyen y desmoronan con gran facilidad dentro de las células, y a ello debe precisamente la materia viva su capacidad de crecimiento, reparación y regulación.

La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar a un péptido; si el número de (aa) que forma la molécula no es mayor de 10, se denomina oligopéptido; si es superior a 10, se llama polipéptido y si el número es superior a 50 aa, se habla ya de proteína.

Se clasifican, de forma general, en Holoproteínas y Heteroproteínas según estén formadas, respectivamente, sólo por aminoácidos o bien por aminoácidos más otras moléculas o elementos adicionales no aminoacídicos.


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Funciones y ejemplos de proteínas

Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales. Las funciones de las proteínas son específicas de cada una de ellas y permiten a las células mantener su integridad, defenderse de agentes externos, reparar daños, controlar y regular funciones, etc.

Todas las proteínas realizan su función de la misma manera: por unión selectiva a moléculas. Las proteínas estructurales se agregan a otras moléculas de la misma proteína para originar una estructura mayor. Sin embargo, otras proteínas se unen a moléculas distintas: los anticuerpos, a los antígenos específicos; la hemoglobina, al oxígeno; las enzimas, a sus sustratos; los reguladores de la expresión genética, al ADN; las hormonas, a sus receptores específicos; etc.

A continuación se exponen algunos ejemplos de proteínas y las funciones que desempeñan:

1. Función estructural

Algunas proteínas constituyen estructuras celulares. Ciertas glucoproteínas forman parte de las membranas celulares y actúan

como receptores o facilitan el transporte de sustancias. Las histonas, forman parte de los cromosomas que regulan la expresión de

los genes. Otras proteínas confieren elasticidad y resistencia a órganos y tejidos: El colágeno del tejido conjuntivo fibroso. La elastina del tejido conjuntivo elástico. La queratina de la epidermis. Las arañas y los gusanos de seda segregan fibroina para fabricar las telas

de araña y los capullos de seda, respectivamente.


http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/AcidosNucleicos.htm

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2. Función enzimática

Las proteínas con función enzimática son las más numerosas y especializadas.

Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas del metabolismo celular.

3. Función hormonal

Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de glucosa en sangre), o las hormonas segregadas por la


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hipófisis, como la del crecimiento o la adrenocorticotrópica (que regula la síntesis de corticosteroides) o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio).

4. Función reguladora

Algunas proteínas regulan la expresión de ciertos genes y otras regulan la división celular (como la ciclina).

5. Función homeostática


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Algunas mantienen el equilibrio osmótico y actúan junto con otros sistemas amortiguadores para mantener constante el pH del medio interno.

6. Función defensiva

Las inmunoglobulinas actúan como anticuerpos frente a posibles antígenos. La trombina y el fibrinógeno contribuyen a la formación de coágulos

sanguíneos para evitar hemorragias. Las mucinas tienen efecto germicida y protegen a las mucosas. Algunas toxinas bacterianas, como la del botulismo, o venenos de

serpientes, son proteínas fabricadas con funciones defensivas.

7. Función de transporte:

La hemoglobina transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados. La hemocianina transporta oxígeno en la sangre de los invertebrados. La mioglobina transporta oxígeno en los músculos. Las lipoproteínas transportan lípidos por la sangre. Los citocromos transportan electrones


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8. Función contráctil:

La actina y la miosina constituyen las miofibrillas responsables de la contracción muscular.

La dineina está relacionada con el movimiento de cilios y flagelos

9. Función de reserva:

La ovoalbúmina de la clara de huevo, la gliadina del grano de trigo y la hordeína de la cebada, constituyen la reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión.

La lactoalbúmina de la leche.

ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS

1. Estructura primaria:

Las proteínas son polímeros lineales formados por la unión de un grupo -carboxilo de un aminoácido al grupo amino de otro aminoácido por medio de un enlace peptídico, la formación de un dipéptido a partir de dos aminoácidos va acompañada de la perdida de una molécula de agua, por lo que la biosíntesis de enlaces peptídicos necesita de un aporte de energía libre, una serie de


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aminoácidos unidos por enlaces peptídicos forman una cadena polipeptídica y cada una de las unidades que la conforman se denomina residuo.

Por convención se considera que el extremo amino terminal es el comienzo de la cadena polipeptídica, por ello la secuencia de aminoácidos de una cadena polipeptídicas se escribe comenzando con el residuo amino terminal. El esqueleto polipeptídico tiene gran capacidad de formar puentes de hidrogeno ya que cada residuo tiene un grupo carbonilo que es un buen aceptor de puentes de hidrogeno.

2. Estructura secundaria:

La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio. Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria.

Existen dos tipos de estructura secundaria:

a) La hélice :

Este tipo de estructura secundaria se mantiene por uniones por puentes de hidrogeno (enlace que se establece entre dos átomos electronegativos) en la cadena polipeptídica en hidrogeno que se halla unido al nitrógeno de un residuo amino se ve atraído por el oxigeno de un grupo carbonilo. En la hélice, los grupos =CO pueden formar este tipo de enlaces con el grupo =NH de un residuo aminoacídico que se halla 4 lugares más adelante en la cadena, luego de que esta


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haya dado una vuelta completa y ambos grupos hayan quedado vecinos, el puente se forma gracias a que dichos grupos quedan en posición trans.

b) Lámina :

Son estructuras laminares que presentan un plegamiento en zigzag, se forman por el apareamiento de cadenas, estableciéndose para ellos puentes de hidrogeno entre grupos =NH de una cadena con grupos =CO de otra. Si las cadenas apareadas tienen el mismo sentido (N-terminal- C-terminal) se denominan paralelas y si no se les llama antiparalela. En algunos casos una cadena puede hacer un giro y envolverse sobre si misma formando una horquilla, en este caso el apareamiento es antiparalelo.


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3. Estructura terciaria:

El plegamiento de la cadena principal de las proteínas es complejo y asimétrico, de acuerdo con su forma final, las proteínas pueden ser fibrosas o globulares.

En las proteínas fibrosas toda la molécula puede disponerse en una hélice o en una lámina plegada.

En cambio en las proteínas globulares además de adoptar estructuras en hélice o lámina plegada, se necesitan segmentos al azar para poder alcanzar los plegamientos necesarios para la conformación esferoidal.

La disposición tridimensional finalmente adoptada por una proteína se mantiene gracias a uniones e interacciones de las cadenas laterales de residuos aminoacídicos del polipéptido, las fuerzas que se encargan de mantener la estructura terciaria son de distintos tipos:

Fuerzas de atracción o repulsión electrostática, los grupos que presentan cargas opuestas se pueden enfrentar formando enlaces iónicos de tipo salino, estos pueden mantener cerca zonas lejanas de la cadena.

Los puentes de hidrógeno Las cadenas hidrofóbicas o hidrofílicas: En un entrono acuoso, el

plegamiento de las proteínas está dirigido por la tendencia de los residuos UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO | BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

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hidrofóbicos a ser excluidos del agua; la cadena se pliega por tanto para que sus cadenas hidrofóbicas laterales estén en el interior y sus cadenas polares cargadas estén en la superficie. Cuando cadenas apolares se encuentran próximas se generan, entre sus grupos, fuerzas de atracción llamadas de van der Waals.

Puentes disulfuro: este tipo de enlace fija muy cercanamente dos zonas a veces muy alejadas en la secuencia.

4. Estructura cuaternaria:

Esta estructura se refiere al ordenamiento espacial de las subunidades polipeptídicas y la naturaleza de sus interacciones.


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Las fuerzas responsables de mantener en posición a las diferentes subunidades son puentes de hidrógenos, atracciones electrostáticas, interacciones hidrofóbicas puentes disulfuro entre cisteínas, etc.

La forma más simple de estructura cuaternaria es un dímero, que consta de dos subunidades idénticas, aunque también son comunes estructuras más complicadas con más de un tipo de subunidades y a proporciones variables.

DESNATURALIZACIÓN DE UNA PROTEÍNA

La desnaturalización de las proteínas se produce a causa de diversos factores, entre ellos la polaridad del disolvente, el pH del medio o condiciones extremas de temperatura, que pueden provocar que las proteínas pierdan su estructura original llamada también estructura nativa, lo cual incide en el cambio de las propiedades fisicoquímicas y en su optimo funcionamiento.

La desnaturalización, en la estructura primaria, interrumpe la secuencia de aminoácidos, mientras que en caso de la estructura secundaria provoca que la


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proteína pierda todos los patrones de repetición regulares que dan lugar a la forma α- hélice y se genera formas aleatorias.

Cuando la desnaturalización afecta a una proteína con estructura terciaria se interrumpen los enlaces covalentes entre las cadenas de aminoácidos, los enlaces dipolo-dipolo entre cadenas laterales polares de aminoácidos y los dipolo inducidos entre cadenas laterales no polares de aminoácidos.

En la estructura cuaternaria, la desnaturalización provoca que las subunidades de proteínas se separen o que se altere su posición espacial.

Las proteínas se desnaturalizan cuando pierden su estructura tridimensional (conformación espacial) y así el característico plegamiento de su estructura.

Las proteínas son filamentos largos de aminoácidos unidos en una secuencia específica. Son creadas por los ribosomas que "leen" codones de los genes y ensamblan la combinación requerida de aminoácidos por la instrucción genética, en un proceso conocido como transcripción genética. Las proteínas recién creadas experimentan una modificación posmodificación en la que se agregan átomos o moléculas adicionales, como el cobre, zinc e hierro. Una vez que finaliza este proceso, la proteína comienza a plegarse sin alterar su secuencia (espontáneamente, y a veces con asistencia de enzimas) de forma tal que los residuos hidrófobos de la proteína quedan encerrados dentro de su estructura y los elementos hidrófilos quedan expuestos al exterior. La forma final de la proteína determina cómo interaccionará con el entorno.


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Si la forma de la proteína es alterada por algún factor externo (por ejemplo, aplicándole calor, ácidos o álcalis), no es capaz de cumplir su función celular. Éste es el proceso llamado desnaturalización.

¿Cómo la desnaturalización afecta a los distintos niveles?

En la desnaturalización de la estructura cuaternaria, las subunidades de proteínas se separan o su posición espacial se corrompe.

La desnaturalización de la estructura terciaria implica la interrupción de:

Enlaces covalentes entre las cadenas laterales de los aminoácidos (como los puentes disulfuros entre las Cisteínas).

Enlaces no covalentes dipolo-dipolo entre cadenas laterales polares de aminoácidos.

Enlaces dipolo inducidos por fuerzas de Van Der Waals entre cadenas laterales no polares de aminoácidos.

En la desnaturalización de la estructura secundaria las proteínas pierden todos los patrones de repetición regulares como las hélices alfa y adoptan formas aleatorias.

La estructura primaria, la secuencia de aminoácidos ligados por enlaces peptídicos, no es interrumpida por la desnaturalización.

Pérdida de función

La mayoría de las proteínas pierden su función biológica cuando están desnaturalizadas, por ejemplo, las enzimas pierden su actividad catalítica, porque los sustratos no pueden unirse más al centro activo, y porque los residuos del aminoácido implicados en la estabilización de los sustratos no están posicionados para hacerlo.


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PLEGAMIENTO DE LAS PROTEÍNAS

La secuenciación del genoma humano, encontrara significado cuando se puedan convertir las secuencias genéticas y estructuras de proteínas.

En este desarrollo se pueden acotar fases y niveles sucesivos: el plegamiento de las secuencias polipeptidicas para formar estructuras globulares dotadas de propiedades asociativas y esteroespesificas; las interacciones asociativas entre proteínas o entre proteínas y otros constituyentes para la formación de orgánulos celulares ; la interacción entre células para constituir tejidos y órganos; la coordinación y la diferenciación ; de las actividades químicas mediante interacciones de tipo alosterico , en las que una enzima cambia de conformación en respuesta a la interacción con una pequeña molécula (efector).


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El secreto de la vida debe buscarse a nivel de organización química, en particular en la relación existente entre la estructura lineal unidimensional desnaturalizada (D) de la proteína y la estructura nativa tridimensional 8N) biológicamente activa, en la que la secuencia lineal una vez fabricada en el ribosoma se pliega en un tiempo comprendido entre el micro segundo y el segundo

El conocimiento de los mecanismos en que se basa el plegamiento permitiría predecir la estructura nativa de una proteína a partir de la secuencia de sus veinte tipos de aminoácidos.

Existe una solución que se basa en el plegamiento inverso de la proteína, es decir dada una estructura nativa se puede averiguar la secuencia lineal de los aminoácidos que la componen.

En este modelo cada aminoácido está representado por una esfera limitada en su movimiento a uno de los vértices en el retículo en interacción con los aminoácidos más próximos. La solución al problema inverso del plegamiento es fácil: la secuencia de aminoácidos que se repliega en una estructura nativa dada es la secuencia que en esta estructura alcanza el valor mínimo de energía. En esta condición se puede formular de forma menos restrictiva, precisando que la secuencia encuentre en la estructura nativa un valor de energía suficientemente pequeño, esto es , menor que la energía mínima Ec asociada al conjunto de conformaciones tridimensionales compactas que sean estructuralmente distintas de la nativa.


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LECCIONES DEL PROBLEMA INVERSO

El principal resultado experimental a propósito del plegamiento de las proteínas mono globulares radica en el carácter súbito, del “todo” o “nada” de la transición entre el estado desnaturalizado y el nativo, fenómeno análogo al observado en las transiciones de fase de diversos sistemas físicos.

En el proceso de plegamiento este carácter parece sorprendente, por cuanto las proteínas son sistemas muy poco homogéneos, estructuralmente mas asimilables a un solido desordenado que a un cristal.

La inhomogeneidad una propiedad esencial de los sistemas finitos, se halla presente también en el núcleo atómico, donde los orbitales se caracterizan por valores de momento angular muy distintos entre sí.

Para entender las propiedades de las proteínas diseñadas según el modelo del plegamiento inverso, hay que empezar por identificar los sitios calientes. A este fin se introducen mutaciones en cada sitio sustituyendo el aminoácido de la secuencia de baja energía por uno de los otros 19 aminoácidos y se estudia el comportamiento dinámico de la proteína.


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Si la mutación impide la transición del estado desnaturalizado al nativo, un fenómeno que se ha observado en alrededor de 8 % de los casos, la mutación se a producido en un sitio caliente, en general bien protegido y ocupado por aminoácidos apolares ( hidrófobos) .

Por el contrario si la secuencia resultante de la inserción de una mutación se pliega sobre la propia estructura nativa empleada para diseñar la proteína, algo que sucede en un 92 por ciento de los casos, la mutación (denominada neutra) ha ocurrido en un sitio templado o frio.

Distintas secuencias, por tanto, pueden corresponder a la misma estructura nativa. En particular, mutaciones únicas y múltiples de composición constante (intercambio de aminoácidos) en la secuencia S36 dan lugar a 1030 secuencias que se repliegan en la misma estructura nativa de S36; esta familia de secuencias es el equivalente, en el núcleo atómico, al conjunto de estados que forman una banda rotacional.


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En otras palabras, un núcleo atómico encuentra un estado de energía mínima colocando sus nucleones en orbitales que corresponden no a un momento angular definido, sino a una combinación lineal de momentos angulares (rotura espontánea de la simetría de rotación). De la misma manera, una proteína disminuye su energía al instalar en cada sitio de su estructura nativa, no un aminoácido definido, sino una combinación lineal de aminoácidos (rotura espontánea de la conservación del contenido de los aminoácidos).

La recuperación de estas simetrías, como exige la mecánica cuántica, engendra bandas rotacionales y familias de proteínas con la misma estructura intrínseca y nativa, respectivamente.

La estabilidad de la proteína, en definitiva, viene determinada por los aminoácidos presentes en los sitios calientes, comunes a las 1030 secuencias (aminoácidos conservados).

Pero no sólo por ellos: los sitios calientes determinan también la jerarquía de los contactos que se establecen en el proceso de plegamiento de la proteína. De hecho, siguiendo la evolución de una secuencia de aminoácidos diseñada, de la configuración lineal desnaturalizada a la estructura nativa, se observa una sucesión de pasos perfectamente determinada.

En primer Lugar se asiste a la formación, casi instantánea, de estructuras locales elementales, estabilizadas por la Interacción entre aminoácidos calientes.

A continuación, se verifica la formación del núcleo de plegamiento pos crítico, resultante del engarce de las estructuras locales, que contiene el mínimo número de contactos nativos que aseguran el plegamiento.

Por último, en un lapso brevísimo tras la formación del núcleo de plegamiento, aparece la relajación de los aminoácidos restantes en la estructura nativa que da lugar a un solo sistema de energía menor que Ec.


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ROTURA ESPONTANEA DE LA SIMETRIA de una proteína, esto es, del contenido de aminoácidos de cada sitio. La distribución gaussiana en cada sitio representa las distintas proyecciones (20) del contenido de aminoácidos, una magnitud que puede considerarse un "cuasl-espín”, en analogía con el espin de los nucleones. El sistema alinea estos cuasi-espines, con la minimización consiguiente de la energía del sistema y la rotura espontánea de la simetría.

MECANO MOLECULAR O PLEGAMIENTO DE LAS PROTEÍNAS.

No está controlado por cada aminoácido, lo controlan las estructuras locales elementales que funcionan como diminutas piezas de un mecano molecular. Si se combinan correctamente, originan el núcleo de plegamiento y por tanto, el mínimo numero de contactos nativos que aseguran el plegamiento llevando al sistema del estado desnaturalizado a una estructura que se encuentra más allá de la barra energética que los separa del estado nativo.


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Se trata de una región donde, desde el punto de vista energético, todos los pasos posteriores son cuesta abajo. La analogía utilizada explica también el mecanismo de plegamiento de los dímeros incluso la agregación de proteínas en placas amieloides, el fenómeno observado en los que parecen la enfermedad del alzheimer o la de creutzfeldt- Jakob. En este caso y siguiendo con la analogía, la piezas de una proteína se unen fuertemente a las de otra y dan lugar a un sistema tan estable, que no puede plegarse y ponen las bases para la formación de un deposito amieloide.

Las proteínas tau

Son proteínas microtubulares que abundan en las neuronas, siendo mucho menos

frecuentes fuera del sistema nervioso central. Su principal función es la

estabilización de los microtúbulos axonales a través de la interacción con

la tubulina.

Sin embargo, cuando la cinesina se adhiere a las tiras de la proteína tau, el motor

tiende a desprenderse completamente del microtúbulo. De esta forma, la proteína

tau ayuda a regular el equilibrio del tráfico de células nerviosas, lo que puede

explicar que las alteraciones de tau se asocien con las patologías

neurodegenerativas.

La modulación diferencial de la motilidad de la dineína y de la cinesina sugieren

que las proteínas asociadas al microtúbulo pueden regular espacialmente el

equilibrio del transporte axonal dependiente del microtúbulo. Dixit ha indicado que

el objetivo de estudio ha sido analizar cómo la proteína tau controla el balance del

transporte neuronal.

Las tau fueron descubiertas en 1975 en la Universidad de Princeton en el

laboratorio de Marc Kirschner.


http://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Princeton

http://es.wikipedia.org/wiki/1975

http://es.wikipedia.org/wiki/Tubulina

http://es.wikipedia.org/wiki/Ax%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_nervioso_central

http://es.wikipedia.org/wiki/Neurona

http://es.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADnas

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La enfermedad de Alzheimer afecta a dos proteínas, llamadas beta amiloide y tau, que cooperan para obstruir las funciones del cerebro y afectar a las funciones cognitivas.

En la enfermedad de Alzheimer se observan al microscopio unas placas y ovillos neurofibrilares en los axones formados por péptidos beta amiloides y proteínas tau.

El péptido beta amiloide provoca una especie de atasco en el tráfico axonal en las neuronas enfermas y Vossel y sus colegas han estudiado gracias a técnicas de imagen in vivo con un microscopio de fluorescencia cómo actúan las proteínas tau (que se acoplan a los microtúbulos celulares) para facilitar el tráfico axonal de mitocondrias (orgánulos celulares con genoma propio encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular) y de otras substancias.


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El mecanismo de plegamiento de las proteínas explicado trasciende incluso viejas cuestiones relacionadas con las proteínas. De entrada la paradoja de levinthal, según la cual el número de las posibles conformaciones de una cadena polimérica de 100 aminoácidos supera la edad del universo expresada en segundos. Parece evidente que, en la naturaleza, para alcanzar su estructura nativa una cadena polipeptídica no pasa por todas las posibilidades de configuración; teniendo encuenta un lapso de tiempo mínimo para pasar de una a otra, el tiempo empleado seria mucho mayor del que realmente se observa. De la misma manera parase superfluas las consideraciones sobre la importancia relativa de los contactos nativos locales y no locales; si reviste mayor interés el criterio de replegabilidad (muchas secuencias que se repliegan en la misma estructura tridimensional en un tiempo corto). Y el de diseño (muchas secuencias que tienen como estado más bajo de energía aquel en que la secuencia se repliega en la estructura nativa)

La simplicidad y la economía con las que el modelo de los sitios calientes y de las estructuras locales explique el plegamiento de las proteínas han permitido desarrollar un protocolo para resolver el problema del plegamiento en un retículo. Para su aplicación es preciso conocer además de la secuencia de aminoácidos, su interacción. El protocolo se estructura en tres puntos:

1.- determinación de las posibles estructuras locales elementales con un número limitado de aminoácidos de un 10 a un 20 % respecto al número de monómeros de la proteína;

2.- determinación de los posibles núcleos de plegamiento con energía de unión elevada juntando dos o más estructuras locales elementales.

3.- relajamiento de los restantes aminoácidos.

Entre las estructuras resultantes la única con energía menor que EC es la estructura nativa.


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La aplicación de esta estrategia a todos los ejemplos de cadenas de aminoácidos proyectados ha producido sin excepción, el resultado correcto. Cabe señalas que esta es la primera solución del problema del plegamiento de las proteínas en un retículo. A un mas el protocolo empleado está particularmente adaptado para su generalización al caso de las proteínas reales. Para ello es necesario calcular ab initio la interacción entre los escasos aminoácidos calientes en presencia de la solvente (agua). El empeño no es fácil, pero se ha identificado una vía de llevarlo a buen puerto gracias a la experiencia acumulada en el cálculo de los principios primeros de las propiedades de las agregaciones moleculares y en particular de los fullerenos.

BIBLIOGRAFIA:

1. WHAT IS LIFE? Erwin schrodinger. Cambridge University Press; Cambridge, 1944.


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2. NUCLEAR STRUCTURE, vol II A. Bohr. B. R. Mottelson. Benjamin. Nueva York, 1975.

3. STRUCURE AND MECHANISM IN PROTEIN SCIENCE. A. Fersht. W. H. And Co., Nueva York, 1999.


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