Jerarquía estructural de las proteínas


David Arboledas BrihuegaQuímico


© David Arboledas Brihuega

ISBN: 978-84-9948-455-6Depósito legal: A-732-2011

Edita: Editorial Club Universitario. Telf.: 96 567 61 33C/ Decano, 4 – 03690 San Vicente (Alicante)[email protected]

Printed in SpainImprime: Imprenta Gamma. Telf.: 965 67 19 87C/ Cottolengo, 25 – 03690 San Vicente (Alicante)[email protected]

Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de este libro puede reproducirse o transmitirse por ningún procedimiento electrónico o mecánico, incluyendo fotocopia, grabación magnética o cualquier almacenamiento de información o sistema de reproducción, sin permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright.

Sapere aude…

in memoriamA veces los acontecimientos se arremolinan a nuestro alrededor sin

poder evitarlos en modo alguno. Mientras comenzaba a preparar este libro sobrevino la muerte de mi tío. Era ya esperada, pero cuando llega, un enorme vacío queda en el corazón. Las personas que conocemos siempre dejan una huella en él; algunas imborrables. Hoy, 16 de junio de 2010, con lágrimas en los ojos y un profundo dolor, no puedo sino recordar todo lo que emocionalmente debo a mi tío, Pedro Salas Morante. Fue mi padrino y estuvo en todos los acontecimientos importantes de mi vida: la defensa de mi tesis de licenciatura, allá por abril de 1997, donde comenzó a gestarse la idea de escribir algo como esta monografía; mi boda, más cercana en el tiempo, y el nacimiento de mis hijas, hace tres años. Hoy, por tanto, por el respeto que me merecía, por su enorme valor y entereza hasta el final y con el profundo desconsuelo que siento, no puedo más que agradecerle su ejemplo durante los treinta y siete años en los que hemos compartido viaje y legar al futuro su nombre y su recuerdo; no puedo más que dedicarle póstumamente esta obra. Nunca podré olvidarte. Descansa en paz, tío.

David Arboledas Brihuega

ÍnDiCe

introducción ....................................................................................13

Capítulo 1. aminoácidos ................................................................151.1 Características ........................................................................151.2 Clasificación ...........................................................................18

1.2.1 Cadenas laterales apolares .............................................181.2.2 Cadenas laterales polares sin carga ...............................191.2.3 Cadenas laterales polares con carga ..............................19

1.3 Nomenclatura .........................................................................201.4 Actividad óptica .......................................................................20

1.4.1 Clasificación operacional .................................................211.4.2 Proyecciones de Fischer .................................................211.4.3 Sistema de Cahn, Ingold y Prelog ...................................23

1.5 Aminoácidos modificados .......................................................25

Capítulo 2. estructura primaria .....................................................272.1 Composición de aminoácidos .................................................272.2 Cuantificación de aminoácidos ...............................................302.3 Identificación del aminoácido N-terminal ................................32

2.4 Identificación del aminoácido C-terminal ................................332.5 Secuenciación de péptidos.....................................................352.6 Determinación de puentes disulfuro .......................................37

2.6.1 Determinación de Cys totales ..........................................372.6.2 Determinación de Cys libres ............................................38

2.7 Enlace peptídico .....................................................................392.8 Fuerzas que determinan la estructura de una proteína..........44

2.8.1 Fuerzas intramoleculares de naturaleza intrínseca. ........442.8.2 Fuerzas intramoleculares de naturaleza extrínseca ........452.8.3 Fuerzas intramoleculares determinadas por el disolvente ....462.8.4 Interacciones intermoleculares proteína-disolvente ........46

Capítulo 3. estructura secundaria ................................................473.1 Estructura secundaria ordenada repetitiva .............................47

3.1.1 Hélice α ...........................................................................483.1.2 Lámina β ..........................................................................51

3.2 Estructura secundaria ordenada no repetitiva ........................553.2.1 Giros β .............................................................................553.2.2 Comba β ..........................................................................583.2.3 Bucle β.............................................................................62

Capítulo 4. estructura supersecundaria ......................................654.1 Motivos con hélices α .............................................................65

4.1.1 Mano EF ..........................................................................674.1.2 Hélice superenrollada ......................................................68

4.2 Motivos con láminas β ............................................................694.2.1 Horquilla β .......................................................................724.2.2 Meandro β .......................................................................734.2.3 Greca griega ....................................................................744.2.4 Barril β .............................................................................74

4.3 Motivos con hélices α y láminas β ..........................................764.3.1 Motivo βαβ .......................................................................764.3.2 Plegamiento de Rossmann .............................................78

Capítulo 5. Dominios ......................................................................795.1 Dominios estructurales y funcionales .....................................815.2 Clasificación estructural ..........................................................825.3 Los dominios como unidades evolutivas ................................845.4 Los dominios son unidades autónomas de plegamiento........875.5 Dinámica de dominios ............................................................895.6 Identificación de dominios ......................................................91

Capítulo 6. estructura terciaria .....................................................936.1 Secuencia de aminoácidos y estructura terciaria ...................966.2 Las proteínas se pliegan en un proceso en varias etapas .....98

6.2.1 El postulado de Anfinsen y la paradoja de Levinthal .......996.2.2 Intermediarios del plegamiento proteico ........................1006.2.3 Modelos clásicos de plegamiento ..................................1016.2.4 Paisaje y embudo de plegamientos ...............................105

6.3 Plegamiento in vivo ..............................................................1076.4 Modelos estructurales terciarios comunes ...........................1096.5 Plegamiento y desnaturalización .......................................... 110

6.5.1 Métodos directos ........................................................... 1126.5.2 Métodos indirectos ........................................................ 113

Capítulo 7. estructura cuaternaria ..............................................1157.1 Interacciones entre subunidades.......................................... 1167.2 Simetría de las proteínas ...................................................... 117

7.2.1 Simetría cíclica .............................................................. 1187.2.2 Simetría diédrica ............................................................ 1197.2.3 Simetría icosaédrica ...................................................... 1197.2.4 Simetría helicoidal .........................................................120

7.3 Determinación del número de subunidades .........................1217.4 Clasificación de proteínas oligoméricas ...............................1227.5 Existen límites al tamaño de las proteínas ...........................1237.6 Las proteínas forman complejos supramoleculares .............123

Capítulo 8. Clasificación de las proteínas..................................1258.1 Por su composición ..............................................................125

8.1.1 Simples u holoproteínas ................................................1258.1.2 Conjugadas o heteroproteínas ......................................126

8.2 Por sus propiedades físicas .................................................1278.3 Por su conformación .............................................................128

8.3.1 Fibrosas .........................................................................1288.3.2 Globulares .....................................................................128

8.4 Por su función biológica .......................................................129

Capítulo 9. Proteínas fibrosas y globulares...............................1319.1 Proteínas fibrosas .................................................................131

9.1.1 Queratinas .....................................................................1329.1.2 Elastina ..........................................................................1359.1.3 Colágeno .......................................................................137

9.2 Proteínas globulares .............................................................1409.2.1 Mioglobina .....................................................................1409.2.2 Hemoglobina .................................................................143

Capítulo 10. análisis y determinación estructural ........................14910.1 Análisis de baja resolución .................................................150

10.1.1 Espectroscopía UV-visible ...........................................15110.1.2 Fluorescencia ..............................................................15410.1.3 Dicroísmo circular ........................................................15710.1.4 Espectroscopía infrarroja .............................................16010.1.5 RMN de 1H 1D y 2D .....................................................161

10.2 Criomicroscopía electrónica ...............................................16410.3 Técnicas de alta resolución ................................................165

10.3.1 Cristalografía de rayos x ..............................................16610.3.2 RMN multidimensional .................................................169

10.4 Bases de datos de proteínas ..............................................172

Bibliografía ....................................................................................175

Índice alfabético ...........................................................................181

13

introDuCCiónLas proteínas naturales son polímeros lineales de α-l-aminoácidos.

Desempeñan una gran cantidad de funciones: estructurales, como el colágeno; transportadoras, como la hemoglobina o los citocromos; además de aquellas funciones catalíticas que ejecutan las enzimas y que resultan esenciales en la homeostasis del metabolismo.

En una proteína podemos distinguir varios niveles de organización. Una estructura primaria, que hace referencia a la secuencia de aminoácidos en la cadena polipeptídica y en la que se incluyen todos los enlaces covalentes entre los diversos residuos: los enlaces peptídicos y los puentes disulfuro.

Una estructura secundaria, que se refiere a las disposiciones regulares en el espacio de residuos adyacentes en la cadena polipeptídica. Ciertas secuencias de aminoácidos favorecen las hélices α o las cadenas β, así como giros que conectan unas estructuras regulares con otras. Algunos elementos con estructura secundaria forman agregados regulares consecutivos que determinan un nivel de organización superior, que denominamos estructura supersecundaria o motivos. Algunos de estos se combinan, generalmente, para formar compactas estructuras globulares que llamamos dominios. Dominios con secuencias de aminoácidos homólogas en diferentes proteínas tienen casi invariablemente la misma estructura terciaria. Un dominio se define, entonces, como una parte de una cadena polipeptídica que puede plegarse independientemente en una estructura terciaria estable. Los dominios pueden ser también unidades de función independientes dentro de la estructura de las proteínas.

14


Durante mucho tiempo el dogma central del plegamiento de las proteínas se ha centrado en el primer nivel de organización estructural, la estructura primaria, en la que se supone toda la información necesaria para que la proteína adopte una y solo una estructura terciaria. Recientemente, sin embargo, se han encontrado algunas proteínas, las chaperonas, que se requieren durante el plegamiento de muchas proteínas para que adopten la estructura tridimensional apropiada.

Un nivel de estructuración superior a estos es la estructura terciaria, o disposición espacial de todos y cada uno de los átomos que componen la molécula. Una proteína con una determinada estructura terciaria puede estar constituida por uno o varios dominios, que pueden llegar a tener funciones específicas y separadas. La estructura terciaria constituye el último nivel de organización estructural de una proteína monomérica. Sin embargo, existen macromoléculas oligoméricas, formadas por la asociación no covalente de varias cadenas polipeptídicas. Este nivel de jerarquización superior se llama estructura cuaternaria. Representa, por tanto, la disposición espacial de las diversas subunidades de una proteína oligomérica.

Es cierto que las proteínas se pliegan en el espacio para adoptar una estructura tridimensional que depende fundamentalmente de la secuencia; pero también de las propiedades físicoquímicas del medio, de la presencia de cofactores, e incluso de la participación de otras proteínas, como las chaperonas.

El problema del plegamiento es, por tanto, tremendamente complicado y, hasta la fecha, no resuelto. No obstante, tenemos métodos de aproximación directos e indirectos para conocer la estructura tridimensional de las mismas.

Para formar una proteína de 100 aminoácidos existen 20100 posibilidades, o lo que es lo mismo, 1,27 10130; una cantidad superior al número de átomos que se prevé que existen en el Universo. Este dato nos sugiere la importancia de la presión de la selección natural para elegir una secuencia, de entre todas las posibles, que se pliegue de manera única para realizar una función propia. Lamentablemente, no conocemos aún qué reglas gobiernan ese proceso.

El objetivo del presente libro es proporcionar, de manera secuenciada, los principios básicos necesarios para el entendimiento de la organización estructural de las proteínas y su funcionalidad.

15

Capítulo 11

aminoáCiDosLas proteínas son biomoléculas poliméricas lineales constituidas por

α-l-aminoácidos. Se encuentran tanto en células animales como en vegetales y se pliegan en una estructura tridimensional característica que les confiere una enorme variedad de funciones. Actúan como componentes estructurales y como receptores moleculares; algunas participan en la replicación, transcripción y tra-ducción de la información genética; otras forman parte de la primera línea de de-fensa de nuestro sistema o transportan el oxígeno a todas nuestras células. Entre todas las proteínas, quizá, son las enzimas las más importantes, pues regulan todo el metabolismo y son piezas esenciales en todos los aspectos bioquímicos.

Todos estos papeles pueden clasificarse, en último término, como estructurales o funcionales.

CaraCterÍstiCas1.1 Los aminoácidos, como indica su nombre, son moléculas orgánicas

que contienen un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH). Como hemos dicho, los aminoácidos proteicos son α-aminoácidos, es decir, que están formados por un carbono alfa unido a un grupo amino, a otro carboxilo, a un hidrógeno y a una cadena lateral R con la que forma su cuarto enlace covalente (Figura 1.1 A). Normalmente en la naturaleza solo está presente uno de los dos enantiómeros de la mayoría de los compuestos biológicos

16


quirales. En las proteínas naturales todos los aminoácidos, excepto la glicina, que es aquiral, se presentan como isómeros l, lo que no indica que deban ser dextrógiros o levógiros, como veremos un poco más adelante (Figura 1.1 B).

16 JERARQUÍA ESTRUCTURAL DE LAS PROTEÍNAS © ECU

compuestos biológicos quirales. En las proteínas naturales todos los aminoácidos, excepto la glicina, que es aquiral, se presentan como isómeros L, lo que no indica que deban ser dextrógiros o levógiros, como veremos un poco más adelante (Figura 1.1 B).

Figura 1.1. Estructura de un -aminoácido. (A) Los aminoácidos son moléculas orgánicas formadas por un grupo amino y uno carboxilo. Los diferentes radicales R se unen al C . (B) Todos los aminoácidos que aparecen en las proteínas naturales se presentan como enantiómeros L, salvo para la glicina, que es aquiral.

A pH bajo los aminoácidos se encuentran mayoritariamente en su forma catiónica y a pH altos en su forma aniónica. Las moléculas que pueden actuar como ácidos y bases se denominan anfóteras. Existe un pH para el cual estos anfolitos presentan carga neta cero, lo que ocurre cuando los grupos amino y carboxilo se encuentran completamente ionizados. Ese pH se conoce como punto isoeléctrico (pI). A este pH todas las moléculas de los aminoácidos se presentan en forma dipolar y se dice que es un zwitterión (Figura 1.2). Una de las consecuencias fundamentales de este hecho es que son muy solubles en disolventes polares, como el agua, y poco solubles en disolventes orgánicos.

Figura 1.2. Reacciones ácido-base en un aminoácido. A pH bajos los aminoácidos se encuentran en forma catiónica y a pH altos en su forma aniónica. Al pH en el que sólo existe la forma dipolar (zwitterión) se le denomina punto isoeléctrico.

Los aminoácidos y las proteínas que forman poseen por tanto unas marcadas propiedades ácido-básicas. Todos los -aminoácidos presentan al menos dos grupos funcionales ácido-básicos, tres los que tienen una cadena lateral ionizable.

A pH bajos los grupos amino y carboxilo de un aminoácido están muy protonados, por lo que su forma predominante será +H3N-CHR-COOH. A

Figura 1.1. Estructura de un α-aminoácido. (A) Los aminoácidos son moléculas orgánicas formadas por un grupo amino y uno carboxilo. Los diferentes radicales R se unen al Cα. (B) Todos los aminoácidos que aparecen en las proteínas naturales se presentan como enantiómeros l, salvo para la glicina, que es aquiral.

A pH bajo los aminoácidos se encuentran mayoritariamente en su forma catiónica y a pH alto, en su forma aniónica. Las moléculas que pueden actuar como ácidos y bases se denominan anfóteras. Existe un pH para el cual estos anfolitos presentan carga neta cero, lo que ocurre cuando los grupos amino y carboxilo se encuentran completamente ionizados. Ese pH se conoce como punto isoeléctrico (pI). A este pH todas las moléculas de los aminoácidos se presentan en forma dipolar y se dice que es un zwitterión (Figura 1.2). Una de las consecuencias fundamentales de este hecho es que son muy solubles en disolventes polares, como el agua, y poco solubles en disolventes orgánicos.


compuestos biológicos quirales. En las proteínas naturales todos los aminoácidos, excepto la glicina, que es aquiral, se presentan como isómeros L, lo que no indica que deban ser dextrógiros o levógiros, como veremos un poco más adelante (Figura 1.1 B).

Figura 1.1. Estructura de un -aminoácido. (A) Los aminoácidos son moléculas orgánicas formadas por un grupo amino y uno carboxilo. Los diferentes radicales R se unen al C . (B) Todos los aminoácidos que aparecen en las proteínas naturales se presentan como enantiómeros L, salvo para la glicina, que es aquiral.

A pH bajo los aminoácidos se encuentran mayoritariamente en su forma catiónica y a pH altos en su forma aniónica. Las moléculas que pueden actuar como ácidos y bases se denominan anfóteras. Existe un pH para el cual estos anfolitos presentan carga neta cero, lo que ocurre cuando los grupos amino y carboxilo se encuentran completamente ionizados. Ese pH se conoce como punto isoeléctrico (pI). A este pH todas las moléculas de los aminoácidos se presentan en forma dipolar y se dice que es un zwitterión (Figura 1.2). Una de las consecuencias fundamentales de este hecho es que son muy solubles en disolventes polares, como el agua, y poco solubles en disolventes orgánicos.

Figura 1.2. Reacciones ácido-base en un aminoácido. A pH bajos los aminoácidos se encuentran en forma catiónica y a pH altos en su forma aniónica. Al pH en el que sólo existe la forma dipolar (zwitterión) se le denomina punto isoeléctrico.

Los aminoácidos y las proteínas que forman poseen por tanto unas marcadas propiedades ácido-básicas. Todos los -aminoácidos presentan al menos dos grupos funcionales ácido-básicos, tres los que tienen una cadena lateral ionizable.


Figura 1.2. Reacciones ácido-base en un aminoácido. A pH bajos los aminoácidos se encuentran en forma catiónica y a pH altos en su forma aniónica. Al pH en el que solo existe la forma dipolar (zwitterión) se le denomina punto isoeléctrico.

Los aminoácidos y las proteínas que forman poseen por tanto unas marcadas propiedades ácido-básicas. Todos los α-aminoácidos presentan al menos dos grupos funcionales ácido-básicos, tres los que tienen una cadena lateral ionizable.


17

Aminoácidos

medida que se sigue la titulación las moléculas van perdiendo sucesivamente dos protones; primero el del grupo funcional carboxilo y después el del grupo amonio.

Como las diferencias entre pK1 y pK2 son considerables, podemos suponer que la ecuación de Henderson-Hasselbach se aproxima con bastante fidelidad a cada tramo de titulación de la curva. Por ello, en cada paso de ionización, pK es el que corresponde al punto medio de su tramo en la curva de titulación. En el ejemplo de la figura 1.3 debe cumplirse que para un pH de 2,33, las concentraciones de la forma catiónica y zwitteriónica +H3N-CHR-COO− de la Ala sean iguales; lo mismo debe ocurrir con las concentraciones de las formas zwitteriónica y aniónica H2N-CHR-COO− para un pH de 9,71 (Figura 1.3).

© ECU CAPÍTULO 1. AMINOÁCIDOS 17

1 2

2

pK pKpI


Como las diferencias entre pK1 y pK2 son considerables, podemos suponer que la ecuación de Henderson-Hasselbach se aproxima con bastante fidelidad a cada tramo de titulación de la curva. Por ello, en cada paso de ionización, pK es el que corresponde al punto medio de su tramo en la curva de titulación. En el ejemplo de la figura 1.3 debe cumplirse que para un pH de 2,33, las concentraciones de la forma catiónica y zwitteriónica +H3N-CHR-COO de la Ala son iguales; lo mismo debe ocurrir con las concentraciones de las formas zwitteriónica y aniónica H2N-CHR-COO para un pH de 9,71 (Figura 1.3).

Figura 1.3. Curva de titulación de la alanina. Los aminoácidos con cadenas apolares y polares sin carga se ionizan de manera similar.

El punto isoeléctrico, pI, debe de ser, por tanto:

Donde pK1 y pK2 son las constantes de disociación de las ionizaciones de los grupos carboxilo y amonio, respectivamente (Figura 1.2). Para los aminoácidos ácidos (Asp y Glu), equivalen a pK1 y pKR, mientras que para los básicos (Arg, His y Lys) serían pKR y pK2.

Una consecuencia inmediata de lo anteriormente explicado es que los aminoácidos nunca asumen en disolución acuosa su forma neutra.


El punto isoeléctrico, pI, debe ser, por tanto:


1 2

2

pK pKpI


Como las diferencias entre pK1 y pK2 son considerables, podemos suponer que la ecuación de Henderson-Hasselbach se aproxima con bastante fidelidad a cada tramo de titulación de la curva. Por ello, en cada paso de ionización, pK es el que corresponde al punto medio de su tramo en la curva de titulación. En el ejemplo de la figura 1.3 debe cumplirse que para un pH de 2,33, las concentraciones de la forma catiónica y zwitteriónica +H3N-CHR-COO de la Ala son iguales; lo mismo debe ocurrir con las concentraciones de las formas zwitteriónica y aniónica H2N-CHR-COO para un pH de 9,71 (Figura 1.3).


El punto isoeléctrico, pI, debe de ser, por tanto:





18


ClasifiCaCión1.2 El método más común y probablemente más sencillo de clasificar los

20 aminoácidos presentes en las proteínas naturales es por la polaridad de sus cadenas laterales, R. Este modo de agrupar los aminoácidos obedece al hecho de que en el proceso de plegamiento hacia la conformación nativa de la proteína, esta va enterrando sus cadenas laterales hidrófobas para evitar el contacto con el agua, a la vez que expone los residuos cargados hacia el medio externo. Desde este punto de vista existen, entonces, tres grupos principales de aminoácidos.

Cadenas laterales apolares1.2.1 De acuerdo con este criterio de clasificación tenemos nueve aminoácidos

con cadenas apolares. El de menor tamaño es la glicina (Gly, G), cuya cadena lateral es un átomo de hidrógeno. La alanina (Ala, A), valina (Val, V), leucina (Leu, L) e isoleucina (Ile, I) poseen cadenas alifáticas de diferentes longitudes. La metionina (Met, M) presenta un átomo de azufre en su cadena. La prolina (Pro, P), con una cadena cíclica, destaca por sus restricciones conformacionales. La fenilalanina (Phe, F), con su radical bencilo y el triptófano (Trp, W), con su cadena indólica, son aminoácidos de cadena aromática (Figura 1.4).


1.2 CLASIFICACIÓN El método más común y probablemente más sencillo de clasificar los

20 aminoácidos presentes en las proteínas naturales es por la polaridad de sus cadenas laterales, R. Este modo de agrupar los aminoácidos obedece al hecho de que en el proceso de plegamiento hacia la conformación nativa de la proteína, ésta va enterrando sus cadenas laterales hidrófobas para evitar el contacto con el agua, a la vez que expone los residuos cargados hacia el medio externo. Desde este punto de vista existen, entonces, tres grupos principales de aminoácidos.

1.2.1 Cadenas laterales apolares De acuerdo con este criterio de clasificación tenemos nueve

aminoácidos con cadenas apolares. El de menor tamaño es la glicina (Gly, G), cuya cadena lateral es un átomo de hidrógeno. La alanina (Ala, A), valina (Val, V), leucina (Leu, L) e isoleucina (Ile, I) poseen cadenas alifáticas de diferentes longitudes. La metionina (Met, M) presenta un átomo de azufre en su cadena. La prolina (Pro, P), con una cadena cíclica, destaca por sus restricciones conformacionales. La fenilalanina (Phe, F), con su radical bencilo y el triptófano (Trp, W), con su cadena indólica, son aminoácidos de cadena aromática (Figura 1.4).

Figura 1.4. Fórmulas y símbolos de los aminoácidos con cadena lateral apolar. Se recogen las fórmulas y símbolos de una y tres letras para los -L-aminoácidos de cadena apolar en su forma neutra.

Figura 1.4. Fórmulas y símbolos de los aminoácidos con cadena lateral apolar. Se recogen las fórmulas y símbolos de una y tres letras para los α-l-aminoácidos de cadena apolar en su forma neutra.

19

Aminoácidos

Cadenas laterales polares sin carga1.2.2 En este grupo tenemos seis aminoácidos. La asparagina (Asn, N) y la

glutamina (Gln, Q) presentan cadenas laterales amida. La serina (Ser, S) y la treonina (Thr,T) poseen grupos hidroxilo. La tirosina (Tyr, Y) posee un anillo fenólico que, junto a los grupos aromáticos de la Phe y Trp, es responsable de casi toda la absorbancia en la región UV y la fluorescencia mostrada por las proteínas. La cisteína (Cys, C) presenta un grupo tiólico que le permite formar puentes disulfuro con cadenas laterales de otras Cys (Figura 1.5).


1.2.2 Cadenas laterales polares sin carga En este grupo tenemos seis aminoácidos. La asparagina (Asn, N) y

la glutamina (Gln, Q) presentan cadenas laterales amida. La serina (Ser, S) y la treonina (Thr,T) poseen grupos hidroxilo. La tirosina (Tyr, Y) posee un anillo fenólico que, junto a los grupos aromáticos de la Phe y Trp es responsable de casi toda la absorbancia en la región UV y la fluorescencia mostrada por las proteínas. La cisteína (Cys, C) presenta un grupo tiólico que le permite formar puentes disulfuro con cadenas laterales de otras Cys (Figura 1.5).

Figura 1.5. Fórmulas y símbolos de los aminoácidos con cadena polar sin carga. Se recogen las fórmulas y símbolos de una y tres letras para los -L-aminoácidos de cadena polar sin carga en su forma neutra.

1.2.3 Cadenas laterales polares con carga Este último grupo lo forman cinco aminoácidos (Figura 1.6): dos

ácidos, como son el ácido aspártico (Asp, D) y el glutámico (Glu, E) y tres básicos, la lisina (Lys, K), la arginina (Arg, R) y la histidina (His, H).

Figura 1.6. Fórmulas y símbolos de los aminoácidos con cadena polar cargada.

Figura 1.5. Fórmulas y símbolos de los aminoácidos con cadena polar sin carga. Se recogen las fórmulas y símbolos de una y tres letras para los α-l-aminoácidos de cadena polar sin carga en su forma neutra.

Cadenas laterales polares con carga1.2.3 Este último grupo lo forman cinco aminoácidos (Figura 1.6): dos ácidos,

como son el ácido aspártico (Asp, D) y el glutámico (Glu, E) y tres básicos, la lisina (Lys, K), la arginina (Arg, R) y la histidina (His, H).


1.2.2 Cadenas laterales polares sin carga En este grupo tenemos seis aminoácidos. La asparagina (Asn, N) y

la glutamina (Gln, Q) presentan cadenas laterales amida. La serina (Ser, S) y la treonina (Thr,T) poseen grupos hidroxilo. La tirosina (Tyr, Y) posee un anillo fenólico que, junto a los grupos aromáticos de la Phe y Trp es responsable de casi toda la absorbancia en la región UV y la fluorescencia mostrada por las proteínas. La cisteína (Cys, C) presenta un grupo tiólico que le permite formar puentes disulfuro con cadenas laterales de otras Cys (Figura 1.5).

Figura 1.5. Fórmulas y símbolos de los aminoácidos con cadena polar sin carga. Se recogen las fórmulas y símbolos de una y tres letras para los -L-aminoácidos de cadena polar sin carga en su forma neutra.

1.2.3 Cadenas laterales polares con carga Este último grupo lo forman cinco aminoácidos (Figura 1.6): dos

ácidos, como son el ácido aspártico (Asp, D) y el glutámico (Glu, E) y tres básicos, la lisina (Lys, K), la arginina (Arg, R) y la histidina (His, H).

Figura 1.6. Fórmulas y símbolos de los aminoácidos con cadena polar cargada. Figura 1.6. Fórmulas y símbolos de los aminoácidos con cadena polar cargada.

20


nomenClatura1.3 En las figuras 1.4, 1.5 y 1.6 se han indicado las abreviaturas de tres y

una letra correspondientes a los veinte aminoácidos que se encuentran en las proteínas naturales. Es importante memorizarlos, pues en todos los tratados o publicaciones de bioquímica se recogerá una u otra forma de referirse a los distintos residuos. El código de una letra se usa más a menudo para comparar secuencias de aminoácidos de diferentes proteínas.

Es necesario mencionar, asimismo, que muchas veces aparecerán los símbolos Glx y asx, que hacen referencia tanto a Glu o Gln en el primer caso, como Asp o Asn en el segundo. Esto se debe a la propia experiencia en el laboratorio, pues como indicaremos en el capítulo siguiente, durante el proceso de hidrólisis de proteínas la Asn y la Gln se oxidan a Asp y Glu, respectivamente; por lo que a priori no podemos saber si un residuo de Asp detectado era realmente Asp o proviene de una Asn.

En los polipéptidos, los nombres de los residuos se nombran reemplazando el sufijo -ina de su nombre por -il. Las cadenas se describen empezando por el extremo amino, o N-terminal, que quedará a la izquierda y se sigue el orden hasta llegar al extremo carboxilo, o C-terminal. Este último residuo se nombra como su aminoácido de origen (Figura 1.7).


1.3 NOMENCLATURA En las figuras 1.4, 1.5 y 1.6 se han indicado las abreviaturas de tres y

una letra correspondientes a los veinte aminoácidos que se encuentran en las proteínas naturales. Es importante memorizarlos, pues en todos los tratados o publicaciones de bioquímica se recogerá una u otra forma de referirse a los distintos residuos. El código de una letra se usa más a menudo para comparar secuencias de aminoácidos de diferentes proteínas.

Mencionar, asimismo, que muchas veces aparecerán los símbolos Glx y Asx, que hacen referencia tanto a Glu o Gln en el primer caso, como Asp o Asn en el segundo. Esto se debe a la propia experiencia en el laboratorio, pues como indicaremos en el capítulo siguiente, durante el proceso de hidrólisis de proteínas la Asn y la Gln se oxidan a Asp y Glu, respectivamente; por lo que a priori no podemos saber si un residuo de Asp detectado era realmente Asp o proviene de una Asn.

En los polipéptidos, los nombres de los residuos se nombran reemplazando el sufijo -ina de su nombre por -il. Las cadenas se describen empezando por el extremo amino, o N-terminal, que quedará a la izquierda y se sigue el orden hasta llegar al extremo carboxilo, o C-terminal. Este último residuo se nombra como su aminoácido de origen (Figura 1.7).

Figura 1.7. Ejemplo de un tripéptido. Se representa el tripéptido alanil-fenilalanil-glicina. En abreviatura se escribiría Ala-Phe-Gly si se utilizan las tres letras, o AFG si se emplean los símbolos de una sola letra.

1.4 ACTIVIDAD ÓPTICA Como ya hemos dicho, todos los aminoácidos, con excepción de la

Gly, presentan actividad óptica; es decir, que desvían el plano de la luz polarizada en una determinada dirección.

Figura 1.7. Ejemplo de un tripéptido. Se representa el tripéptido alanil-fenilalanil-glicina. En abreviatura se escribiría Ala-Phe-Gly si se utilizan las tres letras, o AFG si se emplean los símbolos de una sola letra.

aCtiviDaD óptiCa1.4 Como ya hemos dicho, todos los aminoácidos, con excepción de la Gly,

presentan actividad óptica; es decir, que desvían el plano de la luz polarizada en una determinada dirección.

Jerarquía estructural de las proteínas - Novedades · Era ya esperada, pero cuando llega, un...

Documents

Transcript of Jerarquía estructural de las proteínas - Novedades · Era ya esperada, pero cuando llega, un...