14. Estructura de proteínas, 1.

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1 14. Estructura de proteínas, 1

2 Niveles estructurales en las proteínas
Estructura primaria: Secuencia de aminoácidos Estructura secundaria: Plegamiento básico de la cadena debido a enlaces de hidrógeno entre grupos -CO- y -NH- de la unión peptídica: hélices, láminas y giros Estructura terciaria: Estructura tridimensional de la proteína Estructura cuaternaria: Asociación de distintas subunidades, siendo cada una un polipéptido.

3 Estructura primaria DNA RNA Proteína 5’-AAGGGTACCCAACATTTAGTT-3’
3’-TTCCCATGGGTTGTAAATCAA-5’ DNA RNA 5’-AAGGGUACCCAACAUUUAGUU-3’ N Lys.Gly.Ser.Gln.His.Leu.Val C Proteína

4 Estructura primaria de la insulina

5 Oxidación de puentes disulfuro

6 Reducción y alquilación de puentes disulfuro

7 Determinación del N-término por la reacción de Sanger

8 Tripsina Lys Arg Rotura enzimática de polipéptidos Phe Tyr Trp Leu Quimotripsina

9 Rotura de un péptido por bromuro de cianógeno

10 Degradación secuencial de Edman
Feniltioisocianato Péptido (n) PTC-péptido Ácido diluído PTH-aminoácido Péptido (n-1)

11 Hoy día, la mayor parte de estructuras primarias de proteínas
se determina a partir de la secuencia de nucleótidos en el genoma. Técnicamente la secuenciación de ácidos nucleicos (en particular, la de DNA) es mucho más sencilla y barata que la de proteínas, estando al alcance de cualquier laboratorio.

12 Estructura primaria de la aldolasa A humana
SWISS-PROT

13 Cálculos a partir de estructura primaria
- Número, porcentaje y fracción molar de aminoácidos - Fórmula molecular y peso molecular - pI (punto isoeléctrico) teórico - Absorbancia molar teórica - Vida media teórica - Índices de inestabilidad e hidrofobicidad

14 ProtParam, 1

15 ProtParam, 2

16 ProtParam, 3

17 Predicciones a partir de estructura primaria, 1
- Hidrofobicidad - Estructura secundaria - Retención cromatográfica en HPLC - Residuos accesibles y ocultos - Mutabilidad

18 S PYQYPALTPEQKKELSDIAH Valor de hidrofobicidad para la
posición n (en este caso, 8): S i = n-4 n+4 bi = -10.5 Escala de hidrofobicidad (según Kyte y Doolittle)

19 Cálculo predictivo de hidrofobicidad (Kyte & Doolittle)

20 Predicciones a partir de estructura primaria, 2: Homologías

21 Dependiendo del grado de homología en su estructura
primaria, las proteínas se agrupan en: - Superfamilias: homología en torno a 30 % - Familias: homología superior a un 50 % y la misma función, por lo general. Además, hay pequeños tractos de secuencias comunes a proteínas muy diversas, y que corresponden a ciertos aspectos funcionales (como p.e. modificación postraduccional): son los motivos secuenciales

22 Algunos motivos secuenciales en las proteínas

23 Predicciones a partir de estructura
primaria, 3: Filogenia y Taxonomía Invariantes en citocromo c

24 Sustituciones conservadoras en citocromo c

25 Sustituciones radicales en citocromo c

26 Distancias filogenéticas en citocromo c

27 F Y Ángulos de conformación

28 Representación de Ramachandran

29

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31 a-Hélice F = -57º Y= -47º Paso de rosca: 0.54 nm
Traslación por residuo: 0.15 nm Residuos por vuelta: 3.6 Enlaces H: n a n+3

32 Hélice 310 F = -49º Y = -26º Paso de rosca: 0.59 nm
Traslación por residuo: 0.19 Residuos por vuelta: 3

33 Mioglobina C Proteína globular con alto contenido en a-hélice N

34 Fibrinógeno Proteína fibrosa con alto contenido en a-hélice

35 Propensión estructural hacia a-hélices (Chou y Fasman)
Estabilizan Ala: Gln: Glu: Leu: Lys: Met: Phe: Indiferentes Arg: Asp:1.010 His: Ile: Trp: Val: Desestabilizan Asn: Cys: Gly: Pro: Ser: Thr: Tyr:

36 Prolina y a-hélices

37 Hélice de poliprolina

38 Colágeno

39 Estructura b F = -119 Y = 113

40 Lámina b paralela

41 Lámina b paralela

42 Barril b paralelo

43 Lámina b antiparalela

44 Lámina b antiparalela

45 Lámina antiparalela

46 Propensión estructural hacia estructuras b (Chou y Fasman)
Estabilizan Ile: Cys: Gln: Leu: Phe: Thr: Trp: Tyr: Val: Indiferentes Arg: Met: Desestabilizan Ala: Asn: Asp: Glu: Gly: His: Lys: Pro: Ser:

47 Proteína fibrosa con estructura b: Fibroína

48 Proteína globular con estructura b: Concanavalina A

49 Giro b

50 Propensión estructural hacia giros b
Estabilizan Asn: Asp: Cys: Gly: Pro: Ser: Indiferentes Arg: Gln: His: Lys: Thr: Trp: Tyr: Desestabilizan Ala: Glu: Ile: Leu: Met: Phe: Val:

51 1ntr Proteína regulatoria

52 Estructuras suprasecundarias
- Hélice-vuelta-hélice - Siete hélices transmembrana y hélice anfipática - Cremallera de leucina - Unidad bab - Meandro b - Dedo de Zn - Mano EF

53 Hélice-vuelta-hélice
N

54 Siete hélices transmembrana (bacteriorrodopsina)

55 a-hélice anfipática Lado hidrofóbico Lado polar

56 Cremallera de leucina

57 Motivo bab

58 Meandro b

59 Dedo de Zn

60 Mano EF

61 Determinación experimental de la estructura secundaria
1. Métodos físicos: Cristalografía Rayos X, Resonancia Magnética Nuclear (RMN, NMR) en tanto en cuanto resuelven la estructura terciaria Otras técnicas: dicroísmo circular 2. Métodos predictivos a partir de la estructura primaria

62 Propensión de un aminoácido hacia una estructura dada
1. A partir de un conjunto de proteínas de estructura 3D conocida, se forma la siguiente tabla: Total a-hélice Estr. b Giro b Glutamato Aminoácidos (Se ha puesto el Glutamato como ejemplo; esta tabla se prepara para todos los aminoácidos)

63 2. A partir de la tabla anterior, se calculan las frecuencias relativas
de aparición de dicho aminoácido en las tres estructuras: a-hélice Estr. b Giro b Glutamato Aminoácidos 3. Se calcula entonces la propensión de cada aminoácido hacia una estructura dada por el cociente de dividir la frecuencia relativa de cada estructura por la frecuencia relativa media de todos los amino- ácidos. En el caso del glutamato, Pa = 0.470/0.311 = Pb = 0.104/0.282 = 0.370 Pg = 0.151/0.202 = 0.748

64 S PYQYPALTPEQKKELSDIAH Valor de propensión hacia
a-hélice para la posición n (en este caso, 8): S i = n-4 n+4 bi = 9.07 Escala de propensiones hacia a-hélice (según Chou y Fasman)

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66 S PYQYPALTPEQKKELSDIAH Valor de propensión hacia
estructura b para la posición n (en este caso, 8): S i = n-4 n+4 bi = 8.1 Escala de propensiones hacia estructura b (según Chou y Fasman)

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68 S PYQYPALTPEQKKELSDIAH Valor de propensión hacia
giro b para la posición n (en este caso, 8): S i = n-4 n+4 bi = 9.12 Escala de propensiones hacia giro b (según Chou y Fasman)

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