ESTRUCTURA TERCIARIA: PROTEÍNAS GLOBULARES Las proteínas globulares realizan la mayoría del trabajo químico de la célula (síntesis, transporte, metabólico, etc.) Gracias a la técnica de difracción de rayos X se conocen muchos detalles estructurales de estas proteínas: Poseen regiones con estructuras secundarias (hélice a, lámina b) (mioglobina 70% de hélice a) Estas regiones se pliegan unas sobre otras dando una estructura terciaria densamente empaquetada de aspecto globular Pueden quedar huecos internos en donde se sitúan grupos prostéticos (Ej. Grupo hemo en la mioglobina)

Motivos: zonas con la misma función en distintas proteínas DOMINIO PROTEICO: porción de una proteína con estructura terciaria definida (40-350 aminoácidos). En general asociados a una función particular. Dominio Motivos: zonas con la misma función en distintas proteínas

CARACTERÍSTICAS DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES 1. Las proteínas pequeñas suelen tener un único dominio, mientras que las grandes poseen múltiples dominios, conectados entre si por trozos de cadena polipeptídica 2. Dominios distintos suelen realizar funciones diferentes 3. Entre las variedades de dominio, los principales patrones de plegado son de dos tipos: Los que se producen alrededor de la hélice a Construidos sobre un entramado de láminas b 4. La cadena polipeptídica puede doblarse de diferentes maneras para ir de un segmento a otro 5. Todas las proteínas poseen un exterior e interior definido 6. Existen regiones de ovillo aleatorio y regiones irregulares

ESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS Tipo b-a-b Meandros b Grecas

ESTRUCTURAS CARACTERÍSTICAS DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES

PLEGAMIENTO O ENSAMBLAMIENTO DE PROTEÍNAS Una proteína recién sintetizada posee solamente su estructura primaria. Para que sea plenamente funcional ha de plegarse correctamente en una forma tridimensional única. 1. Autoensamblamiento La proteína se pliega sin ninguna otra ayuda 2. Ensamblamiento dirigido La proteína se pliega gracias a la acción de otras proteínas

FACTORES QUE DETERMINAN EL PLEGADO DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES La secuencia de aminoácidos de una proteína determina su estructura tridimensional nativa o natural El plegado de una proteína está favorecido energéticamente en condiciones fisiológicas (G<0) Una proteína tiende a plegarse de modo cooperativo, mediante interacciones que se forman o rompen de manera concertada In vivo, el plegado ocurre a veces con ayuda de otras proteínas denominadas chaperoninas: Ayudan a plegarse Impiden que se plieguen o asocien prematuramente

(HSP: HEAT-SHOCK PROTEINS) “CHAPERONINAS” (HSP: HEAT-SHOCK PROTEINS) ESTRUCTURA MOLECULAR DE GROEL (HSP60)

UBICUITINA: Marca a las proteínas para su degradación. (Premio Nobel 2004)

La proteína prión C Stanley Prusiner Premio Nobel en 1997 “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 C Stanley Prusiner Premio Nobel en 1997 por la relación de la PrP con: Enfermedad de las vacas locas (encefalopatía espongiforme bovina) Tembladera de las ovejas Neuropatologías humanas N

PROTEÍNA PRIÓNICA PRPc: 40% hélices  3% láminas  PRPsc: 30% hélices  43% láminas 

CONVERSIÓN DE PRPc A PRPsc http://www.us.es/dbiovege/biomoleculas/seminarios03-04/priones/priones.ppt

FUNCIÓN Y EVOLUCIÓN DE LAS PROTEÍNAS: MIOGLOBINA Y GRUPO HEMO MIOGLOBINA: proteína que almacena oxígeno en el músculo rojo en prácticamente todas las especies ESTRUCTURA: Posee una cadena polipeptídica única Contiene 8 segmentos con estructura secundaria de hélice a (nombrados de la A a la H), separados por segmentos no helicoidales. Se pliega dando una molécula prácticamente esférica muy compacta con un hueco en el interior donde se sitúa el grupo prostético hemo, lugar de unión al oxígeno El hemo se une de forma no covalente en la hendidura hidrofóbica o bolsillo hemo.

MECANISMO DE UNIÓN DEL OXÍGENO El oxígeno se une al grupo hemo: un anillo tetrapirrólico denominado protoporfirina IX, que pertenece a la familia de porfirinas, con un ión ferroso (Fe2+) en el centro. (Citocromos, clorofila) “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002 Anillos conjugados grandes (color)

El Fe2+ del grupo hemo tiene una coordinación octaédrica, establece 6 enlaces de coordinación: 4 con los N del anillo tetrapirrólico (situados en el plano del anillo) 1 con el N de la His 93 (F8) llamada His F8 ó His proximal El 6º enlace: Desoximioglobina: una molécula de agua Oximioglobina: una molécula de oxígeno, junto a la His distal (número 64, E7) En el entorno hidrófobo del interior de la mioglobina, el hierro no es fácilmente oxidado por el oxígeno. Fuera del ambiente celular, el hierro se oxida lentamente, formando la metamioglobina, incapaz de unir oxígeno une en su lugar una molécula de agua. El CO se une al Fe2+ con mayor afinidad que el O2

COORDINACIÓN DEL HIERRO EN LA OXIMIOGLOBINA Coordinación octaédrica del átomo de hierro Bolsillo del hemo “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

En los capilares (PO2 30 mm Hg): La Mb estaría saturada ANÁLISIS DE LA UNIÓN DEL OXÍGENO POR LA MIOGLOBINA La curva de unión de oxígeno a la mioglobina es hiperbólica e indica que tiene una elevada afinidad por el oxígeno ya que P50 es muy baja (unos 4 mm de Hg) En los capilares (PO2 30 mm Hg): La Mb estaría saturada En los tejidos (PO2 baja): La Mb capta O2 de la Hb de la sangre arterial circulante y luego lo cede a los orgánulos celulares que consumen oxígeno (mitocondrias) “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES Determinados cambios ambientales producen la desnaturalización ó desplegado de la proteína, con pérdida de sus propiedades específicas. FACTORES QUE INFLUYEN: Calentamiento por encima de su temperatura de desnaturalización térmica pH fuertemente ácido ó básico Presencia de alcohol ó urea RENATURALIZACIÓN: Restaurando las condiciones fisiológicas se revierte el proceso

DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Consiste en la pérdida de todas las estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria) quedando la proteína reducida a un polímero estadístico. Consecuencias inmediatas son: - Disminución drástica de la solubilidad de la proteína, acompañada frecuentemente de precipitación - Pérdida de todas sus funciones biológicas - Alteración de sus propiedades hidrodinámicas

LA DESNATURALIZACIÓN ES UN PROCESO COOPERATIVO

DESNATURALIZACIÓN TÉRMICA DE LA RIBONUCLEASA Molécula nativa Molécula desnaturalizada “Bioquímica” Stryer, Berg y Tymoczko Ed. Reverté, S.A. 2003 Desnaturalización Renaturalización

DINÁMICA DE LAS PROTEÍNAS GLOBULARES Las proteínas globulares son estructuras dinámicas, sufren movimientos que se han agrupado en tres clases: 1. Vibraciones y oscilaciones de átomos ó grupos 2. Movimientos concertados de elementos estructurales (hélices, por ej.) 3. Movimientos de dominios completos, apertura y cierre de hendiduras. Los dos últimos son bastante más lentos y están implicados en las funciones catalíticas de las enzimas.