R 1 │ + H 3 N –CH – C – O – + ║ O H2OH2O R 1 R 2 │ │ + H 3 N — CH — C — N — CH — COO — ║ O dipéptido + H R 2 │ HN –CH – C – O – │ ║ H O

Ala Gly Cys Asp Lys Leu H 3 C CH 3 \ / SH COO - NH 3 + CH     CH 3 H H H CH 2 H CH 2 H (CH 2 ) 4 H CH 2            + H 3 N— C —C — N — C — C — N — C — C — N — C — C— N — C — C — N — C — COH  ║  ║  ║  ║  ║  ║ H O H O H O H O H O H O Amino terminal Carboxilo terminal

Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu

Oxígeno de carbonilo tiene carga parcial negativa Nitrógeno de amida tiene carga parcial positiva Casi todos los enlaces ocurren en trans Enlace peptídico: simple ? Naturaleza parcial de enlace doble (40%) C-N = 1.32 A C-O = 1.24 A C-N = 1.46 A C-O = 1.20 A

La Secuencia de Aminoácidos en una Proteína: es una característica única de cada proteína es codificada por la secuencia de nucleótidos del DNA es leída del extremo amino hacia el extremo carboxilo

psi phi Ø = phiN-C  = psiC  -C Cualquier valor entre -180 y = 180, PERO...

 y  = 0 2 enlaces peptídicos flanqueando C  están en el mismo plano

Arquitectura de Proteínas Forma - globulares o fibrosa Niveles de Estructura Proteica - Primaria - secuencia - Secundaria - estructuras locales -puentes H - Terciaria - Forma 3-dimensional - Cuaternaria - Organización de subunidades

Primaria: Secuencia de aminoácidos en un péptido/proteína Secundaria: Arreglos estables de aa. que dan lugar a patrones estructurales Terciaria: Enrollamiento/plegamiento (folding) 3D Cuaternaria: Cuando está formada x más de una cadena

Qué fuerzas determinan la estructura? Estructura Primaria - determinada por enlaces covalentes Estructuras Secundaria, Terciaria, Cuaternaria - Todas determinadas por fuerzas débiles Fuerzas débiles - Puentes de H, interacciones iónicas, interacciones de van der Waals, interacciones hidrofóbicas

Alfa Helix Propuesta por Linus Pauling y Robert Corey en 1951 Identificada en queratina por Max Perutz Componente ubicuo de proteínas Estabilizado por puentes de H

Elevación por residuo : 1.5 Å Ideal phi = -60°, psi = -45° Puente de H: entre C=O y N-H

Grupos R no participan directamente

Hoja Plegada Beta Compuesta de hebras (strands) beta Primero postulada por Pauling y Corey, 1951 Hebras pueden ser paralelas o antiparalelas Elevación por residuo: –3.47 Angstroms para antiparalelas –3.25 Angstroms para paralelas (1.5 Å en hélice alfa)

Menos estable que antiparalela  se necesitan mas hojas

La Vuelta Beta Permite a la cadena peptídica cambiar de dirección Unión es por puente de H: 3 residuos abajo Prolina y Glicina prevalecen en vueltas beta

Estructura SupersecundariaEstructura Supersecundaria Motivos, folds (plegamientos) Arreglos estables de varias 2rias y sus conexiones

Motivo más grande (barril  /  ) a partir de uno pequeño (loop  ) de piruvato quinasa

Estructura TerciariaEstructura Terciaria Aminoácidos más alejados ineractuando entre sí Arreglo espacial de estos residuos FUERZAS QUE PARTICIPAN: Interacciones hidrofóbicas Interacciones iónicas Puentes disulfuro Proteína globular: mezcla de alfas y betas unidas por segmentos conectores

Estructura Terciaria Algunos principios importantes : Las estructuras secundarias se formarán cada vez que sea posible (debido a formación de puentes de H) Hélices y hojas se empacan juntas Proteínas se pliegan para formar las estructuras más estables (hacen puentes de H y minimizan contacto con solvente Residuos hidrofóbicos hacia dentro

Porcentaje de  -hélice y estructura  en algunas proteínas ProteínaResiduos %  -hélix % hoja  Mioglobina Citocromo c Lisozima Ribonucleasa Quimiotripsina Carboxipeptidasa

MIOGLOBINA 78/0

39/040/12

26/35

Hemoglobina; Estructura cuaternaria (varias subunidades) Multímero Si pocas: oligómero

Estructura Cuaternaria Qué fuerzas mantienen la asociación cuaternaria? K d típica para dos subunidades: a M! Valores corresponden a energías de kJ/mol a 37 ºC (iónicas 20 kJ/mol) Pérdida de entropía debido a asociación - desfavorable Ganancia de entropía debido a ocultamiento de grupos hidrofóbicos - muy favorable!

Alfa

Datos moleculares de algunas proteínas Peso Molecular # residuos # cadenas Citocromo c (humano) 13, Ribonucleasa A (páncreas bovino)13, Lisozima (clara huevo)13, Mioglobina (corazón equino)16, Quimiotripsina (páncreas bovino)21, Quimiotripsinógeno (bovino)22, Hemoglobina (humano)64, Albúmina sérica (humano)68, Hexoquinasa (levadura) 102, RNA polimerasa (E. coli) 450,0004,1585 Apolipoproteína A (humano) 513,0004,5361 Glutamina sintetasa (E. coli) 619,0005,62812 Titina (humano) 2’293,000 26,9265

Toda la información necesaria para el enrollamiento de la cadena peptídica en su estructura "nativa” está contenida en la estructura primaria de amino ácidos en el péptido.

P Plegamiento y unión de cofactor (interacciones no covalentes) Modificación covalente x glicosilación fosforilación, acetilación, etc. Unión de otras subunidades P Proteína madura funcional Creación de una proteína funcional Proteína Madura Funcional

Plegado correcto sin ayuda Proteina recién sintetizada Plegado correcto con ayuda de chaperona Plegado incompleto digerida en proteasoma Agregado proteico 20% Hsp70 10% Hsp60

Chaperonas Moleculares Por qué se necesitan chaperonas si la información para el plegamiento está presente en la secuencia? –Para proteger a las proteínas nacientes y para acelerar los pasos lentos Proteínas chaperonas fueron primero identificadas como "heat-shock proteins" (hsp60 & hsp70) o proteínas de golpe calórico

Chaperona HSP 60 Chaperona HSP 70