aminoácidos, peptídeos e proteínas
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Aminoácidos Peptídeos e Aminoácidos, Peptídeos e ProteínasProteínas
Prof. Dr. André Luís Bacelar Silva Barreiros
DefiniçãoDefiniçãoAminoácidos – ácidos α-amino-carboxílicos
Proteínas e Peptídeos são polímeros de aminoácidos Proteínas e Peptídeos são polímeros de aminoácidos ligados por uma ligação amida
Ligação amida
AminoácidosAminoácidos20 aminoácidos utilizados na biossintese de proteínas
Alguns aminoácidos encontrados em proteínas sãog presultado de modificação após a imcorporação à cadeianucleotídica
300 aminoácidos não protéicosp
AminoácidosAminoácidosNumeração da cadeia
Lisina
Argininag
AminoácidosAminoácidosEstereoquímica – Naturais L
D-gliceraldeídoL-gliceraldeído
L-alanina D-alanina
AminoácidosAminoácidosNotação D e L indica configuração no C-α
(S) ( ) alanina (R) (+) alanina
Fórmula de projeção de Fischer
(S)-(-)-alaninaL-alanina
(R)-(+)-alaninaD-alanina
Modelo de bola e vareta
(S)-(-)-alanina (R)-(+)-alanina
Fórmula em Perspectiva
L-alanina D-alanina
AminoácidosAminoácidosCadeia lateral hidrocarboneto alifático
Gli iGlicina Alanina
Valina
Leucina Isoleucina
AminoácidosAminoácidosCadeia lateral benzênica
FenilalaninaFenilalanina
Tirosina
AminoácidosAminoácidosCadeia lateral álcool
Serina
Treonina
AminoácidosAminoácidosCadeia lateral ácido carboxílico
Aspartato
Glutamato
AminoácidosAminoácidosCadeia lateral amida
Asparagina
Glutamina
AminoácidosAminoácidosCadeia lateral heterocíclica
Prolina
Triptofano
Histidina
Triptofano
AminoácidosAminoácidosCadeia lateral amina
Lisina
Arginina
AminoácidosAminoácidosCadeia lateral com enxofre (tio-compostos)
Cisteína
Metionina
Aminoácidos PolaridadeAminoácidos - PolaridadeApolares
Glicina AlaninaGlicina AlaninaValina Leucina Prolina
IsoleucinaFenilalanina MetioninaTriptofano
Aminoácidos PolaridadeAminoácidos - PolaridadePolares Neutros
Serina
Treonina Asparagina
Glutamina
Tirosina CisteínaHistidina
Aminoácidos PolaridadeAminoácidos - PolaridadePolares Carregados
Aspartato
Glutamato
Lisina
Arginina
Aminoácidos ModificadosAminoácidos ModificadosProteicos por modificação estrutural após incorporação
5 hid i hi tidi
4-hidroxi-prolina
5-hidroxi-histidina
P í d lá
Proteínas da parede celular
Proteínas do colágeno
Aminoácidos ModificadosAminoácidos Modificados
6-N-metil-lisina
Mi iMiosina Protrombina
γ-carboxi-glutamato
Aminoácidos ModificadosAminoácidos Modificados
Elastina
Desmosina(4 unidades de Lisina)
Aminoácidos ModificadosAminoácidos Modificados
Selenocisteína
GSH peroxidase2GS
Glutationa (GSH)
+NADP+2GSHGSH redutase+H+NADPH+GSSG
p2H2O+GSSGH2O2+2GSH
Resumindo:
NADP+2GSHH+NADPH+GSSG
+NADP+2H2OGSH+H+NADPH+H2O2
Glutationa Redutase (GR)
Aminoácidos não protéicosAminoácidos não protéicosExercem outras funções sem constituir proteínas
Ex.: Ornitina e Citrulina são intermediarios na biossíntese daArginina
Ornitina
Citrulina
Aminoácidos EssenciaisAminoácidos EssenciaisNão temos a capacidade de sintetiza-los
Não sintetizamos em quantidade suficienteq
10 aminoácidos essenciais:10 aminoácidos essenciais:Valina, Leucina, Isoleucina, Treonina, Metionina, Lisina, Triptofano, Fenilalanina, Histidina e ArgininaLisina, Triptofano, Fenilalanina, Histidina e Arginina
Histidina e Arginina só são essenciais na infânciaHistidina e Arginina só são essenciais na infância
N i b l d di d í difNecessitamos obte-los da dieta de proteínas diferentes
Aminoácidos EssenciaisAminoácidos EssenciaisValina
PeixeCottageLentilha
A d i G liFrango Amendoim GergelimFrango
Aminoácidos EssenciaisAminoácidos EssenciaisLeucina
Proteína de soja AmendoimProteína de soja Amendoim
TofúA ê d F ijãAmêndoas Feijão
Aminoácidos EssenciaisAminoácidos EssenciaisIsoleucina
FrangoOvos Perúg Perú
Proteína de soja Algas marinhas Queijo
Aminoácidos EssenciaisAminoácidos EssenciaisTreonina
Cottage Carne Gergelimg Carne Gergelim
PeixeLentilha
Aves domésticas
Aminoácidos EssenciaisAminoácidos EssenciaisMetionina
GergelimProteína de soja
GergelimAveia
Castanha do Pará AmendoimCastanha-do-Pará
Germem de trigo
Amendoim
Aminoácidos EssenciaisAminoácidos EssenciaisLisina
Carne OvosProteína de sojaCarne
LentilhaFeijãoFeijão
Aminoácidos EssenciaisAminoácidos EssenciaisTriptofano
Clara de ovos Bacalhau
Soja Queijo Parmesão
Aminoácidos EssenciaisAminoácidos EssenciaisFenilalanina
Proteína de soja Peixej Peixe
AmendoimTofú
Clara de ovos
Aminoácidos Semi EssenciaisAminoácidos Semi-EssenciaisHistidina
Laticínios
Aves domésticas
TrigoArroz
Aminoácidos Semi EssenciaisAminoácidos Semi-EssenciaisArginina
Aves domésticas
Porco
Laticínios
Porco
CarneAmendoimAmendoim
Granola
Abreviaturas Polaridade e OcorrênciaAbreviaturas, Polaridade e Ocorrência
Propriedades Ácido BasePropriedades Ácido-BaseEm pH fisiológico os aminoácidos existem como íons dipolares
É impossível um aminoácido existir na forma neutraÉ impossível um aminoácido existir na forma neutra
Forma neutra Zwitterion
Propriedades Ácido BasePropriedades Ácido-BaseCurva de titulação Glicina
Ponto Isoelétrico
pI = pK1 + pK2
2
pH onde carga = 0
2
Propriedades Ácido BasePropriedades Ácido-BasePonto Isoelétrico
Al iAlanina
Propriedades Ácido BasePropriedades Ácido-BaseComparação com ácidos carboxílicos e aminas
Propriedades Ácido BasePropriedades Ácido-BaseCadeia lateral ionizável
Hi tidiHistidina
pH = 0 pH = 3 pH = 7 pH = 12
Glutamato
Propriedades Ácido BasePropriedades Ácido-BaseCurva de titulação
Histidina
Propriedades Ácido BasePropriedades Ácido-BaseCurva de titulação
Glutamato
Propriedades Ácido BasePropriedades Ácido-BasePonto Isoelétrico
Lisina
Glutamato
Propriedades Ácido BasePropriedades Ácido-Base
Separação de AminoácidosSeparação de AminoácidosEletroforese – Separa por pI
pI > pH ⇒ positivo migra para o cátodopI < pH ⇒ negativo migra pro ânodoM > ⇒ migra mais lentamente
Separação de AminoácidosSeparação de AminoácidosForma de detecção
nindrina aminoácido
produto violeta
Separação de AminoácidosSeparação de AminoácidosCromatografia em papel – Separa por polaridade
Apolares ⇒ arrastados pela fase móvelPolares ⇒ retidos pelo papel (polar)CCD usa placa recoberta com fase estacionária
Aminoácido menos polarp
Aminoácido mais polarO iOrigem
Separação de AminoácidosSeparação de AminoácidosCromatografia de Troca Iônica – Separa por afinidade
Resina de troca CatiônicaRetém positivos
Resina de troca AniônicaRetém negativosRetém negativos
Fase móvel = TampãoFase móvel = Tampão
Separação de AminoácidosSeparação de AminoácidosResina Trocadora de Cátions
Separação de AminoácidosSeparação de AminoácidosResina Trocadora de Ânions
CH2N+(CH3)3Cl- CH2N+(CH3)3Cl- CH2N+(CH3)3Cl
CH2N+(CH3)3Cl- CH2N+(CH3)3Cl-
Separação de AminoácidosSeparação de Aminoácidos
Separação de AminoácidosSeparação de AminoácidosCromatograma obtido num analisador automático
Separação de AminoácidosSeparação de AminoácidosDetecção e Quantificação por UV/VIS
Separação de AminoácidosSeparação de AminoácidosDetecção e Quantificação por UV/VIS
Aminoácidos aromáticos – direta UV
Outros aminoácidos - nindrina
Produto violetaλmax = 570 nm
Síntese de AminoácidosSíntese de AminoácidosSubstituição do H-α por Br (Hell-Volhard-Zelinski)
Reação SN2 com NH3ç N 3
O O O
RCH2COH
O 1) Br2, PBr3
2) H2ORCHCOH
O
B
NH3 excessoRCHCO-
NH +
O
+ NH4+Br-
Br NH3
Síntese de AminoácidosSíntese de AminoácidosMecanismo da reação de Hell-Volhard-Zelinski
Ácido carboxílico Brometo de acila Enol
Ácido α-bromo-carboxílico
Síntese de AminoácidosSíntese de AminoácidosAminação redutiva de α-cetoácidos
O NH3 excesso O+
R C
O
C OHH2/Ni Raney
R CH
NH3+
C O- + NH4+
Mecanismo
Separação de AminoácidosSeparação de AminoácidosSeparação de mistura racêmica - Resolução
Amilocinase do rim de porco
D aminoácido N acetil D aminoácido L-aminoácido
rim de porco
D-aminoácido+
L-aminoácido
N-acetil-D-aminoácido+
N-acetil-L-aminoácido
N-acetil-D-aminoácido
PeptídeosPeptídeosLigação Peptídica (Amida)
PeptídeosPeptídeosPor convenção o grupo amino livre é representado a esquerda e o grupo carboxila livre a direita
Gr o amino terminalLigações peptidicas
Gr o carbo ila terminalGrupo amino terminal Grupo carboxila terminalTripeptídeo
PeptídeosPeptídeosRotação livre não permitida – Caráter parcial de dupla
Configuração trans
Carbono α
Carbono α
Trans
PeptídeosPeptídeosLigação Dissulfeto
Cisteína
Cistina
Ci íCisteína
PeptídeosPeptídeosLigação Dissulfeto - Mecanismo
PeptídeosPeptídeosLigação Dissulfeto – forma das proteínas
PeptídeosPeptídeosInsulina
Regula o metabolismo da glicose
Ponte dissulfeto intracadeia
Pontes dissulfeto intercadeias
PeptídeosPeptídeosEncefalinas
Controlam a dor
Tyr-Gly-Gly-Phe-LeuLeucina-encefalina
T Gl Gl Ph MTyr-Gly-Gly-Phe-Met
M i i f liMetionina-encefalina
PeptídeosPeptídeosBradicinina
Hormônio que inibe inflamação dos tecidos
Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg
Bradicinina
PeptídeosPeptídeosVasopressina (antidiurético)
Controla a pressão sangüinea através da retenção de água nos rins
Cys Tyr Phe Gln Asn Cys Pro Arg Gly NHCys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH2
S SVasopressina
PeptídeosPeptídeosOcitocina
Induz a dor do parto e controla a produção de leite
Cys Tyr Ile Gln Asn Cys Pro Leu Gly NHCys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH2
S SOcitocina
PeptídeosPeptídeosGramicidina
Antibiótico produzido por bactérias
D-PheD-Orn
PeptídeosPeptídeosAspartame Asp-Phe-CH
Adoçante sintético Asp-Phe-CH3
PeptídeosPeptídeosGlutationa
Antioxidante Glu-Cys-Gli
Gl C GliS
Glu-Cys-GliGSH SGSH
Glu-Cys-GliGSSG
y
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosProblemas com a Síntese
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosEstratégia de Síntese
ProtegidoProtegido
Ativado
A ligação peptídica se
Ativado
g p pforma aquí
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosProteção do grupo amino terminal (t-BOC)
GlDicarbonado de di-terc-butila
GlicinaGlicina N-protegida
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosAtivação do grupo ácido (DCC)
Transferência de H+
Glicina N-protegida
Diciclo-hexil-carbodiimidaDiciclo-hexil-carbodiimidaDCC
ProtegidoProtegido
Ativado
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosSíntese - Adição
Alanina
Nova ligação peptídica
diciclo-hexil-uréia
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosPropagação
Repetição da ativação e adição
Dipeptídeo N-protegido Tripeptídeo N-protegidoDipeptídeo N-protegido Tripeptídeo N-protegido
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosRemoção do grupo N-protetor (t-BOC)
Tripeptídeo N-protegido
T i ídTripeptídeo
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosProblemas com a metodologia
Rendimento de 80% por etapa
Aminoácidos 2 3 4 5 6 7 8 9
Rendimento 80% 64% 51% 41% 33% 26% 21% 17%
Método demorado
Necessidade de purificar o produto a cada etapa
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosSíntese automatizada de peptídeos em fase sólida
Grupo ácido ligado a suporte sólido
Síntese no sentido inverso (C para N)
Fácil remoção de subprodutosRobert Bruce Merrifield
Altos rendimentos(1921- 2006)
Rápida
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosLigação à Resina
A i á id N t idAminoácido N-protegido
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosSaída do Grupo Protetor (t-BOC)
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosAtivação (DCC)
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosAdição
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosSaída do Grupo Protetor (t-BOC)
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosPropagação
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosPropagação
Síntese de PeptídeosSíntese de PeptídeosRecuperação do Produto
ProteínasProteínasPolímeros de aminoácidos unidos por ligação covalente do tipo amida (ligação peptídica)Exercem as mais diferentes funções
Peptídeos até 100 resíduos de aminoácidos
Luciferina Hemoglobina Queratina
Peptídeos – até 100 resíduos de aminoácidos ou massa molar M < 10.000 g/mol
ProteínasProteínasDados moleculares de algumas proteínas
ProteínasProteínasGrupos Prostéticos
Grupos químicos diferentes de aminoácidos ligados a cadeia
Proteínas SeparaçãoProteínas - SeparaçãoExtração – quebra das células
Fracionamento por solubilidadep
pHp
Temperatura
Adição de Sal (NH4)2SO4 (Efeito salting out)
Dialise (tubo com membrana semi-permeável)
Proteínas SeparaçãoProteínas - SeparaçãoCromatografia em Coluna
Troca-Iônica
Exclusão
Bio-Afinidade
Proteínas SeparaçãoProteínas - SeparaçãoCromatografia por Troca-Iônica
Separa por diferença de cargas
Fase móvel = tampão
Fase estacionáriaResina CatiônicaResina Aniônica
Mudança na F.M. altera cargas
Proteínas SeparaçãoProteínas - SeparaçãoCromatografia por Exclusão
Separa por Tamanho
Fase Estacionária – Polímero Poroso
Maiores não entram nos porosSeparadas Primeiro
M Menores entram nos porosSeparadas por ultimo
Proteínas SeparaçãoProteínas - SeparaçãoCromatografia por Bio-Afinidade
Separa por afinidade com F.E.
Separa primeiro proteínas que nãose ligam
Ligante forte separa proteínade interesse
Proteínas SeparaçãoProteínas - SeparaçãoEletroforese
Separa pela relação massa/carga
Modificação com DSS
Todas com mesma carga = separa por massa
ProteínasProteínasEstruturas
PrimáriaSecundáriaTerciáriaQuaternária
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaSeqüência de Aminoácidos
Quebra das ligações dissulfetoQ g ç
Identificação dos aminoácidos terminaisIdentificação dos aminoácidos terminais
Quebras seletivas da cadeiaQuebras seletivas da cadeia
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaQuebra das ligações dissulfeto
Ditiotetrol (DTT)
AcetilaçãoResíduos ácidos
de cisteínaIodo-acetato
de cisteína
Resíduos acetilados de cisteína
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaQuebra das ligações dissulfeto
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaEstratégias para determinar seqüência de aminoácidos
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaEstratégias para determinar seqüência de aminoácidos
Quebra seletiva da cadeia
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura Primária
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaHidrólise ácida
P t í i á id
100°C24 h
Proteína aminoácidos
6 N HCl
Asparagina e Glutaminalidas como lidas como
Aspartato e Glutamato
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaAminoácido N-terminal (Degradação de Edman)
Isotiocianato de fenilaPITCPITC
Reagente de Edman
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaAminoácido N-terminal (Degradação de Edman)
Derivado TiazolinonaPeptídeo sem aminoácido
N-terminal originalDerivado Tiazolinona N terminal original
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaAminoácido N-terminal (Degradação de Edman)
O PHT-aminoácido é determinado por pcromatografia com uso de padrões
Degradações de Edman sucessivas sãoinviáveis em proteínas inviáveis em proteínas
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaAminoácido C-terminal (Carboxi-peptidase)
Sítio de ataque da carboxi-peptidase
Carboxi peptidase A separa todos menos Arg e LysCarboxi-peptidase A separa todos menos Arg e Lys
C b d B íf A LCarboxi-peptidase B específica para Arg e Lys
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaHidrólise Parcial
Quebra aleatória da cadeia com ácido diluído
Determina grupo N-terminal dos fragmentos (Edman)
Determina grupo C-terminal dos fragmentos (Carboxi-d )peptidase)
D i i ã d d f hid óli lDetermina composição de cada fragmento por hidrólise total
Ali h d i d t d b i ãAlinha as cadeias procurando pontos de sobreposição
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaEndopeptidases
Hidrolisam ligações peptídicas específicas
Tripsina – hidrolisa a ligação no lado C de Arg e Lys
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaTripsina – Lado C de Arg e Lys
Ala-Lys-Phe-Gly-Asp-Trp-Ser-Arg-Met-Val-Arg-Tyr-Leu-His
Quebra pela Tripsina
Quimotripsina – Lado C aromáticos Phe, Tyr e Trp
Ala-Lys-Phe-Gly-Asp-Trp-Ser-Arg-Met-Val-Arg-Tyr-Leu-His
Quebra pela Quimotripsina
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaElastase – Lado C dos menores Gly e Ala
Ala-Lys-Phe-Gly-Asp-Trp-Ser-Arg-Met-Val-Arg-Tyr-Leu-His
Quebra pela Elastase
Submaxillarus protease – Lado C de Arg
Ala-Lys-Phe-Gly-Asp-Trp-Ser-Arg-Met-Val-Arg-Tyr-Leu-His
Quebra pela Submaxillarus protease
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaStaphylococcus aureusV8 protease – Lado C Asp e Glu
Ala-Lys-Phe-Gly-Asp-Trp-Ser-Arg-Met-Val-Arg-Tyr-Leu-His
Quebra pela V8 protease
Pepsina - Lado N aromáticos Phe, Tyr e Trp
Ala-Lys-Phe-Gly-Asp-Trp-Ser-Arg-Met-Val-Arg-Tyr-Leu-His
Quebra pela Pepsina
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaNenhuma peptidase quebra ao lado de Pro
Ala-Lys-Pro Leu-Phe-Pro Pro-Phe-Val
Tripsina não quebra Quimotripsina não quebra Quimotripsina quebra
Brometo de Cianogênio (BrC≡N) quebra Lado C Met
Ala-Lys-Phe-Gly-Asp-Trp-Ser-Arg-Met-Val-Arg-Tyr-Leu-His
Quebra pelo BrC≡N
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaBrometo de Cianogênio - Mecanismo
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaBrometo de Cianogênio - Mecanismo
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaSequenciador de Proteínas – Reações de Edman
Mais de 50 resíduos
99% de eficiência
Proteínas maiores são quebradas antes
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaMALDI/MS – Espectrometria da Massas com dessorção/ionização a laser com matriz assistidaIonização por Eletron-Spray (ESI/MS)
Proteínas Estrutura PrimáriaProteínas – Estrutura PrimáriaSeqüênciamento por MS/MS
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaComformação regular assumida pelo segmento protéico
Planaridade regional em torno da ligaçãopeptídica (caráter parcial de dupla)
Maior número de Ligações de H
Maior separação dos grupos R (impedimento estérico)(impedimento estérico)
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaGiro livre em torno da ligação N-Cα (φ)
Giro livre em torno da ligação C1-Cα (ψ)g ç 1 α (ψ)
Ângulo de 0° proibido em proteínas e peptídeos φ = ψ = 0°Ângulo de 0 proibido em proteínas e peptídeos φ = ψ = 0
φ = ψ = 180° ou -180°
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaConformações
Hélice α
Folha Pregueada βParalelaAntiparalela
Curva β
Espiralada ou Em Laço
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaHélice α – Arranjo mais simples
Hélice destra
-45° < ψ < -50° e φ = -60°
Gira no sentido horário descendo
3,6 resíduos por giro
DestraEsquerdaq
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaHélice α – Substituintes para fora da héliceminimizam impedimento estérico
Topo Lateral
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaHélice α – Ligações de H a cada 4 resíduos
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaHélice α - Estabilização
Ligações de H justificam estabilidade
Interações entre grupos R distantes 3 a 4resíduos estabilizam a Hélice α favorecendo sua formação
Resíduos positivos e negativos⇒ atração e formação do par iônico⇒ atração e formação do par-iônico
Resíduos aromáticos ⇒ atração hidrofóbica
Par-Iônico
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaHélice α - Desestabilização
Interações entre grupos R vizinhos desestabilizam a Hélice α
Glu e/ou Asp vizinhos = repulsão entre cargas negativas
Lys e/ou Arg vizinhas = repulsão entre cargas positivas
V l L Il l i i h i di é iVal, Leu e Ile volumosos vizinhos = impedimento estérico
OutrosOutros
Pro rigidez do anel impede giro N-Cα e N não forma ligação de H
Gly flexibilidade conformacional forma outras hélices = desestabiliza
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaFolha Pregueada β
Estrutura estendida em zig-zag
Ligação de H entre cadeias peptídicas vizinhas
As cadeias podem ser:
Paralelas = se estendem na mesma direção
Antiparalelas = se estendem em direções opostas
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaFolha Pregueada β - Paralela
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaFolha Pregueada β - Antiparalela
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaFolha Pregueada β - Estabilidade
Grupos R pequenos Gly e Ala favorecem ligação de H
Paralelas Antiparalelas
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaCurva β - Conecta os diferentes segmentos protéicoscomo as Hélices α e as Folhas Pregueadas β
Conecta também folhas pregueadas β antiparalelas
Em proteínas globulares (compactas) 1/3 dos resíduos podem ser curvas βpodem ser curvas β
Envolve 4 resíduos de aminoácidos e gira 180°Envolve 4 resíduos de aminoácidos e gira 180°
Ligação de H entre resíduos 1 e 4
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaCurva β - Tipo I
3º. Resíduo de Pro em cis
Li ã d H t 1º 4º R ídLigação de H entre 1º. e 4º. Resíduos
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaCurva β - Tipo II
3º. Resíduo de Gly
Li ã d H t 1º 4º R ídLigação de H entre 1º. e 4º. Resíduos
Proteínas Estrutura SecundáriaProteínas – Estrutura SecundáriaConformação Espiralada ou Em Laço
Ordenada, mas difícil de descrever
Hélice α - Espiral violeta
Folha β - Seta Verde
Curva β - Curva na seta
L C dã dLaço – Cordão verde
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaEstrutura tridimensional de todo o polipeptídeo
Interações fortes dissulfetoç
Interações fracasInterações fracasLigações de HApolares (Van der Waals)Apolares (Van der Waals)
TiposTiposFibrosasGlobularesGlobulares
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaTipos de Interação Ligações de H
Laço
Ligações de HLigações de HFolhas βLigações de H
Hélice α
Ligação de HgCurva β
Ponte dissulfeto Van der Waals
Par-Iônico
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibrosas
Possuem cadeia polipeptídica arranjada em longos filamentos ou folhas
Consistem principalmente de um único tipo de estrutura secundária
Funções: suporte, forma, proteção externa
Solubilidade: Insolúveis em água
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibrosas – Queratina
Estrutura predominante Hélice α
2 Hélices se enrolam em forma de bobina – super-hélice esquerda
R íd h d fób Al V l L Il M PhResíduos hidrofóbicos – Ala, Val, Leu, Ile, Met e Phe
S héli li di lfSuper-hélices se ligam por pontes dissulfeto
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibrosas – Queratina
Hélice α
Super-hélice Células
Proto-fibrila
Filamentosintermediários
Proto-filamento Proto-filamento
Hélice α
Super-hélice
Proto-fibrila
é ce α
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibrosas – Queratina: Pontes dissulfeto do cabelo
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibrosas - Queratina
Lã Unhas Cabelo
Garras Espinhos Chifres
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibrosas – Colágeno
Estrutura predominante Hélice esquerda
3 Hélices se enrolam em forma de bobina – super-hélice destra
Resíduos: 35% Gly, 11% Ala, 21% Pro e 4-Hyp, HyLys
5-hidroxi-lisina
S héli li d L H L
4-hidroxi-prolina
5-hidroxi-lisina
Super-hélices ligadas Lys-HyLys
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibrosas – Colágeno
Hélice esquerdaSuper-hélice destra
Lateral Topo
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibrosas – Colágeno
Cabeças Estrias cruzadas
Super-hélice (3 hélices)
Polipeptídeo PolipeptídeoLys HyLys
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibrosas – Colágeno
Córnea
Tendões Cartilagem
Matriz Orgânica dos OssosHipoderme
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura Terciária
Fibroína da SedaFibroína da Seda
Estrutura predominante folhas βp β
Estrutura antiparalela de empacotamento compacto
Resíduos predominantes: Gly e Ala
Folhas unidas por Ligações de H e forças de Van der Waals
Não estira pois estrutura já é estendida
Flexível
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibroína da Seda
Ala Gly
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaFibroína da Seda
Bicho da seda
Teia de Aranha
Seda Aranha tecendo a teia
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaGlobulares
Possuem cadeia polipeptídica dobrada em estrutura esférica ou globular
Consiste de vários tipos de estruturas secundárias dobradas entre elas num arranjo compacto
Funções: enzimas, proteínas regulatórias, proteínas motoras, imunoglobulinas proteínas de transporte etcimunoglobulinas, proteínas de transporte, etc.
Solubilidade: Podem ser Solúveis ou Insolúveis em águaSolubilidade: Podem ser Solúveis ou Insolúveis em água
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaGlobulares
Percentagem de Estruturas Secundárias pode variar
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaGlobulares – Mioglobina
Pequena – 16.700g/mol
Transporte de O2 nos músculos
1 cadeia peptídica, 153 resíduos
1 grupo heme
78% Hélice αMi l bi0% Folha β Mioglobina
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaGlobulares – Mioglobina
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaGlobulares – Mioglobina
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaGlobulares – Mioglobina
Grupo Heme
H li d HHeme ligado a Hys
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaGlobulares – Citocromo C
Pequena – 12.400g/mol
Cadeia respiratória (mitocôndria)
1 cadeia peptídica, 104 resíduos
1 grupo heme
39% Hélice αCitocromo C
0% Folha β
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaGlobulares – Lisozima
Pequena – 14.600g/mol
Enzima Bactericida (lagrimas e clara de ovo)(lagrimas e clara de ovo)
1 cadeia peptídica, 129 resíduosp p ,
Pontes dissulfetoLisozima
40% Hélice α12% F lh β12% Folha β
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaGlobulares – Ribonuclease
Pequena – 13.700g/mol
Secretada pelo Pâncreashidrolise de ácidos nucléicoshidrolise de ácidos nucléicos
1 cadeia peptídica, 124 resíduosp p ,
Ligações de H e interações IônicasRibonuclease
26% Hélice α35% F lh β35% Folha β
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaEstrutura Supersecundária
Sinonímia: Motivos (Temas) ou Dobras
Definição: Arranjos particularmente estáveis de vários elementos da estrutura secundária e as conexões entre eleselementos da estrutura secundária e as conexões entre eles
Maneira como as estruturas secundárias se conectam umas as outras
Maneira como as estruturas secundárias se dobram
Segmentos que conectam as estruturas secundárias
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaEstrutura Supersecundária: Loop β-α-β
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaEstrutura Supersecundária: Esquina α-α
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaEstrutura Supersecundária: Motivo Todo-β
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaConexões entre elementos secundários não podem se cruzar ou formar nós
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaEstrutura Supersecundária: Conexão Destra entre folhas-β
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaConeção Esquerda entre folhas-β rara ou não se forma
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaEstrutura Supersecundária: Barril β
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaEstrutura Supersecundária: Folha-βTorcida
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaEstrutura Supersecundária: Barril α/β
Loop β-α-β Barril α/β
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaSCOP – Classificação Estrutural das Proteínas
http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop
Toda α
Toda β
α/β (α e β alternados)
α + β (α e β isolados)
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaSCOP – Toda α
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaSCOP – Toda β
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaSCOP – α/β
Proteínas Estrutura TerciáriaProteínas – Estrutura TerciáriaSCOP – α + β
Proteínas Estrutura QuartenáriaProteínas – Estrutura QuartenáriaApenas para proteínas com mais de uma cadeiapolipeptídica
Maneira como as cadeias individuais da proteína sãoarranjadas uma em relação asoutras
Proteínas Estrutura QuartenáriaProteínas – Estrutura QuartenáriaProteína com muitas subunidades – Multímero
Proteína com poucas subunidades – Oligômerop g
Caso as unidades se repitam a cadeia peptídica que se Caso as unidades se repitam, a cadeia peptídica que se repete é denominada protômero
Proteínas Estrutura QuartenáriaProteínas – Estrutura QuartenáriaHemoglobina
Média (64.500g/mol)
Transporte
4 cadeias peptídicas2 P ô (141)2 Protômeros α (141)2 Protômeros β (146)
4 grupos hemeHemoglobinaHemoglobina
Proteínas Estrutura QuartenáriaProteínas – Estrutura QuartenáriaHemoglobina
P tô
Tetrâmero
Protômero αProtômero α
Dímero αβ
Protômero β Protômero β
Proteínas Estrutura QuartenáriaProteínas – Estrutura QuartenáriaProtômeros podem estar arranjados em diferentes simetriasEx. 1: Capsídeo Viral – Simetria Icosaédrica
Proteínas Estrutura QuartenáriaProteínas – Estrutura QuartenáriaEx. II: Capsídeo do Vírus do mosáico do Tabaco –Simetria helical RNA
Proteína
Proteínas Estrutura QuartenáriaProteínas – Estrutura QuartenáriaLimites no Tamanho das Proteínas
1 erro a cada 10.000 resíduos de aminoácidos
Códigos Genéticos Muito GrandesCódigos Genéticos Muito Grandes
Proteínas maiores que 100 000g/mol têm váriasProteínas maiores que 100.000g/mol têm váriassubunidades (protômeros) idênticas ou diferentes
Vírus têm código genético pequeno – Proteínas comá i id d tidvárias unidades repetidas
Proteínas Determinação EstruturalProteínas – Determinação EstruturalDeterminar a configuração correta das estruturas terciárias e/ou quaternárias
Difração de Raios-X
Ressonância Magnética nuclear - RMN
Proteínas Determinação EstruturalProteínas – Determinação EstruturalDifração de Raios-X
Técnica mais utilizada
Determina a posição dos átomos e distância relativa entre eles
Análise computacional – número muito grande de átomos
Necessidade de cristalizar estrutura
Perde informações sobre a dinâmica da estrutura em solução
Proteínas Determinação EstruturalProteínas – Determinação EstruturalDifração de Raios-X
Padrões de Difração de Raios-X Mapa tridimensional da densidade eletrônica
Proteínas Determinação EstruturalProteínas – Determinação EstruturalDifração de Raios-X
Localização dos átomos Estrutura completa da proteína
Proteínas Determinação EstruturalProteínas – Determinação EstruturalRessonância Magnética Nuclear – RMN
RMN 1H – Informações sobre os núcleos e suas interaçõesUni-dimensionais (1D) muito complexos para analisar
Proteínas Determinação EstruturalProteínas – Determinação EstruturalRessonância Magnética Nuclear – RMN
Bidimensionais trazem informações valiosas sobre a interação entre os H no espaço (NOESY) e nas vizinhanças (TOCSY)
Proteínas Determinação EstruturalProteínas – Determinação EstruturalRessonância Magnética Nuclear – RMN
Interpretação leva a estrutura
Vantagem: Feito em solução
Desvantagem: Mais complexo
Informações complementares dif ã d R i Xa difração de Raios-X
Proteínas DesnaturaçãoProteínas – DesnaturaçãoPerda de estrutura terciária suficientemente grande para causar perda de função
Não implica perda total da estrutura terciária (proteína desdobrada)
Renaturação – retorno a sua estrutura terdiária e çrecuperação da atividade perdida
Proteínas DesnaturaçãoProteínas – Desnaturação
Desnaturação
Renaturação
Proteínas DesnaturaçãoProteínas – DesnaturaçãoFatores Causadores
Calor – afeta as ligações de H
pH – altera cargas na proteína, causando repulsões e quebra de ligações de Hligações de H
Solventes orgânicos miscíveis em água – quebram interações hidrofóbicas
Detergentes quebram interações hidrofóbicasDetergentes - quebram interações hidrofóbicas
Solutos – Cátions e Ânions – precipitação ou efeito salting-outSolutos Cátions e Ânions precipitação ou efeito salting out
ReferênciasReferênciasBRUICE, P.Y. Química Orgânica. 4a Edição, vol. 2,Pearson/Prentice Hall, 2006, capítulo 23.
LEHNINGER, A. L.; NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípiosde Bioquímica, 4ª. Edição, Editora Sarvier, 2006, capítulos 3e 4.
SOLOMONS, T.W.G., FRYHLE, C.B. Química Orgânica. 9ªEdição, vol. 2, Editora L.T.C., 2009, capítulo 24.