O que determina a estrutura de uma proteína?

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Estrutura da proteína ou estrutura proteica é o arranjo tridimensional de átomos em uma molécula de cadeia de aminoácidos. Proteínas são polímeros ― especificamente polieptídeos ― formados de sequências de aminoácidos, os monômeros do polímero. Um único monômero de aminoácido também pode ser chamado de um resíduo indicando uma unidade de repetição de um polímero. Proteínas formam aminoácidos por reações de condensação, na qual os aminoácidos perdem uma molécula de água por reação a fim de anexar um ao outro com uma ligação peptídica. Por convenção, uma cadeia com menos de 30 aminoácidos é frequentemente identificada como peptídeo, em vez de uma proteína.[1] Para serem capazes de desempenhar sua função biológica, as proteínas se dobram em uma ou mais conformações espaciais específicas dirigidas por um número de interações não covalentes tais como ligação de hidrogênio, interações iônicas, forças de Van der Waals e empacotamento hidrofóbico. Para entender as funções das proteínas em nível molecular, muitas vezes é necessário determinar sua estrutura tridimensional. Este é o tópico do campo científico da biologia estrutural, a qual emprega técnicas tais como cristalografia de raios X, espectroscopia RMN e interferometria de dupla polarização para determinar a estrutura de proteínas.[2][3][4]

As estruturas proteicas variam em tamanho de dezenas a vários milhares de aminoácidos.[5] Por tamanho físico, as proteínas são classificadas como nanopartículas, entre 1–100 nm. Agregados muito grandes podem ser formados a partir de subunidades proteicas. Por exemplo, muitos milhares de moléculas de actina formando um microfilamento.[6]

Uma proteína geralmente sofre mudanças estruturais reversíveis no desempenho de sua função biológica. As estruturas alternativas da mesma proteína são referidas como diferentes isômeros conformacionais, ou simplesmente, conformações e transições entre eles são chamadas alterações conformacionais.[7]

Ver também[editar | editar código-fonte]

  • Gráfico de Ramachandran

Referências

  1. H. Stephen Stoker (1 de janeiro de 2015). Organic and Biological Chemistry. [S.l.]: Cengage Learning. p. 371. ISBN 978-1-305-68645-8
  2. Feng W, Pan L, Zhang M.; Combination of NMR spectroscopy and X-ray crystallography offers unique advantages for elucidation of the structural basis of protein complex assembly.; Sci China Life Sci. 2011 Feb;54(2):101-11. doi: 10.1007/s11427-011-4137-2. Epub 2011 Feb 14. PMID: 21318479
  3. Marcus J Swann, Louise L Peel, Simon Carrington, Neville J Freeman; Dual-polarization interferometry: an analytical technique to measure changes in protein structure in real time, to determine the stoichiometry of binding events, and to differentiate between specific and nonspecific interactions; Analytical Biochemistry, Volume 329, Issue 2, 15 June 2004, Pages 190-198
  4. Freeman N. (2006) Dual Polarisation Interferometry: An Optical Technique to Measure the Orientation and Structure of Proteins at the Solid-Liquid Interface in Real Time. In: Déjardin P. (eds) Proteins at Solid-Liquid Interfaces. Principles and Practice. Springer, Berlin, Heidelberg
  5. Brocchieri L, Karlin S (10 de junho de 2005). «Protein length in eukaryotic and prokaryotic proteomes». Nucleic Acids Research. 33 (10): 3390–3400. PMC 1150220
    O que determina a estrutura de uma proteína?
    . PMID 15951512. doi:10.1093/nar/gki615
  6. Cooper GM. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. Structure and Organization of Actin Filaments.
  7. Ha, Jeung-Hoi and Stewart N Loh. “Protein conformational switches: from nature to design” Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany) vol. 18,26 (2012): 7984-99.

Referência : Ribeiro, A.J.M., (2014) Proteína, Rev. Ciência Elem., V2(3):229
Autor: António Ribeiro
Editor: Pedro Alexandrino Fernandes
DOI: [http://doi.org/10.24927/rce2014.229]


As proteínas são moléculas biológicas formadas por uma ou mais cadeias lineares de aminoácidos, unidos entre si por ligações peptídicas. O seu tamanho pode variar entre poucas dezenas de aminoácidos até vários milhares. De todas as macromoléculas (ácidos nucléicos, hidratos de carbono, lípidos e proteínas), as proteínas são as que têm estrutura tridimensional e funções mais diversas, participando em todas as fases do ciclo celular.

As proteínas foram identificadas pela primeira vez no século dezoito, por Antoine Fourcroy e outros investigadores, que observaram a sua resposta particular, desnaturação, face a temperaturas elevadas e a condições ácidas.

Índice

  • 1 Aminoácidos e ligação peptídica
  • 2 Estrutura
  • 3 Funções
  • 4 Desnaturação de proteínas
  • 5 Referências

Aminoácidos e ligação peptídica

O que determina a estrutura de uma proteína?

De forma geral, as proteínas de todos os organismos são constituídas pelos mesmos 20 aminoácidos. A grande diversidade existente advém da sequência específica de aminoácidos que é única para cada proteína. Esta sequência depende directamente da sequência do gene que a codifica, de acordo com o código genético. Os aminoácidos constituintes de cada cadeia polipeptídica estão unidos entre si por ligações covalentes denominadas ligações peptídicas. Uma ligação peptídica forma-se quando o grupo amina de um aminoácido reage com o grupo carboxílico de outro aminoácido, libertando uma molécula de água.

Estrutura

O que determina a estrutura de uma proteína?

Devido à sua complexidade, a estrutura das proteínas, é normalmente analisada segunda uma hierarquia de quatro níveis: estrutura primária, estrutura secundária, estrutura terciária e estrutura quaternária. A estrutura primária diz respeito à sequência de aminoácidos da proteína e pode ser representada apenas como uma série de letras em que cada letra representa um aminoácido. A estrutura secundária refere-se a motivos simples, que se repetem na maior parte das proteínas, sendo as hélices alfa e as folhas beta os motivos mais comuns. A estrutura terciária é a conformação geral da proteína, ou o seu enrolamento, e a mais importante para determinar a sua função. A estrutura quaternária diz respeito ao arranjo entre várias cadeias proteicas. Apenas as proteínas que têm mais do que uma cadeia polipeptídica têm estrutura quaternária. Para além das cadeias polipeptídicas, as proteínas podem conter outros átomos ou moléculas que são essenciais para o seu funcionamento. A hemoglobina, por exemplo, tem um grupo Heme, ao qual se liga o oxigénio. A Polimerase do ADN (enzima que catalisa a formação de ADN), por outro lado, necessita de iões de magnésio para funcionar. Às proteínas que não são constituídas unicamente por aminoácidos, dá-se o nome de proteínas conjugadas.

Funções

As proteínas são moléculas bastante versáteis que têm as mais variadas funções. As enzimas são proteínas que catalisam reacções químicas. Estas reacções podem fazer parte da degradação dos produtos digestivos ou da formação de ADN, por exemplo. Praticamente todos os processos que envolvem quebra ou formação de ligações covalentes, em seres vivos, são catalisados por enzimas. Outras proteínas estão envolvidas no transporte de outras moléculas, como é o caso do transporte de oxigénio no sangue feito pela hemoglobina ou a passagem de glicose do exterior para o interior das células. As proteínas também podem ter um papel simplesmente estrutural, como é o caso da queratina, componente principal das unhas e do cabelo. Outros exemplos de funções são o reconhecimento de antigénios pelos anticorpos, ou a sinalização de eventos a nível celular ou do organismo.

Desnaturação de proteínas

A desnaturação das proteínas corresponde, a nível molecular, à perda, irreversível ou não, da sua estrutura quaternária, terciária e/ou secundária, o que leva também à perda da sua função. A desnaturação é provocada por qualquer agente que destabilize a estrutura inicial: temperatura elevada, exposição a ácidos ou solventes orgânicos, ou até agitação, por exemplo. A nível macroscópico, a desnaturação pode ser visível pela formação de agregados ou por mudança de cor. O leite coalhado e a clara de um ovo cozido são exemplos de casos em que ocorreu desnaturação de proteínas.

Referências

IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; updates compiled by A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/goldbook.P04898.

Albert Lehninger, David L. Nelson, and Michael M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry. W. H. Freeman, fifth edition edition, Jun 2008.


Criada em 28 de Dezembro de 2010
Revista em 06 de Janeiro de 2011
Aceite pelo editor em 06 de Janeiro de 2011

Quais são os fatores que alteram a estrutura de uma proteína?

Os fatores que alteram a estrutura de uma proteína podem ser diversificados, incluindo alteração na temperatura e no pH do meio, ação de solventes orgânicos, agentes oxidantes e redutores e até mesmo agitação intensa.

O que determina a estrutura terciária das proteínas?

A estrutura terciária de uma proteína é determinada por interacções não covalentes entre as cadeias laterais dos aminoácidos constituintes ou, em alguns casos, por interacções covalentes designadas por pontes de disssulfureto.

O que determina a função da proteína?

As proteínas determinam a forma e a estrutura das células e coordenam quase todos os processos vitais. As funções das proteínas são específicas a cada uma delas e permitem às células manter sua integridade, defender-se de agentes externos, reparar danos, controlar e regular funções celulares, etc.