Quais forças mantém as estruturas secundárias e terciárias das proteínas?


Estrutura de Proteínas


A estrutura de proteínas pode ser descrita a quatro níveis
  • Estrutura primária  Sequência de aminoácidos da cadeia polipeptídica, indicada do terminal amino (N-terminus) para o terminal carboxílico (C-terminus).
  • Estrutura secundária Motivos tridimensionais de fragmentos da cadeia principal determinados por ligações de hidrogénio entre grupos da cadeia principal.
  • Estrutura terciária Arranjo tridimensional de uma cadeia polipeptídica ( e consequentemente dos elementos de estrutura secundária) determinado por interacções entre as cadeias laterais.
  • Estrutura quaternária  Para proteínas constituídas por mais de uma cadeia polipeptíca a estrutura quaternária identifica a disposição tridimensional das diferentes cadeias.

Estrutura Secundária de Proteínas

A estrutura secundária de uma proteína corresponde a regiões localizadas de estrutura ordenada estabilizadas por  ligações de hidrogénio entre os grupos -NH e C=O da cadeia principal(backbone) e em que  não participam ligações de hidrogénio envolvendo as cadeias laterais.  Os dois tipos principais de estrutura secundária são a hélice alfa e a folha beta.

Hélice Alfa

A hélice alfa é uma estrutura helicoidal assegurada, como já referido,  por ligações de hidrogénio entre os grupos -NH e C=O da cadeia principal(backbone). Faça um display ribbons para ver melhor a estrutura em hélice.

Folha Beta

A estrutura secundária designada por folha beta é igualmente assegurada  por  ligações de hidrogénio entre os grupos -NH e C=O da cadeia principal(backbone). Neste exemplo as folhas são antiparalelas (isto é estão orientadas em direcções opostas)

Estrutura tridimensional da Ubiquitina

A estrutura da ubiquitina ilustra os vários elementos de estrutura secundária, folhas beta (antiparelas como no exemplo anterior, em que nesta representação a seta indica o terminal C) e hélices alfa,  ligadas por sequências sem estrutura designadas por "random coils"
O arranjo tridimensional das estruturas secundárias numa cadeia polipeptídica é designado por estrutura terciária. 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.
  • pontes dissulfureto - o grupo tiol de duas cisteínas  pode ser oxidado e ligar covalentemente duas zonas da cadeia proteica;
  • ligações de hidrogénio;
  • pontes salinas - interacção electrostática entre uma cadeia lateral ácida ionizada (carga negativa) e uma cadeia lateral básica ionizada (carga positiva)
  • interacções hidrofóbicas - em solução aquosa, os resíduos hidrofóbicos (apolares) dispõem-se preferencialmente no interior da proteína.

    Estrutura tridimensional da Mioglobina

    Na estrutura da mioglobina as cadeias laterais hidrofílicas situam-se preferencialmente na superfície (em contacto com o meio aquoso) e os grupos hidrofóbicos no interior da proteína.

    Pontes  dissulfureto na Ribonuclease

    Na estrutura tridimensional da ribonuclease estabelecem-se 4 pontes dissulfureto entre as cadeias laterais de 8 das 10 cisteínas existentes  na estrutura primária desta proteína.  As pontes dissulfureto ligam os elementos de estrutura secundária.

    Estrutura Quaternária de Proteínas

    Ribonuclease

    Na  realidade, no exemplo anterior é representada apenas uma cadeia peptídica da ribonuclease em que a unidade biológica é um dímero da estrutura acima representada. As duas subunidades ligam-se por duas pontes dissulfureto estabelecidas pelas duas cisteínas adjacentes (consecutivas na estrutura primária) que não estabelecem pontes dissulfureto no monómero.

    Hemoglobina

    A hemoglobina, o enzima que faz o transporte de oxigénio dos pulmões para as células e de CO2 das células para os pulmões,  é constituída por 4 cadeias peptídicas: duas subunidades alfa e duas subunidades beta. Cada subunidade da  hemoglobina (bem como outras proteínas) é constítuida ainda por  um cofactor (ou coenzima ou grupo proestético) que complexa o oxigénio. O cofactor, um grupo Hemo ( uma porfirina contendo Fe2+) liga-se à cadeia polipteptídica por coordenação do Fe2+ com uma histidina. Na figura seguinte é representado um dímero alfa-beta.

    Estrutura quaternária da Hemoglobina

    Quais forças estabilizam as estruturas secundárias das proteínas?

    A estrutura secundária de uma proteína corresponde a regiões localizadas de estrutura ordenada estabilizadas por ligações de hidrogénio entre os grupos -NH e C=O. da cadeia principal (backbone) e em que não participam ligações de hidrogénio envolvendo as cadeias laterais.

    Quais forças estabilizam as estruturas terciárias das proteínas?

    Interações de grupo R que contribuem para a estrutura terciária incluem ligações de hidrogênio, ligações iônicas, interações dipolo-dipolo, ligação iônica e forças de dispersão London – basicamente, toda a gama de ligações não covalentes.

    Que forças mantém a estrutura de uma proteína?

    Forças de atração ou repulsão eletrostática; Pontes de hidrogênio; Forças de Van der Waals; Pontes de dissulfeto.

    O que mantém a estrutura terciária de uma proteína?

    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.