Análisis de estructura secundaria y terciaria de proteínas mediante dicroísmo circular, Diapositivas de Química

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ANÁLISIS DE ESTRUCTURA SECUNDARIA Y TERCIARIA DE

PROTEÍNAS MEDIANTE DICROÍSMO CIRCULAR

Asignatura: BIOFISICA – Lic. en Biotecnología

Parte 1

Dra. Leticia Llarrull

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE PROTEÍNAS: α -HÉLICE

α-carbon Carbonyl carbon Nitrogen

El grupo carbonilo del residuo i interactúa con el nitrógeno del grupo amida en el residuo i + 4.

Las hélices α canónicas tienen las siguientes características:

• 3,6 residuos por giro,
• un aumento helicoidal por residuo de 1,5 Å (0,15 nm) y
• un paso helicoidal de 5,4 Å.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE PROTEÍNAS

• Hélice 3 10

Las α -hélices y las láminas β son las principales estructuras secundarias encontradas

en proteínas.

Existen otros tipos de estructuras secundarias, aunque menos abundantes:

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Side View

J Gen Physiol. 2010;136(6):585-592. doi:10.1085/jgp.

• La diferencia fundamental entre una hélice 310 y una α -hélice es cómo se establece la red troncal de enlaces puente de hidrógeno: el grupo carbonilo del residuo i interactúa con el nitrógeno del grupo amida en el residuo i + 3;
• Estructura helicoidal hacia la derecha;
• La hélice tiene 3 residuos por giro;
• Un aumento helicoidal por residuo de 2.0 Å (0.20 nm) a lo largo del eje helicoidal.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE PROTEÍNAS

• Polyproline II

Las α -hélices y las laminas β son las principales estructuras secundarias encontradas

en proteínas.

Existen otros tipos de estructuras secundarias, aunque menos abundantes:

• La hélice PPII es una hélice hacia la izquierda extendida y flexible sin enlaces de hidrógeno regulares.
• PPII ocurre comúnmente en proteínas plegadas; Es abundante en proteínas desplegadas.
• Las hélices PPII no contienen necesariamente prolina, pero la prolina tiene una alta propensión a PPII.
• PPII tiene un papel estructural importante y forma motivos de unión a J Mol Biol. 2013;425(12):2100-2132. doi:10.1016/j.jmb.2013.03.018 proteínas.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE PROTEÍNAS

La cadena polipeptídica puede

modelarse como una serie de planos

peptídicos unidos en C α con ángulos

𝜙𝜙 y 𝛹𝛹.

𝛹𝛹 → N; C α ; C; Ni+

𝜙𝜙 → C i-1; N; C α ; C

Cada tipo de estructura secundaria

esta caracterizada por los ángulos

diedros del backbone.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE PROTEÍNAS

La cadena polipeptídica puede

modelarse como una serie de planos

peptídicos unidos en C α con ángulos

𝜙𝜙 y 𝛹𝛹.

𝛹𝛹 → N; C α ; C; Ni+

𝜙𝜙 → C i-1;N;C α ;C

Cada tipo de estructura secundaria

esta caracterizada por los ángulos

diedros del backbone.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE PROTEÍNAS

• Las proteínas pueden tener diferente contenido de

cada tipo de estructura secundaria.

• La estructura terciaria resulta de interacciones débiles

(no covalentes, excepto el puente disulfuro entre dos

cisteínas) entre los aminoácidos en la cadena

polipeptídica.

Se han identificado dominios de proteínas con

características distintas en las estructuras terciarias

resueltas.

Los dominios de proteínas se han clasificado en grupos o

familias, en niveles, de acuerdo con su arquitectura,

topología, y homología de secuencia.

ESTRUCTURA TERCIARIA DE PROTEÍNAS

ESTRUCTURA SECUNDARIA Y TERCIARIA DE PROTEÍNAS

Se puede modificar por:

• Unión de ligandos
• Temperatura/pH/sal
• Interacciones proteína-proteína
• Mutagénesis
• Producción/purificación

¿Cómo puedo determinar la estructura secundaria de una proteína?

¿Cómo puedo evaluar cambios en la estructura secundaria y terciaria de una proteína?

ANÁLISIS DE ESTRUCTURA SECUNDARIA Y TERCIARIA DE

PROTEÍNAS MEDIANTE DICROÍSMO CIRCULAR

Asignatura: BIOFISICA – Lic. en Biotecnología

Parte 2

Dra. Leticia Llarrull

n  π* ≈ 220 nm; prohibida por simetría (ε ≈ 100 M -1^ cm-1) π  π* ≈190 nm; permitida por simetría (ε ≈ 7.000 M-1^ cm-1)

ESTIMACION DE ESTRUCTURA SECUNDARIA:

EL CROMOFORO AMIDA

En los espectros de absorción hay información, pero es difícil de extraer.

ACOPLAMIENTO ENTRE CROMÓFOROS

Beilstein J. Org. Chem. 2018, 14, 84–105. doi:10.3762/bjoc.14.

FORMAS DE ORIENTAR MOLÉCULAS

• Por flujo o campos magnéticos:

macromoléculas asimétricas largas

(Ej. ADN)

• En cristales o fibras

https://cddemo.szialab.org/

II/1. Plane-polarized waves in an absorbing medium

• Dicroísmo lineal:

d =(A∥-A⟂)/(A∥+A⟂)

• Poly-L-Glu, hélice alfa,

orientado (flujo)

• Separación de transiciones

• Acoplamiento excitónico

• Estructura regular

• Dirección de la hélice

• Permite determinar si una

banda espectral corresponde a

un única transición electrónica.

MUESTRAS PROTEICAS ORIENTADAS + LUZ POLARIZADA EN EL

PLANO: INFORMACION ESTRUCTURAL