Protenas fibrosas

-Queratinas

Estructura Caractersticas Localizacin Hlices entrecruzadas por

puentes disulfuro Estructuras resistentes e insolubles de dureza y flexibilidad variables

Cabellos, lana, uas, garras, cuernos pezuas. etc.

Estructura primaria

Dmero

Protofilamento Protofibrilla

Cabello

Puentes disulfuro

-Queratinas

Estructura Caractersticas Localizacin Conformacin Filamentos suaves y

flexibles Fibrona de la seda, telas de araa, escamas, plumas de

aves, etc.

Estructura primaria

(Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala)n

Colgeno Estructura del colgeno tipo I (triple hlice)

Cadenas: levgiras

Triple hlice: dextrgira (300 nm x 1,5 nm)

Micrografa electrnica de fibrillas de colgeno obtenidas de la piel

Resistencia: Fibra de 1 mm de = 10 kg de carga

residuos por vuelta = 3 Avance por residuo 0,3 nm

Tipos mayoritarios de colgeno

Estructura primaria de los 139 primeros residuos de la cadena 1 del colgeno de piel de rata

Hidroxilacin del colgeno

Conversin de prolina en 4-hidroxiprolina

Conversin de lisina en 5-hidroxilisina

Estructura del cido ascrbico (vitamina C) y del ascorbato, su forma ionizada. El pKa del grupo hidroxlico del cido ascrbico es 4,2. El cido deshidroascrbico es la forma oxidada.

El colgeno es una glicoprotena

Disacrido de galactosa y glucosa ( 2-1) unido covalentemente a un residuo de 5-OH-lisina (-

O-glicosdico) por la acin combinada de las enzimas galactosiltransferasa y

glucosiltransferasa

Enlaces intramoleculares del tropocolgeno (I)

Los restos en cada cadena, glicina X Y, se

hallan alternados verticalmente de modo tal que un resto de glicina, un X y un Y de cadenas

diferentes, se hallan al mismo nivel a lo largo del eje de la hlice. Las lneas discontinuas

representan enlaces de hidrgeno entre cada grupo NH de glicina y el oxgeno del resto X

sucesivo situado en una cadena vecina.

Enlaces de hidrgeno intermoleculares en la molcula de tropocolgeno. Los hidrgenos acdicos de los residuos de glicocola, que se

encuentran casi perpendiculares al eje longitudinal de la triple hlice, se unen mediante enlaces de hidrgeno a los oxgenos carbonlicos de los residuos, frecuentemente de prolina, de una cadena adyacente. Los grupos OH de las hidroxiprolinas tambin forman puentes de

hidrgeno.

Las triples hlices del tropocolgeno se refuerzan por la presencia de enlaces covalentes entre

residuos de allisina y entre residuos de allisina y lisina.

En amarillo = puentes de hidrgeno En rojo = enlace covalente

Formacin de enlaces cruzados en el colgeno

1- La lisil oxidasa convierte el grupo -amino de un residuo de lisina o hidroxilisina en un aldehdo derivado de estas que se denomina al-lisina.

2- El grupo aldehdo de un residuo de al-lisina reacciona con el grupo -amino de otro residuo de lisina en una cadena adyacente, formando una base de Schiff, que se puede transformar en un entrecruzamiento estable. Tambin puede ocurrir que dos residuos de al-lisina reaccionen por condensacin aldlica y se genere otro tipo de entrecuzamiento.

Lisino norleucina

Enlace de entrecruzamiento del colgeno va condensacin aldlica entre dos residuos

de al-lisina

Distribucin de los enlaces cruzados en el colgeno (intramoleculares e intermoleculares)

La mayora de los enlaces se forman entre los cortos segmentos no helicoidales de los extremos de las molculas de tropocolgeno, entre residuos prximos al extremo

amnico de una cadena y al carboxlico de otra.

Formacin de la molcula de tropocolgeno

Biosntesis y ensamblaje de una fibra de colgeno. a) Sntesis de las cadenas pro- en el interior del RER. b) Hidroxilacin de los residuos de prolina y de lisina c) Unin de los residuos de azcares d) Ensamblaje de tres cadenas pro- y formacin de la triple hlice e) secrecin de la triple hlice (procolgeno) al exterior de la clula f) Eliminacin de las extensiones peptdicas de la molcula de procolgeno por accin de las procolgeno peptidasas, y formacin de la molcula de tropocolgeno g) Agregacin de las molculas de tropocolgeno y formacin de las microfibrillas h) Agregacin de las microfiobrillas y formacin de la fibra de colgeno.

Estructura de las microfibrillas

Diagrama de la disposicin escalonada de las molculas de tropocolgeno en una microfibrillas. Cada molcula de tropocolgeno est desplazada de la molcula adyacente aproximadamente un cuarto de

su longitud. El depsito de metales pesados en los huecos que se forman en los extremos de las molculas de tropocolgeno generan las bandas oscuras que se observan en las micrografas

electrnicas de las fibras de colgeno. El ancho de la banda oscura es 35 nm. El conjunto de una banda clara y una oscura mide 67 nm.

La estabilidad de la hlice del colgeno depende de interacciones cooperativas

Curva de fusin de la molcula de colgeno disuelto

Cuanto mayor es el contenido en aminocidos, ms estable es la hlice

La triple hlice se estabiliza notablemente por la hidroxilacin

Polipptidos sintticos

Poli ( Pro-Pro-Gly)

Poli ( Pro-Hyp-Gly)

Tm = 24C

Tm = 58C

Estructura terciaria de protenas

1) Todas las protenas poseen una nica estructura tridimensional caracterstica. 2) La estructura tridimensional de una protena depende de la secuencia de aas. 3) La funcin de una protena depende de su estructura tridimensional. 4) La estructura tridimensional de las protenas es estabilizada por interacciones dbiles y puentes disulfuro. 5) Entre la gran variedad de protenas se reconocen algunos patrones estructurales comunes.

Interacciones que estabilizan la estructura terciaria

Principios que rigen el plegamiento de las protenas globulares

1) Satisfacer las restricciones impuestas por su propia estructura 2) Enterrar las cadenas laterales hidrofbicas minimizando su contacto con el

medio acuoso.

Distribucin de los residuos hidrfilos e hidrfobos en las protenas globulares Citocromo C de corazn de caballo

Motivo: patrn de plegamiento caracterstico que aparece en varias protenas. Dominio: regin de la cadena polipeptdica que puede plegarse de manera estable e independiente. La combinacin de varios motivos estructurales da lugar a una forma tridimensional que puede corresponder a la propia protena en si misma, o bien a una parte de ella (dominio).

Patrones de plegado (Clases estructurales)

Predominante hlices antiparalelas:

Predominante lminas paralelas o mixtas

Predominante lminas antiparalelas

Desnaturalizacin y renaturalizacin

Termodinmica del plegado Entropa conformacional Interacciones carga-carga Enlaces de hidrgeno internos Interacciones de Van der Waals Efecto hidrfobo

Parmetros termodinmicos del plegado de algunas protenas globulares a 25 C en

disoluciones acuosas

Cada residuo de aminocido contribuye de forma diferente al efecto hidrfobo Dos ejemplos de escalas de hidrofobicidad

Protena integral de membrana. La bacteriorrodopsina se utiliza como bomba de protones impulsada por la luz en determinadas bacterias. Posee siete hlices que van de un lado a otro de la membrana y una molcula del pigmento retinal

Representacin de la hidrofobicidad de la bacteriorrodopsina. Este ndice se ha calculado por el mtodo de Kyte y Doolitle. Las barras negras indican las posiciones aproximadas de las hlices transmembrana.

Funcin de los puentes disulfuro (incrementan la estabilidad)

Desnaturalizacin trmica del BPTI (inhibidor pancretico bovino de la tripsina. Se indica el porcentaje de desnaturalizacin en funcin de la temperatura a pH 2.1 para la protena nativa y para la protena en la que el enlace disulfuro Cys14-Cys38 se ha reducido y carboximetilado.