SEMANA N° 15SEMINARIO Nº II-6: AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS. NIVELES ESTRUCTURALES EN PROTEÍNAS LECTURA RECOMENDADA Las amiloidosis humanas: cuando las proteínas muestran su lado oscuro. Proteínas, redefiniendo algunos conceptos. El caos ordenado de las proteínas TRABAJO EN EQUIPO Investigue y responda las siguientes preguntas: 1. Respecto a los aminoácidos: a. ¿Cuántos aminoácidos presentes en la naturaleza se han reportado hasta el momento? Hay 22 aminoácidos conocidos que se clasifican del siguiente modo. Aminoácidos esenciales: son 9 y se llaman así porque no pueden ser fabricados por nuestro cuerpo (el resto si) y deben obtenerse a través de la alimentación. Los aminoácidos esenciales son la Leucina, Isoleucina, Valina, Triptófano, Fenilalanina, Metionina, Treonina, Lisina e Histidina. Aminoácidos no esenciales: son así mismos importantes pero si no se encuentran en las cantidades adecuadas, pueden sintetizarse a partir de los aminoácidos esenciales o directamente por el propio organismo. Estos aminoácidos son ácido Glutámico, Alanina, Aspartato y Glutamina. Aminoácidos condicionalmente esenciales: serían esenciales sólo en ciertos estados clínicos. Así la Taurina, Cisteína y la Tirosina suelen ser esenciales en prematuros. La Arginina puede ser también esencial en casos de desnutrición o en la recuperación de lesiones o cirugía. La Prolina, la Serina y la Glicina también serían, puntualmente, esenciales. Por último tenemos a la Carnitina que muchos autores también incluyen como aminoácido aunque es una sustancia sintetizada en nuestro cuerpo a partir de otros aminoácidos. b. ¿Cuántos y cuáles aminoácidos formanparte de las proteínas?, ¿qué características tienen en común? Cada aminoácido contiene un grupo "amino" (NH3) y un "grupo carboxilo" (COOH) . Los aminoácidos varian en sus cadenas laterales. c. Cómo se clasifican los aminoácidos según: el tipo de cadena latera Aminoácidos alifáticos: En este grupo se encuadran los aminoácidos cuya cadena lateral es alifática, es decir una cadena hidrocarbonada. Aminoácidos aromáticos: En este grupo se encuadran los aminoácidos cuya cadena lateral posee un anillo aromático Aminoácidos azufrados: Hay dos aminoácidos cuyas cadenas laterales poseen átomos de azufre, son la cisteína, que posee un grupo sulfhidrilo, y la metionina, que posee un enlace tioéster. Aminoácidos hidroxilados: Otros dos aminoácidos tienen cadenas alifáticas hodroxiladas, la serina y la treonina. El grupo hidroxilo hace de estos aminoácidos mucha más hidrofílicos y reactivos. Las propiedades de la cadena lateral Neutros polares, polares o hidrófilos : serina (Ser, S), treonina (Thr, T), cisteína (Cys, C), glutamina (Gln, Q), asparagina (Asn, N) , tirosina (Tyr, Y) y glicina (Gly, G). b. Las proteínas puedes presentar 4 tipos de estructura: Estructura primaria: La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la proteína. prolina (Pro. interacciones hidrofóbicas. valina (Val. enzimáticas. P). enlace por puentes disulfuro). Respecto a niveles de organización de las proteínas: a. Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el -C=O de un aminoácido y el -NH. la estructura secundaria. ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos. la capacidad de síntesis del organismo Esenciales. adquieren una disposición espacial estable. metionina (Met. a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces. E). Y) y triptófano (Trp. en el caso del crecimiento. Con carga negativa o ácidos: ácido aspártico (Asp. Nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se encuentran. ¿Qué condiciones afectan el plegamiento correcto de las proteínas? 4. denominada disposición en lámina plegada. W) (ya incluidos en los grupos neutros polares y neutros no polares). apolares o hidrófobos: alanina (Ala. enlaces salinos (interacciones electrostáticas) o las fuerzas de los contactos de Van der Waals. hormonales. En definitiva. W). como enlaces covalentes (enlace peptídico. para formar un complejo proteico. Estructura cuaternaria: Esta estructura informa de la unión. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero. R) e histidina (His. enlaces por puentes de hidrógeno (interacciones dipolo-dipolo). 2. La conformación beta En esta disposición los aminoácidos no forman una hélice sino una cadena en forma de zigzag. mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria. No esenciales:A los aminoácidos que pueden sintetizarse en el propio organismo se los conoce como no esenciales 2. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte. Aromáticos: fenilalanina (Phe. I). F). ¿Qué es la amiloidosis? . Estructura terciaria: La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular.Neutros no polares. leucina (Leu. Estructura secundaria: La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio.del cuarto aminoácido que le sigue. Presentan esta estructura secundaria la queratina de la seda o fibroína. A). tirosina (Tyr. fenilalanina (Phe. V). L). D) y ácido glutámico (Glu. Existen dos tipos de estructura secundaria: 1. ¿Qué fuerzas estabilizan la estructura tridimensional de una proteína? La estructura de las proteínas está estabilizada por diferentes tipos de enlaces. es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la terciaria. K). ¿Qué estructuras puede presentar una proteína? Explique cada una de ellas. Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones de transporte. Con carga positiva o básicos: lisina (Lys. isoleucina (Ile. M). Los aminoácidos. La a(alfa)-hélice Esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria. 3. ¿Cómo está formado el sistema de control de plegamiento en los organismos? 5. etc. F) y triptófano (Trp. arginina (Arg. la carencia de estos aminoácidos en la dieta limita el desarrollo del organismo. Todos estos tipos de enlaces juegan un importante papel en la estabilización de la estructura tridimensional de las proteínas. H). químico y funcional que enfrentan tanto en el interior como en el exterior dela célula. Mencione las estructuras proteicas involucradas en las amiloidosis humanasconocidas? Amiloidosis es el estado de una proteína que se encuentra en condiciones de estrésfísico. . con una característica común: todas ellas están causadas por el Depósito extracelular de un material.5 y 10 nm. 7. insoluble y resistente a la proteólisis.El material amiloide está formado en un 95% por fibrillas de amiloide. Se observan largas fibrillas no ramificadas de longitud indefinida y con diámetro variable entre 7. contribuyena la estabilización de las fibrillas. se debe a la similitud con el almidón en cuanto a la afinidad tintorial con el yodo. muy similar a la proteína Creactiva) y proteoglucanos y glicosaminglicanos. Se tiñe con rojo congo. insoluble y resistente a la proteólisis. ¿A qué se denomina precursor amiloide? 7. procedentes de la matriz extracelular deltejido de depósito 8. Bajo luz normal aparece teñido de color rosado a rojo. de los cuales los más importantes son el componentesérico P (una molécula de la familia de las pentraxinas.Amiloidosis es un término genérico. Se tiñe con cristal violeta o violeta de metilo y adquiere una coloración violeta a rosa. similar a la del almidón. denominado material amiloide. fue bautizado por Virchow debido a su afinidad por colorantes yodados. ¿Cuáles son las características generales de los amiloides? Es un nombre genérico para designar diversas sustancias que tienen en común estar contituidas por proteína fibrilar b-plegada. 6. Este tipo de estructura no ocurre normalmente en las proteínas de los mamíferos. de naturaleza proteica. Son proteínas muy heterogéneas y se depositan en cuadros clínicos distintos. El amiloide es una sustancia: amorfa. ¿Cuáles son las características generales de los amiloides? El material amiloide es de origen proteico. Produce una fluorescencia secundaria con luz ultravioleta cuando se tiñe con las tioflavinas T o S. 95% proteínas fibrilares y 5% componente amiloide-P del suero. En nombre de amiloide. hialina y eosinófila. Este material.El otro 5% del material amiloide corresponde a factores que. dado por Virchow. probablemente. utilizado para hacer referencia a un grupo de enfermedades de etiología diversa y pronóstico y tratamiento variables. Bajo luz polarizada presenta una birrefringencia verde (se debe a la configuración en hoja plegada ß de las fibrillas). encontrar el estado nativo de una proteína mediante búsqueda aleatoria entre todas las configuraciones posibles llevaría muchísimo tiempo. tanto por su morfología al microscopio electrónico como por su ordeninterno. En ciertas circunstancias. sin ten erencuenta las conformaciones de las cadenas laterales: 2100 ≈ 1030 conformaciones Si la interconversión entre dos conformaciones durase 10-12s:Tiempo para que ocurra el plegamiento: 1030 * 1012 = 1018s ≈ 1010 años • HIPÓTESIS SOBRE EL PLEGAMIENTO DE PROTEÍNAS (II) Consecuencia: El plegamiento de proteínas no puede tener lugar por un proceso de prueba y error (“trial& error”). siendo estos losformadores de los amiloides. • HIPÓTESIS TERMODINÁMICA: DOGMA DE AFISEN. Solución a la Paradoja de Levinthal El plegamiento de proteínas está guiado por la formación de interacciones locales entreaminoácidos que actúan como núcleos de plegamiento. Estas diferencias se reflejan en sus propiedades bioquímicas y en sucapacidad para interactuar. con muy diversas consecuencias. con diferentesestructuras y componentes celulares 9. ¿Qué modelos se postulan para el posible mecanismo de conversión del estado nativoal estado fibrilar de una proteína amiloidea? • HIPOTESIS SOBRE EL PLEGAMIENTO DE PROTEINAS (I) Paradoja de Levinthal “Debido a los grados de libertad de una cadena polipeptídica.reunidas bajo el término de amiloidosis. las proteínas pueden formar agregados que son muydiversos. Prueba a favor de esta hipótesis.Se han encontrado estados intermedios en el plegamiento de una proteína. mientras que las proteínas se pliegan en nanosegundos”. Ejemplo Polipéptido de 100 αα Si cada αα pudiera adoptar 2 conformaciones (rotacion de los angulos φ y ψ). están asociadas a alteraciones delplegamiento de un grupo particular de proteínas que se depositan en el espacioextracelular en forma de agregados fibrilares insolubles .Autoensamblamiento . Se ha demostrado que numerosas enfermedades humanas y de los animales. Cys40 .Renaturalización progresiva: se forman los enlaces disulfuro correctos. .Ejemplo La ribonucleasa pancreática presenta 4 puentes disulfuro (Cys26 -Cys84. estable y se corresponde con un mínimo de energía libre.La estructura nativa de una proteína viene determinada por su secuencia de aminoácidos. Desnaturalización con urea y β ‐ mercaptoEtOH: se reducen los enlaces disulfuro. Cys58 -Cys110. La RNasapancreática se renaturaliza espontáneamente.es única.Cys95 & Cys65Cys72).Hipótesis válida para proteínas globulares.