Estructura de las proteínas
Las proteínas se organizan jerárquicamente, desde la secuencia de aminoácidos hasta los ensamblajes multisubunidad, y esta arquitectura es lo que confiere a cada proteína su función específica.
Definition
La estructura de las proteínas es la disposición espacial de los átomos de un polipéptido, descrita en cuatro niveles: secuencia primaria, elementos secundarios como hélices alfa y láminas beta, el plegamiento tridimensional terciario de una sola cadena y la asociación cuaternaria de subunidades.
Scope
Este tema abarca los cuatro niveles convencionales de la estructura de las proteínas —primaria (secuencia), secundaria (patrones locales unidos por hidrógeno), terciaria (el plegamiento completo de una cadena) y cuaternaria (ensamblaje de múltiples cadenas)— junto con los enlaces e interacciones que definen cada nivel y los métodos experimentales utilizados para determinar la estructura.
Core questions
- ¿Qué estabiliza la hélice alfa y la lámina beta?
- ¿Cómo es suficiente la secuencia primaria para especificar el plegamiento terciario?
- ¿Cuál es la diferencia entre las proteínas fibrosas y globulares?
- ¿Cómo se determinan experimentalmente las estructuras de las proteínas?
Key theories
- Estructuras secundarias unidas por puentes de hidrógeno
- Pauling y Corey predijeron la hélice alfa y la lámina beta a partir de la planaridad del enlace peptídico y la geometría de los puentes de hidrógeno del esqueleto, antes de que se observara cualquiera de ellas, estableciendo la base física de la estructura secundaria regular.
Mechanisms
El enlace peptídico es planar y tiene un carácter de doble enlace parcial, lo que restringe la rotación del esqueleto a los ángulos diedros phi y psi mapeados por el diagrama de Ramachandran. Las estructuras secundarias se forman cuando los grupos amida y carbonilo del esqueleto se unen por puentes de hidrógeno en patrones regulares; la estructura terciaria se estabiliza por el efecto hidrofóbico que entierra las cadenas laterales no polares, además de puentes de hidrógeno, puentes salinos, contactos de van der Waals y, ocasionalmente, enlaces disulfuro.
Clinical relevance
La determinación de la estructura mediante cristalografía de rayos X, RMN y microscopía crioelectrónica sustenta el diseño basado en la estructura en química y ciencia de materiales; la predicción computacional de la estructura se ha convertido en una herramienta importante para relacionar la secuencia con el plegamiento. Este tratamiento es descriptivo, no prescriptivo.
History
La hélice alfa y la lámina beta fueron propuestas por Pauling y Corey en 1951; la estructura de la mioglobina de Kendrew en 1958 fue el primer modelo proteico con resolución atómica, seguido poco después por la hemoglobina de Perutz, lo que confirmó las estructuras secundarias predichas e impulsó la biología estructural.
Key figures
- Linus Pauling
- Robert Corey
- John Kendrew
- Max Perutz
- G. N. Ramachandran
Related topics
Seminal works
- pauling1951
- kendrew1958
- nelson2021
Frequently asked questions
- ¿Cuál es la diferencia entre la hélice alfa y la lámina beta?
- La hélice alfa es una única cadena enrollada con puentes de hidrógeno dentro del mismo segmento del esqueleto, mientras que la lámina beta alinea hebras extendidas lado a lado, unidas por puentes de hidrógeno entre las hebras.
- ¿Por qué el enlace peptídico es planar?
- La resonancia confiere al enlace peptídico C–N un carácter de doble enlace parcial, lo que impide la rotación alrededor de él y mantiene los seis átomos de la unidad peptídica en un plano.