Estrutura Proteica

As proteínas são organizadas hierarquicamente, desde a sequência de aminoácidos até os conjuntos multi-subunidades, e essa arquitetura é o que confere a cada proteína sua função específica.

Definition

A estrutura proteica é o arranjo espacial dos átomos de um polipeptídeo, descrito em quatro níveis: sequência primária, elementos secundários como hélices alfa e folhas beta, o dobramento tridimensional terciário de uma única cadeia e a associação quaternária de subunidades.

Scope

Este tópico abrange os quatro níveis convencionais da estrutura proteica — primária (sequência), secundária (padrões locais de ligações de hidrogênio), terciária (o dobramento completo de uma cadeia) e quaternária (montagem de múltiplas cadeias) — juntamente com as ligações e interações que definem cada nível e os métodos experimentais utilizados para determinar a estrutura.

Core questions

• O que estabiliza a hélice alfa e a folha beta?
• Como a sequência primária é suficiente para especificar o dobramento terciário?
• Qual a diferença entre proteínas fibrosas e globulares?
• Como as estruturas proteicas são determinadas experimentalmente?

Key theories

Estruturas secundárias ligadas por hidrogênio

Pauling e Corey previram a hélice alfa e a folha beta a partir da planaridade da ligação peptídica e da geometria da ligação de hidrogênio do esqueleto, antes que qualquer uma fosse observada, estabelecendo a base física da estrutura secundária regular.

Mechanisms

A ligação peptídica é planar e parcialmente de ligação dupla, restringindo a rotação do esqueleto aos ângulos diedros phi e psi mapeados pelo diagrama de Ramachandran. As estruturas secundárias se formam quando os grupos amida e carbonila do esqueleto se ligam por hidrogênio em padrões regulares; a estrutura terciária é estabilizada pelo efeito hidrofóbico que enterra as cadeias laterais apolares, além de ligações de hidrogênio, pontes salinas, contatos de van der Waals e ocasionais ligações dissulfeto.

Clinical relevance

A determinação da estrutura por cristalografia de raios-X, RMN e crio-microscopia eletrônica fundamenta o design baseado em estrutura em química e ciência dos materiais; a previsão computacional de estrutura tornou-se uma ferramenta importante para relacionar sequência e dobramento. Este tratamento é descritivo, não prescritivo.

History

A hélice alfa e a folha beta foram propostas por Pauling e Corey em 1951; a estrutura da mioglobina de Kendrew em 1958 foi o primeiro modelo de proteína em resolução atômica, seguida pouco depois pela hemoglobina de Perutz, confirmando as estruturas secundárias previstas e lançando a biologia estrutural.

Key figures

• Linus Pauling
• Robert Corey
• John Kendrew
• Max Perutz
• G. N. Ramachandran

Seminal works

• pauling1951
• kendrew1958
• nelson2021

Frequently asked questions

Qual a diferença entre a hélice alfa e a folha beta?

A hélice alfa é uma única cadeia enrolada com ligações de hidrogênio dentro do mesmo segmento do esqueleto, enquanto a folha beta alinha fitas estendidas lado a lado, ligadas por hidrogênio entre as fitas.

Por que a ligação peptídica é planar?

A ressonância confere à ligação peptídica C–N um caráter parcial de ligação dupla, o que impede a rotação em torno dela e mantém os seis átomos da unidade peptídica em um plano.