Estructura de las hélices α y hojas β, plegamiento proteico y enzimas alostéricas

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Hélice α

  1. Hélice dextrógira: Los L-aminoácidos tienden a formar hélices dextrógiras, ya que las levógiras formadas por L-aa se desestabilizan por interacciones estéricas entre los O2 carbonílicos y las cadenas laterales. Los segmentos α-helicoidales levógiros son infrecuentes, pero pueden aparecer formados por 4 o menos residuos de glicina.
  2. Estabilidad: Se encuentran estabilizadas por numerosos puentes de hidrógeno, establecidos entre los CO del grupo carbonílico y el H del grupo amino (NH).
  3. Cadenas laterales: Las cadenas laterales (grupos R) se proyectan hacia el exterior del esqueleto de la hélice.
  4. Datos numéricos: Longitud de la hélice α entre 4 y 40 residuos, con un promedio de 10 residuos; hélices de 3 vueltas; 3,6 residuos por vuelta.
  5. Dipolo: La hélice α es un dipolo: todos los puentes de hidrógeno se encuentran alineados en la misma orientación, con un extremo N-terminal (+) y un extremo C-terminal (-).

Hojas β

  1. Estabilidad: Están estabilizadas por puentes de hidrógeno entre los O2 carbonílicos y los H amídicos, que pueden establecerse entre 2 o más cadenas polipeptídicas adyacentes o entre segmentos de una misma cadena.
  2. Orientación: Los enlaces de hidrógeno son aproximadamente perpendiculares a las cadenas polipeptídicas extendidas.
  3. Plegamiento: Están ligeramente plegadas por los ángulos de enlace Cα cuando están extendidas.
  4. Grupos R: Los grupos R se proyectan alternativamente hacia arriba y abajo de la lámina.
  5. Orientación de cadenas: Las cadenas polipeptídicas adyacentes de una hoja β plegada pueden ser:
    • Paralelas: misma orientación amino-carboxilo en el polipéptido.
    • Antiparalelas: orientación contraria.
  6. Diferencias: La antiparalela tiene mayor avance axial y Ψ, pero menor Φ.
  7. Aminoácidos: Los aminoácidos más frecuentes son los que poseen cadenas laterales pequeñas (Gly y Ala) y residuos apolares (Val, Ile, Phe, Trp). Los residuos con carga son menos frecuentes.
  8. Longitud: Entre 5 y 10 residuos.

Factores que pueden desnaturalizar proteínas

  • pH
  • Temperatura
  • Presencia de proteasas
  • Oxidación de residuos de Cys
  • Contaminación (urea, mercaptoetanol)

Plegamiento asistido de las proteínas

La mayoría de las proteínas no se pliegan espontáneamente; necesitan ser facilitado el plegado:

  • Las chaperonas moleculares son proteínas que interaccionan con polipéptidos parcial o incorrectamente plegados, facilitando las correctas rutas de plegamiento o facilitando microentornos para poder tener el plegamiento.
  • Existen 3 tipos de proteínas chaperonas:
    1. Proteína disulfuro isomerasa (PDI)
    2. Peptidilprolil cis-trans isomerasas
    3. Chaperonas moleculares (proteínas de choque térmico, chaperoninas, proteínas Hsp 90, las nucleoplasminas)

Enzimas alostéricas

Actúan como activadores o inhibidores reversibles de las enzimas que regulan la velocidad de las rutas metabólicas. Se unen a la enzima en un lugar distinto al centro activo, denominado centro alostérico. Pueden ser efectores positivos (activan) o negativos (inhiben).

Al representar en una gráfica (V/[S]), se obtiene una gráfica sigmoidea, diferente de una gráfica de Michaelis. Esto indica que hay cooperatividad en la unión de las moléculas de S.

Conceptos clave

  • Cooperatividad: Significa que la enzima tiene más de un sitio de unión para su sustrato o efectores alostéricos; la unión de un ligando afecta a la afinidad de los otros ligandos.
  • Alosterismo: No es lo mismo que cooperatividad, pero la mayor parte de las enzimas muestran ambas cosas simultáneamente.
  • Efecto homotrópico: Ocurre cuando la ocupación de un ligando en un sitio de unión modifica la afinidad por el mismo ligando en otros sitios iguales. En la mayor parte de las enzimas alostéricas, la unión del sustrato afecta a los otros centros activos, actuando el sustrato como efector + homotrópico y favoreciendo la unión cooperativa del sustrato a los diferentes centros activos.
  • Efecto heterotrópico: Cuando la unión de un ligando altera la afinidad de otros sitios de unión para ligandos diferentes.

Características

  • Las enzimas alostéricas son proteínas oligoméricas (formadas por subunidades combinadas).
  • Presentan cinética sigmoide.
  • Además del centro activo (catalítico), presentan uno o varios sitios alostéricos.
  • Presentan cooperatividad. Los sitios de unión no son independientes.
  • Los efectores pueden ser homotrópicos o heterotrópicos.
  • Los efectores pueden ser positivos (+) o negativos (-).