Aula II

Estrutura 1^o de proteínas

Ligação peptídica entre aminoácidos

In vitro, esta reação não acontece pois é muito devagar/cinéticamente lenta (alta energia de ativação) e termodinamicamente desfavoravel (DG>0).

In vivo, está reação pode acontecer: a energia de ativação é diminuida pela participação de enzimas incluindo os aminoacil-tRNA sintetases e os ribossomos (com a partcipação dos RNA mensageiros) e a reação se torna termodinamicamente favoravel graças ao acoplamento da reação ao hidrólise de ATP.

A ligação peptídica pode existir em duas estruturas de resonância, um com o grupo carbonil com geometria plano trigonal (sp2) e o nitrogênio com geometria tetragonal (sp3):

O=C-NH(60% contribuição)

e o outro com os dois grupos com geometria trigonal e com uma carga negativa no oxigênio e uma carga positivo no nitrogênio:

^-O-C=NH⁺(40% contribuição)

Esta resonância, que implica que a ligação peptídica tem carater de uma ligação dupla) tem o efeito de deixar os átomos O=C-N-H num plano.

Para ficar no mesmo plano, a ligação peptídica pode adoptar um de dois conformações: trans (180^o) ou cis (0^o).

A grande maioria dos ligações peptidicas estão na forma “trans” (180^o) pois nesta conformação, a cadeia peptídica evita colisões estéricas desfavoráveis que acontecerão na conformação cis.

No caso de uma ligação peptídica que antecede uma prolina, ambas as conformações tem a mesma probabilidade de acontecer colisões estéricas desfavoráveis, logo as duas conformações tem energias semelhantes e as duas formas podem existir. A velocidade de interconversão entre as conformações cis e trans é muito lenta.

pI

Ponto Isoelétrico (pI) é o pH em que um aminoácido, polipetídeo ou proteína tem uma carga líquida igual a zero (0). 

Para sistemas simples, o valor do pI pode ser calculado na seguinte forma: a) Identificar as formas iônicas da molécula que tem cargas líquidas –1, 0 e +1. b) Identificar o pKa do equilibrio que descreve a interconversão entre as formas com carga +1 e 0 e tambem o pKa do equilibrio que descreve a interconversão entre as formas com carga 0 e –1. c) Calcular a média dos dois valores do pKa. Esta média é igual ao pI.

pI = (pKai + pKaj)/2 

Por exemplo, para glicina que tem pKas de 2,35 e 9,78 

pI = 6,06

Por exemplo, para ácido aspartico, que tem pKas de 2.0, 3.9 e 9.9

pI = (2+3,9)/2 = 2,95

Por exemplo, para o tripeptídeo asp-arg-ala, que tem pKas de 9.7 (alfa-amino), 3.9 (beta-carboxila do asp), 12.5 (guanidino) e 2.4 (carboxi-terminal)

pI = (9.7+3.9)/2 = 6,8 

Conformações permitidas da cadeia principal das proteínas (Diagrama de Ramachandran)

A conformação da cadeia principal em espaço pode ser representada pela tabulação de todos os ángulos de rotoação das suas ligações covalentes.

Na cadeia principal, tem três ligações covalentes para cada aminoácido.

Os ângulos são designadas omega, phi e psi

Um deles é a ligação peptídica (omega) que é quase sempre na conformação trans (180^o), e as vezes na conformação cis (0^o) nas ligações peptídicas que antecedam prolinas.

As ligações phi (entre o grupo NH e carbono alfa) e psi (entre o carbono alfa e o grupo carbonila) não tem esta restriçào e tem rotação livre. 

MAS: não todas as combinações phi+psi são permitidas estericamente – quer dizer: algumas combinações causam colisões desfavoraveis entre grupos da cadeia principal e/ou as cadeias laterais.

As combinações permitidas podem ser representadas num diagrama de Ramachandran.

Estruturas 2^o de proteínas

Trechos de aminoácidos consecutivas numa cadeia polipeptídica que adotam as mesmas conformações nos seus ângulos phi+psi apresentam estruturas três dimensionais repetitivas na forma de um hélice ou um zig-zag (que pode ser considerado um hélice com dois aminoácidos por volta).

Estas estruturas três-dimiensionais em que aminoácidos consecutivos adotam conformações (descritas pelos valores dos ângulos phi e psi) iguais são chamadas estruturas secundárias. 

As estruturas mais comuns são a “alfa hélice” e a“folha beta”

-revisar as caraterísticas destas estruturas

Outros tipos de hélice que diferem no número de aminoácidos por volta. 

Beta-turns

Proteínas fibrosas

“Coiled-coils”

“alfa-queratina”

“Fibroina de seda”

“Colágeno”

“Elastina”

Estruturas 3^o e 4^o de proteinas globulares

Interações importantes para a estabilidade da estrutura das proteínas

Forças eletrostáticas

Interações ion-ion

Interações dipolo-dipolo

Pontes de hidrogênio

Interações van der Waals

Efeito hidrofóbico

Ligações dissulfeto