Tema 4 Aminoacidos Flashcards

Question

Funciones de los peptidos

Answer 1

 Hormonas y feromonas: como la insulina, oxytocina  Neuropéptido: sustancia P  Antibióticos: polimixina B (para Gram negativas) y bacitracina (para Gram positivas)  Protección (toxinas): amanitina (setas), conotoxina, clorotoxina (escorpiones) Los péptidos tienen múltiples funciones, como, por ejemplo, formar hormonas como la insulina (aunque algunos autores la consideran proteína por su tamaño), la oxitocina entre otros, formar neuropéptidos, formar antibióticos, o tienen función protectora, actuando como toxinas.

Answer 2

El plegamiento proteico es un proceso espontáneo en la mayoría de las proteínas, debido a que es un proceso termodinámicamente favorable, ya que, en contacto con el agua, los polipéptidos generan un aumento entrópico de las moléculas de agua. Esto define la conformación y el plegamiento de la mayoría de las macromoléculas, de manera que los grupos apolares quedan en el interior de la molécula, y los grupos polares quedan en el exterior. El plegamiento proteico se da por efecto hidrofóbico y es espontáneo para la mayoría de las proteínas porque es termodinámicamente favorable (aumento de la entropía del agua donde se encuentran). Se forma un núcleo hidrofóbico (R apolares) con una superficie hidrófila (R polares que pueden formar puentes de hidrógeno). Este plegamiento está determinado por fuerzas de naturaleza no covalente. Las interacciones electrostáticas dependen de la cte dieléctrica y ganan valor en el interior hidrofóbico (donde esta constante es más pequeña). Estas interacciones se dan entre grupos cargados permanentemente. En la superficie de la proteína se darán con dipolos de agua. También encontramos puentes de hidrógeno e interacciones de Van der Waals que son aditivas y contribuyen para la estabilidad del interior formando alfa hélices y beta láminas. La conformación es la forma que ocupan en el espacio las macromoléculas, y viene determinada por fuerzas de naturaleza no covalente de tipo intermolecular, como son:

Answer 3

• Interacciones hidrofóbicas: son fundamentales para el plegamiento de la proteína. Se producen gracias a la ganancia entrópica del disolvente. • Interacciones carga-carga: aparecen en la superficie, pero tiene más importancia en el interior hidrofóbico. • Interacciones por puentes de hidrógeno: pueden darse entre átomos de dos enlaces peptídicos, entre átomos de un enlace peptídico, y aminoácidos de las cadenas laterales, o entre las cadenas laterales de dos aminoácidos. Son las encargadas de formar las estructuras secundarias de las proteínas. Los puentes de H se pueden formar: entre átomos de dos unidades peptídicas, entre una unidad peptídica y un R y entre dos R. Por último, también se pueden formar puentes disulfuro (entre dos cisteínas) que contribuyen a la estabilidad de la proteína. • Interacciones de Van der Waals: se producen en el núcleo hidrofóbico. Son aditivas, es decir, cuantos más átomos hay, más importantes son. Este tipo de fuerzas ganan valor cuando se producen en el interior hidrofóbico de la molécula, debido a que la constante dieléctrica es más pequeña que en el exterior

Answer 4

La función de la proteína depende de su estructura tridimensional, por lo tanto, la pérdida de la misma conlleva la pérdida de su actividad, es decir, su desnaturalización. La conformación de las proteínas depende de fuerzas intermoleculares, que son estables en un rango de pH y temperatura. Las proteínas tienen actividad biológica cuando adquieren su conformación. Las proteínas pueden ser desnaturalizadas por cambios de temperatura bruscos (tanto por el frio como por el calor), valores de H extremos, disolventes orgánicos, debido a que cambian la polaridad del medio, y agentes caotrópicos, como la urea o el cloruro de guanidina, que rompen puentes de hidrógeno. La estructura primaria de las proteínas es la que determina su conformación. Esto se demostró con el experimento del plegamiento de las ribonucleasas. El experimento consiste en colocar en un medio polar ribonucleasas puras, y añadir urea para romper puentes de hidrógeno y βmercaptoetanol para romper puentes disulfuro. Con ambos compuestos se pretende destruir la conformación de la proteína, y así desnaturalizarla. A continuación, se quita la urea y el βmercaptoetanol, lo que provoca que la proteína se vulva a plegar, y adquiere la misma conformación que teína al principio. Además, recupera la actividad biológica. Experimento de Anfinsen: se coge la ribonucleasa (tiene 8 cisteínas) y se desnaturaliza por urea. Al quitar la urea del medio, la cadena polipeptídica se vuelve a plegar (renaturalización). Además de urea se añade betamercaptoetanol, que rompía los puentes disulfuro. Las proteínas se pliegan muy rápidamente. Para una proteína de 100 aminoácidos el plegamiento es 5s. Cada aminoácido tiene 10 conformaciones posibles y para explorar cada una de ellas se necesitan 10-13 segundos. Es decir, que una proteína de 100 aas no podría plegarse en 5s (Paradoja de Levinthal). Hay un camino termodinámico que va determinando el proceso de plegamiento, es decir, no es aleatorio.

Answer 5

Las proteínas se pliegan hasta conseguir la forma de menor energía y entropía posible en muy poco tiempo. La paradoja de Levinthal propone que es matemáticamente imposible que el plegamiento proteico ocurra por conformaciones al azar hasta que se encuentra la de menor energía. Esto se debe a que la búsqueda de la conformación de menor energía no es un proceso aleatorio, sino que es un proceso termodinámicamente favorable. Además, las proteínas comienzan a plegarse según salen del ribosoma formando núcleos estructurales. Los dominios son las unidades individuales de plegamiento de una proteína. El proceso de plegamiento sigue ciertas rutas que lo favorecen:  Nucleación de estructuras secundarias  Colapso hidrofóbico  Catalizadores del plegamiento (PDI, PPI, etc.)  Plegamiento asistido por chaperonas Embudos de energía: cada uno define un tipo de plegamiento

Answer 6

Muchas veces las proteínas requieren de ayuda para alcanzar el plegamiento nativo de la proteína, y para evitar las interacciones no deseadas. Para ello, intervienen las chaperonas moleculares, que pueden ser de dos tipos: ○ Chaperonas: previenen vías improductivas de plegamiento, y evitan la formación de agregados. Las más importantes son la familia de las HSP70. ○ Chaperoninas: este tipo de proteínas no evitan que las secuencias hidrofóbicas interaccionen con otros grupos, sino que generan un espacio donde las condiciones son óptimas para que se produzca el plegamiento. Las más importantes son GroEL en bacterias, y HSP60 en mamíferos.). No tratan de evitar interacciones, sino que aportan una cámara donde la proteína está aislada, no puede interaccionar con nadie y allí se pliega. Es un toroide formado por dos cámaras (7subunidades cada una)

Answer 7

Las amiloidosis son patologías ligadas al plegamiento proteico, debido a que se generan fibras amiloides que son citotóxicas. Este tipo de fibras se pueden encontrar tanto dentro como fuera de la célula y son las causantes de Múltiples patologías. Cuando se produce la deposición de fibras amiloides, se debe a que se están produciendo plegamientos anormales de cadenas polipeptídicas. Normalmente estos acúmulos son de estructuras β.  Extracelular: acumulaciones fuera de la célula. Por ejemplo: Alzheimer, diabetes tipo 2 (se acumula amilina alrededor de las células pancreáticas). La acumulación de fibras amiloides en el medio extracelular es la causa del Alzheimer (placas β amiloides)  Intracelular: Huntington, Parkinson, Demencia Fronto-temporal (acumulación de Tau). La acumulación de fibras amiloides en el medio intracelular es la causa de la enfermedad de Huntington (huntingtina), el Párkinson (αsinucleina), o la Demencia Frontotemporal (Tau). Estas fibras se forman por plegamiento incorrecto de la cadena polipeptídica. En general son acúmulos de láminas beta, que tienden a asociarse unas con otras. Cuando el RE no puede replegar más proteínas dispara la UPR (Unfolded Protein Response): puede darse de dos formas. Por un lado, se transcriben genes de chaperonas y se para la traducción de proteínas. Se disparan procesos de autofagia (degradación lisosomal de proteínas) o se degradan en la proteasoma proteínas poliubiquitinadas. La función de la proteína viene determinada por la secuencia de aminoácidos y no por el grupo prostético. Cuando se producen situaciones de estrés celular, la célula mira cuantas proteínas mal plegadas tiene, y desencadenar la respuesta a proteínas desplegadas (UPR Unfolded Protein Response) para evitar el plegamiento, de forma que: ○ Aumenta la transcripción de chaperonas, con el objetico de evitar que se produzcan plegamientos imperfectos. ○ Disminuye la síntesis de proteínas, con el objetivo de que NO se sigan produciendo proteínas mal plegadas. ○ Se inician procesos de autofagia. ○ Se marcan proteínas con ubiquitina para que puedan ser eliminadas en la proteasoma

Answer 8

La secuenciación de proteínas es un proceso esencial para el análisis bioquímico. En la actualidad, las secuencias se determinan a partir de secuencias de ADN, aunque existen otros métodos como son la degradación de Edman, que es el método clásico, o usando la espectrometría de masas, que es el método moderno. Primero se secuencia el ADN y se mira en la base de datos. Después se lleva a cabo la secuenciación de proteínas (unos 40 aas) mediante proteasas (algunas cortan por el carboxilo y otras por el amino). Se lee de N-terminal a Cterminal. Para secuenciar péptidos y proteínas se utilizaban proteasas para cortar cadenas polipeptídicas y de esa forma averiguar la estructura primaria de las proteínas. Dos proteasas importantes son: • Tripsina: corta por el carboxilo terminal en residuos de lisina o arginina. Los cortes terminan siempre por lisina o arginina, excepto el último, que no tiene por qué acabar en estos aminoácidos. • Quimiotripsina: corta fenilalanina, triptófano y tirosina por el carboxilo terminal. • Pepsina: corta por el aminoácido terminal en residuos con cadenas aromáticas, como son la fenilalanina, el triptófano o la tirosina. Los cortes empiezan siempre por fenilalanina, triptófano o tirosina, excepto el primero, que no tiene por qué empezar en estos aminoácidos. Si digerimos con tripsina una proteína y obtenemos 4 residuos diferentes, sabemos que todos acaban por lisina o arginina menos uno, que contiene el codón terminal. Hacemos otro corte con otra enzima y vamos observando donde se producen los cortes y enlazando unos con otros.

Answer 9

Rondas sucesivas de modificaciones del extremo N-terminal, cortes e identificación. Se puede usar para identificar proteínas con una secuencia conocida. La degradación de Edman consiste en marcar y eliminar únicamente el residuo del extremo N-terminal de un polipéptido y deja el resto de los enlaces peptídicos intactos. Con los péptidos acortados se utiliza la técnica HPLC para separarlos, cada péptido se introduce en un secuenciador y se hace reaccionar con el fenil-lisotiocinato por el extremo N-terminal (amino terminal) a elevado pH. Se hidroliza el segundo enlace peptídico y se libera de la cadena el último aminoácido. Junto con el derivado del aminoácido que se obtiene, surge anilinatiazolinona, y luego fenilatiohidantoina. Con eso se realiza una cromatografía y dependiendo del tiempo que tarde se sabe de qué aminoácido se trata. Utilizando esta técnica, no se puede saber el orden de los péptidos, por lo que se debe realizar la digestión de la proteína con proteasas para saber el orden de los péptidos.

Answer 10

Es el método más moderno, permite determinar modificaciones post- traduccionales. Se corta la proteína con tripsina y se meten los pequeños péptidos en el espectrómetro de masas, se ionizan y obtienes el número de péptidos de la proteína hidrolizada y la masa de cada péptido. La estructura primaria de la proteína es única y tiene su huella peptídica propia Se comienza digiriendo la proteína con tripsina para obtener péptidos más pequeños de esa proteína. Estos péptidos se introducen en un espectrómetro de masas. Estas técnicas se basan en la idea de que la estructura primaria de una proteína es única, por lo tanto, la huella peptídica también lo es. ○ MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight): esta técnica requiere poner los péptidos previamente digeridos en una matriz, y con un pulso de láser, se ionizan los péptidos, que viajan hasta el detector, que proporciona las masas de los péptidos. Según su carga y su masa tardará más o menos en ser detectado por el espectrómetro. Se comparan los resultados obtenidos con las bases de datos. ○ ESI MS (Electrospray ionization ion-trap mass spectrometry): esta técnica requiere meter los péptidos o una proteína pequeña a través de una aguja con alto potencial, donde se ionizan, y llegan al detector, que proporciona las masas de los péptidos. Se usa una aguja a alto potencial (ionizas la proteína directamente). En ambos casos, se compara el espectro experimental con el espectro de las bases de datos (que están digeridos por las mismas proteasas). ○ MS/MS en tandem: la fragmentación se produce con dos espectrómetros de masa acoplados. El segundo corta enlaces peptídicos para permitirle leer la estructura primaria del péptido. Estos dispositivos indican directamente de qué proteína se trata. El elctrospray además se puede complementar con el espectrómetro, aumentando algunas de las zonas de masas, de manera que permite descubrir la estructura primaria de los péptidos.

Answer 11

La síntesis química de péptidos se hace desde el extremo carboxilo terminal hacia el extremo amono terminal, es decir, al contrario de cómo se produce en la naturaleza. Es una síntesis de C terminal a N terminal (al contrario que la biológica). Se utiliza Fmoc para bloquear los grupos que no queremos que formen enlaces. Al final se trata con fluorhídrico y se eliminan los grupos de protección. Esto sirve para modificar y mutar una proteína. Sintetizas un péptido que tenga parte de la estructura primaria de la proteína y con animales puedes obtener anticuerpos contra ella. Se purifica la proteína, etc. Este proceso requiere que los grupos que no interesa que reaccionen estén protegidos o bloqueados por Fmoc, ya que así se consigue que los aminoácidos se una en el orden que se desea. Cuando se ha conseguido el péptido se deben retirar los grupos de protección.

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