Proteínas fibrosas y colágeno

Las proteínas fibrosas: el colágeno

Dr. Francisco Parra Departamento de Bioquímica y Biología Molecular UNIVERSIDAD DE OVIEDO

Tema 2. Bioquimica. 2º curso de la Licenciatura en Biología

Contenidos
Características generales de las proteínas fibrosas. Diseño estructural de las α y β-queratinas. El colágeno. Características generales, tipos, residuos modificados. Estructura de la triplehélice del colágeno. Deficiencia en Vit. C. Biosíntesis del tropocolágeno. Formación de fibras. Algunas patologías del colágeno.
Algunos de los gráficos se basan en figuras similares que pueden encontrarse principalmente en los siguientes manuales de referencia: • Mathews, C.K., Van Holde, K.E. Ahern, K.G.(2002). Bioquímica. 3ª edición. Addison Wesley. • McKee, T. y McKee, J.R. (2003). Bioquímica.La base molecular de la vida. 3ª edición. McGraw-Hill. Interamericana. • Voet, D y Voet, J.G. (1992) Bioquímica. Ediciones Omega, S.A.

Las proteínas fibrosas
• La mayor parte de la cadena peptídica se organiza en paralelo a un eje • Son mecánicamente resistentes • Suelen ser insolubles • Tienen papeles estructurales

Hay varias clases principales de proteínas fibrosas:
• α-queratinas :(pelo, uñas cuernos, picos etc...) • intracelulares • ricas en Cys ( en la lana un 11%) • los residuos hidrofóbicos alternan con los polares. - ≈ 300 residuos en helice α con extensiones N y C no helicoidales - pares de hélices se enroscan en un ovillo a izquierdas y luego en protofibrillas y en fibrillas

Estructura del pelo

La estructura de las queratinas justifica el ondulado del cabellocabello
células Filamento intermedio fibrilla protofibrilla reducir oxidar

moldear

Ovillo (2 hélices) Hélice α

Corte transversal de un pelo

Las β queratinas
• son fuertes, flexibles y poco extentibles ( fibroina de la seda...) • Suelen ser extracelulares ( a diferencia de las α-queratinas) • ricas en Gly (50%) Ala (30%) y Ser (no tienen Cys) • suelen tener secuencias repetidasalternantes (Ser-Gly-Ala-Gly)n lo que coloca en un lado de la hoja las cadenas laterales de la Gly y en el otro las de Ser y Ala

• los grupos de hojas β antiparalelas se mantienen unidos por fuerzas de van der Waals.

El colágeno
• Es la proteína más abundante en los vertebrados ( 25% del total) • Constituye el principal componente del tejido conjuntivo • Está formado por 3 cadenas polipeptídicas(1000 residuos/cadena) entrelazadas entre si formando una TRIPLE HÉLICE.

La composición de aminoácidos
• La Gly constituye el 33% de la proteína. En otras proteínas suele ser sólo el 5% • La Pro es más abundante que en otras proteínas • Posee aminoácidos modificados: 4- hidroxyprolina y 5-hidroxylisina

La cantidad de Pro e HyP influye en la estabilidad de la hélice
Fuente vaca tiburónbacalao Pro+Hyp (%) Tª fusión ºC Tª corporal ºC 23,2 19,1 15,5 39 29 16 37 24-28 10-14

Tipos de colágeno
tipo composición I II III IV V [α1(I)]2α2 α [α1(II)]3 α [α1(III)]3 α ............. ............ localización Piel, huesos, tendones cartílago, discos intervert. vasos sanguíneos, piel fetal

Características peculiares de la secuencia del colágenoGly-Pro-Met-Gly-Pro-Ser-Gly-Pro-ArgGly-Leu-Hyp-Gly-Pro-Hyp-Gly-Ala-HypGly-Pro-Gln-Gly-Phe-Gln-Gly-Pro-HypGly-Glu-Hyp-Gly-Glu-Hyp-Gly-Ala-SerPro

Gly - X - Y
Hyp

Los aminoácidos se modifican después de incorporarse a la proteína
Lisil hidroxilasa Lys vitamina C Hyl
La vitamina C (ácido ascórbico) se necesita para mantener el estado de oxidación del Fe2+ (grupo prostético) de estos enzimas que es crítico para su actividad !Prolil hidroxilasa Pro vitamina C Hyp

El colágeno es una glicoproteína

galactosa

5-hidroxilisina

glucosa

Los restos de azúcar se incorporan a la proteína antes de que adopte la conformación helicoidal por acción sucesiva de dos enzimas.

Otras modificaciones de la Lys

Residuos de lisina Lisil oxidasa

Establecen enlaces INTRAMOLECULARES entre residuos situados en hebras...