Clase 13

Clase # 13.
Modelado de la estructura de una
proteína (I)
Prof. Ramón Garduño Juárez
Modelado Molecular
Diseño de Fármacos

Descripción
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Estructura de proteínas
Predicción de estructura secundaria
Plegado de la proteína
Predicción de estructura terciaria
– Predicciones ab initio de estructura
– Modelado por Homología
– Reconocimiento del plegado

Estructura de Proteínas
•

Las proteínasson hetero polímeros lineales de longitud fija;
– Un solo tipo de proteína siempre tiene el mismo número y composición de monómeros,
– Diferentes proteínas tienen un intervalo de unidades de monómeros, desde unos cientos hasta miles;
– Los monómeros son amino ácidos, y has 20 tipos, los cuales tienen una variedad de propiedades
químicas;
– Por lo tanto hay una gran diversidad de posiblessecuencias de proteína. Las cadenas lineales se pliegan
a conformaciones específicas tri-dimensionales, las cuales están determinadas por su secuencia de amino
ácidos;
– Las proteínas generalmente se auto pliegan. Las estructuras tri-dimensionales de las proteínas son por lo
tanto extremadamente diversas, desde las completamente fibrosas, hasta las globulares.

•

Las estructuras de las proteínas puedendeterminarse al nivel atómico por medio de:
– Difracción de neutrones y de Rayos-X sobre proteínas cristalizadas,
– Por espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) cuando las proteínas están en disolución.
– Sin embargo existen muchas proteínas cuyas estructuras no se pueden resolver todavía, específicamente
proteínas de la membrana.

•

La estructura de una proteína esta intrínsecamenterelacionada con su función.
– La determinación experimental, o predicción de la estructura, ayuda a la elucidación del la función de la
proteína;
– Pueden diseñarse secuencias sintéticas de proteína para que éstas tengan una función específica..

Los veinte amino ácidos que se encuentran en los sistemas biológicos son:

Todos los amino ácidos tienen
la misma formula general

Péptido
•

Los aminoácidos están ligados linealmente a través de una unión peptídica.

•

Estas uniones se forman por medio de una reacción de síntesis deshidratante:
– Entre el grupo carboxilo del primer amino ácido con el grupo amino del segundo
amino ácido.

Estructura de una proteína

APRKFFVGGNWKMNGDKKSLG
ELIHTLNGAKLSADTEVVCGA
PSIYLDFARQKLDAKIGVAAQ
NCYKVPKGAFTGEISPAMIKD
IGAAWVILGHSERRHVFGESDELIGQKVAHALAEGLGVIACI
GEKLDEREAGITEKVVFEQTK
AIADNVKDWSKVVLAYEPVWA
IGTGKTATPQQAQEVHEKLRG
WLKSHVSDAVAQSTRIIYGGS
VTGGNCKELASQHDVDGFLVG
GASLKPEFVDIINAKH

=

Estructura secundaria en proteínas

Alfa hélice:
• hélice hacia la derecha
• 3.6 residuo por giro de la hélice
• puentes de hidrogeno entre residuos
n y n+4

Hebra Beta y hoja beta

Giro-Beta
4 residuos en longitud
Permite a la estructura el tener giros de 180grados

El Mapa de Ramachandran
•

En un polipéptido las uniones N-Cα y Cα-C de
la cadena principal son relativamente libres
para rotar. Estas rotaciones son representadas
por los ángulos de torsión phi y psi,
respectivamente.

•

G N Ramachandran (1960) usó modelos de
computadora de polipéptidos pequeños para
variar sistemáticamente los ángulos phi y psi
con el objetivo de encontrar conformacionesestables. Para cada conformación, la estructura
fue examinada en los contactos cercanos entre
sus átomos. Los átomos fueron tratados como
esferas duras con dimensiones correspondientes
a sus radios de van der Waals.
– Por lo tanto, los ángulos phi y psi que
causan que las esferas colisionen
corresponden a la conformación
estéricamente no permitida del esqueleto
del polipéptido.

•

Las áreasblancas corresponden a las conformaciones donde los átomos en el
polipéptido están más cerca que la suma de sus radios de van der Waals.
– Estas regiones no están permitidas estéricamente para todos los amino ácidos
excepto para la glicina que es única ya que carece de una cadena lateral.
– Las regiones en rojo corresponden a conformaciones donde no hay colisiones
estéricas, i.e. estas son regiones...