Proteínas Globulares: Hemoglobina. Proteínas Fibrosas: Colágeno

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Proteínas Globulares: Hemoglobina. Proteínas Fibrosas: Colágeno
Proteínas Globulares:
Hemoglobina. Proteínas
Fibrosas: Colágeno
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
Tema 3
Proteínas Fibrosas y Proteínas Globulares
• Fibrosas
– Forma alargada
– Unidades repetidas de
un solo tipo de
estructura secundaria
– Resistentes e insolubles
– Función estructural
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
• Ejemplos
– Colágeno (en tejido
conectivo de
vertebrados)
– Queratina (en piel, pelo
y uñas)
– Fibroína de la seda
• Globulares
– Forma más o menos
esférica
– Ricas en estructura
secundaria
– Solubles, flexibles, y
dinámicas
– Múltiples funciones
• Ejemplos
– Hemoglobina
– Inmunoglobulinas
(anticuerpos)
– Enzimas
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Funcionalidad de las Proteínas Globulares
• La funcionalidad de las proteínas globulares depende
de sus propiedades dinámicas
– Flexibilidad
• No son estructuras rígidas
• Su flexibilidad depende de un gran número de enlaces débiles
– Cambios conformacionales
• Son pequeñas variaciones de su estructura terciaria
• Sirven para regular su actividad
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
– Interacciones
• Unión reversible de ligandos
• Interacciones reversibles proteína-proteína
• Se llevan a cabo mediante enlaces débiles
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Ejemplos de Proteínas Globulares: Hemoglobina y Mioglobina
• Mioglobina
Mioglobina
– Hemoproteína
monomérica
– Función:
• Almacenamiento de O2
en el músculo
• Hemoglobina
– Hemoproteína
tetramérica
Hemoglobina
• Cada cadena es muy
similar a la mioglobina
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
– Función:
• Transporte de O2 y CO2
entre los pulmones y
los tejidos
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El Sitio de Unión del Oxígeno
Grupo hemo
Fe2+-protoporfirina IX
Fe2+
Histidina
proximal
Histidina
distal
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
Desoxi-Hb
hemo
Cavidad
hidrofóbica
O2
Fe2+
His
proximal
Oxi-Hb
O2
Fe2+
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¿Cómo Funciona el Transporte de O2?
El transporte
Y
es eficaz si la
saturación en
los tejidos es
mucho menor
que en los
pulmones
Muy afín
Muy afín
Y
Poco afín
mala
Eficiencia del
transporte
regular
pO2
pO2
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
La mayor eficacia se
Y
consigue con un
comportamiento
cooperativo
(sigmoideo)
buena
Eficiencia
del
transporte
Y
Cooperatividad
(R)
(Hemoglobina)
(T)
pO2
pO2
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Origen Molecular de la Cooperatividad: Alosterismo
D1
E1
• Alosterismo
– Influencia mutua entre
“sitios” distintos
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• La unión de O2 en una
subunidad provoca:
– Desplazamiento del Fe2+
en el plano del grupo
hemo
– Cambio conformacional
transmitido a las
subunidades vecinas
– Transición TÆR
• Aumento de la
afinidad en
subunidades vecinas
E2
D2
Transmisión del
cambio a
otras
subunidades
Interfase D1E1- D2E2
Desoxihemoglobina
Oxihemoglobina
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Regulación Alostérica de la Hemoglobina
• Ión H+, CO2 y 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG)
– Efectores alostéricos heterotrópicos
• Actúan como inhibidores
– Estabilizan forma desoxi (T)
– Disminuyen afinidad por el O2
• Facilitan liberación en los tejidos
– Acentúan cooperatividad
• Mejoran la efectividad del transporte
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
• Permiten regulación fisiológica
– Modulan la afinidad por el O2
• H+ y CO2 son transportados en sentido
inverso al O2
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Ejemplo: Regulación Alostérica por el 2,3-BPG
• Compuesto iónico
+
+
+
– Carga negativa
• Papel del 2,3-BPG
– Se une sólo a las
formas T (desoxi)
+
+ - -+
+
+
• Estabiliza las formas T
• Dificulta la transición
TÆR
• Inhibe la unión de O2
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
• Sin 2,3-BPG
– Mucha afinidad por O2
– Poca cooperatividad
1
sin 2,3-BPG
Y
con 2,3-BPG
0,5
• Baja eficiencia de
transporte
0
P50O2’
p50O2
pO2 (torr)
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Variantes Moleculares de la Hemoglobina
• Ejemplo:
Hemoglobina fetal
Hemoglobina D2 J2
+
+
+
– Cadenas J en lugar
de E
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
• His143 sustituida por
Ser (sin carga +)
• Menor afinidad por el
2,3-BPG
• Mayor afinidad por
O2
– Transferencia de
O2 desde la
hemoglobina
materna
Sustituido por Ser
(sin carga +)
+
Eritrocitos
del feto
(D2 J2)
Y
+ - -+
+
+
Eritrocitos
maternos
(D2 E2)
El O2 fluye desde la
oxihemoglobina materna a la
desoxihemoglobina del feto
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El Colágeno
• Proteína más abundante de
los vertebrados
• Red fibrosa de tropocolágeno
• Tropocolágeno
–Abundancia de Pro y Gly
• Secuencia G-X-Y
–X e Y suelen ser Pro e hidroxi-Pro
–En Y también abunda hidroxi-Lys
Hélice triple de
tropocolágeno
Tres hélices a
izquierdas
–Triple hélice a derechas formada
por tres hélices a izquierdas
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
• Enlaces de H interhélice
• Gly, uno de cada tres residuos,
en la zona de empaquetamiento
• Entrecruzamiento de
unidades de tropocolágeno
–Por derivados aldehído de Lys
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Aminoácidos Especiales en el Colágeno
• Residuos de Prolina y Lisina hidroxiladas
– Proporcionan grupos formadores de enlaces de hidrógeno
– Se forman por adición de hidroxilo
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• Modificación enzimática post-traduccional
• Catalizada por una prolilhidroxilasa (o lisilhidroxilasa) que
requiere ascorbato (vitamina C) como antioxidante
Residuo
4-hidroxiprolil
Residuo
3-hidroxiprolil
Residuo
5-hidroxilisil
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J. Salgado (UVEG – 2007-08)
Biosíntesis del Colágeno
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J. Salgado (UVEG – 2007-08)
Biosíntesis del Colágeno
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Fibrilogénesis del Colágeno
Cabezas de
tropocolágeno
J. Salgado (UVEG – 2007-08)
Estriaciones
640 Å (64 nm)
Norleucina (residuo
Cadena
polipeptídica de Lys sin grupo Hamino)
Estriaciones
640 Å (64 nm)
Tropocolágeno
Residuo de
hidroxilisina
Cadena
polipeptídica
Uniones hidoxilisinonorleucina
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