Proteine: struttura e funzione

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1 Proteine: struttura e funzione Prof.ssa Flavia Frabetti PROTEINE dal greco al 1 posto costituiscono il 50% circa del peso secco della maggior parte degli organismi viventi composti quaternari (C, H, O, N) macromolecole organiche, molecole informazionali, polimeri di aminoacidi molecole estremamente varie dal punto di vista funzionale (la flessibilità di funzione è dovuta a quella di struttura): f.strutturale, contrattile, di trasporto, di difesa, enzimatiche, recettoriali 1

2 PROTEINE AMINOACIDI 50% peso secco cellula struttura sofisticata H STRUTTURA DEPOSITO TRASPORTO SEGNALI DIFESA ENZIMI NH3 + C COO - gruppo aminico R catena laterale 20 AA diversi: gruppo carbossilico IDROFOBI (R apolare) IDROFILI (R polare) ACIDI (R carico -) BASICI (R carico +) In base alla catena laterale si possono distinguere 3 gruppi di aa: Catena laterale: non polare, aa idrofobici polare non carico, aa idrofili polare carico, aa idrofili aa basici (+) aa acidi (-) 2

3 Aa aggiuntivi: selenocisteina e pirrolisina UGA UAG In enzimi quali glutatione-perossidasi, alcune idrogenasi ecc In enzimi degli archea metanogeni Formazione del legame peptidico amminoacido 1 amminoacido 2 legame covalente forte estremità N-terminale estremità C-terminale La sintesi è direzionata: catena polipeptidica dal gruppo amminico al gruppo carbossilico. la sequenza ripetitiva degli atomi lungo la catene polipeptidica (N-C-C-N-C-C-) è detta scheletro polipeptidico. 3

4 LIVELLI DI STRUTTURA Struttura primaria sequenza specifica di aa legati da LEGAMI COVALENTI l ordine degli aa non è casuale dipende dall informazione genetica il cambiamento anche di un solo aa può influenzare la funzione La funzione di una proteina dipende dalla specifica conformazione. Per conformazione si intende la forma tridimensionale Quando una cellula sintetizza un polipeptide, questo si ripiega spontaneamente per assumere la conformazione funzionale specifica, detta CONFORMAZIONE NATIVA 4

5 Dunque la struttura primaria si complica... Struttura secondaria strutture date dall avvolgimento e/o ripiegatura di segmenti stabilizzate da legami a H disposti regolarmente lungo lo scheletro peptidico e realizzati tra O rimanente dal gruppo carbossilico e H del gruppo aminico. Le principali sono (schematizzate): α elica legami a idrogeno β-foglietto o foglietto β struttura TERZIARIA RIPIEGAMENTO IRREGOLARE DELLE CATENE R E DEI VARI AMINOACIDI Struttura quaternaria LEGAMI: - interazioni idrofobiche - legami a H - legami ionici - ponti disolfuro (S-S) data dall unione di 2 o più catene polipeptidiche in questo caso le singole catene si chiameranno subunità della proteina Es.: collageno (3 subunità), emoglobina (4 catene) 5

6 α-elica β-foglietto dominio subunità proteica molecola proteica (dimero) struttura secondaria struttura terziaria struttura quaternaria sequenza ordinata di aa conformazione nativa Esempi: ormone neuropeptidi anticorpo enzima R specifico R specifico sostanza estranea (antigene) substrato funzione proteica spesso dipende dal riconoscimento di un altra struttura proteica di conformazione complementare proteina A proteina B 6

7 DENATURAZIONE PROTEINE PERDITA DELLA denaturazione STRUTTURA TERZIARIA (urea e β-mercaptoetanolo) rinaturazione Se si alterano le condizioni ambientali, agendo su ph, concentrazione salina e temperatura, la proteina può perdere la conformazione nativa con un processo noto come denaturazione, con perdita delle funzioni biologiche. Lo studio della struttura proteica può essere fatto con: 1- cristallografia ai raggi X 2- spettroscopia a risonanza magnetica nucleare (RMN) in entrambi i casi la proteina deve essere purificata al 95%. Tecniche di analisi e separazione sulle proteine: cromatografia elettroforesi Western blotting 7