2 Proteínas:

STRYER, L.; TYMOCZKO, J.L.; BERG, J.M. Bioquímica. 6 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. Capítulo 2 e 3; as edições 4 e 5 também podem ser utilizadas (Cap. 3 e 4).

2.1 Aminoácidos e peptídeos: estrutura e propriedades2.2 A química ácido-base dos aminoácidos2.3 Arquitetura protéica (estrutura tridimensional das proteínas)2.3 Arquitetura protéica (estrutura tridimensional das proteínas)2.4 Purificação de aminoácidos e proteínas2.5 Reações de caracterização de aminoácidos e proteínas2.6 Síntese de peptídeos2.7 Métodos de determinação da estrutura proteíca

As propriedades de uma proteína

1. As proteínas são polímeros lineares feitos de unidades monoméricas denominadas aminoácidos

2. As proteínas contêm uma ampla faixa de grupamentos funcionais3. As proteínas podem interagir uma com a outra e com outras moléculas

biológicas4. Algumas proteínas são bem rígidas, mas outras apresentam flexibilidade4. Algumas proteínas são bem rígidas, mas outras apresentam flexibilidade

limitada

As proteínas são construídas a partir de um repertório de 20 aminoácidos

CADEIAS�LATERAIS�NEUTRAS�DE�BAIXA�POLARIDADE

CADEIAS�LATERAIS�AROMÁTICAS

CADEIAS�LATERAIS�POLARES�(USUALMENTE�NEUTRAS)

CADEIAS�LATERAIS�POLARES�(POSITIVAS)

CADEIAS�LATERAIS�POLARES�(NEGATIVAS)

(NEUTRAS)

Aminoácido Abreviação comtrês letras

Abreviação comuma letra

Alanina Ala AArginina Arg RAsparagina Asn NAspartato ou Ácido aspártico Asp DCisteina Cis ou Cys C

Abreviações dos aminoácidos

yFenilalanina Fen ou Phen FGlicina ou Glicocola Gli ou Gly GGlutamato ou Ácido glutâmico Glu EGlutamina Gln QHistidina His HIsoleucina Ile ILeucina Leu LLisina Lis ou Lys KLisina Lis ou Lys KMetionina Met MProlina Pro PSerina Ser STirosina Tir ou Tyr YTreonina The ou Thr TTriptofano Trp WValina Val V

Os aminoácidos se unem por ligações peptídicas formando cadeias

As cadeias peptídicas podem se dobrar em estruturas regulares: Hélice alfa

Estruturas regulares: Folha beta

Estruturas regulares: Volta beta

Proteínas hidrossolúveis se enovelam em estruturas compactas com o interior apolar

Cadeias peptídicas podem se associar em estruturas com múltiplas subunidades

Hierarquia da Estrutura Protéica

Interações específicas entre as cadeias laterais de aminoácidos

1. Interações de van der Waals2. Interações dipolo-dipolo3. Ligações de hidrogênio4. Ligações de dissulfeto

A sequência de aminoácidos de uma proteína determina sua estrutura tridimensional

A purificação de proteínas é uma primeira etapa essencial no entendimento de sua função

Ala-Gli-Asp-Fen-Arg-Gli

Determinação da sequência de aminoácidos. Reação com ninhidrina

Determinação da sequência de aminoácidos

Podem-se sintetizar peptídeos por métodos automatizados em fase sólida

A determinação da massa de uma proteína e sua composição podem ser determinadas por Espectrometria de Massas

A estrutura tridimensional de uma proteína pode ser determinada por cristalografia de raios X

Solução aquosa de proteína+ solução precipitante

Solução precipitante

A estrutura tridimensional de uma proteína pode ser determinada por Ressonância Magnética Nuclear

LISTA DE EXERCÍCIOS (Aminoácidos, peptídeos e proteínas)

1. Todos os aminoácidos L têm uma configuração absoluta S, exceto a L-cisteína, que tem a configuração R. Explique por que é atribuída a L-cisteína a configuração R. 2. A absorção de luz ultravioleta (UV) (por exemplo, a absorvância em 280 nm) é frequentemente utilizada para medir a concentração de proteínas. Quais cadeias laterais de resíduos de aminoácidos contribuiriam para absorção da luz em 280 nm?

3. Desenhe uma curva de titulação apropriada para ácido aspártico. Coloque as legendas de cada eixo e indique os pontos de equivalência baseado nos valores de pKa.

4. Calcule a concentração de todas as espécies iônicas em uma solução de histidina 0,25 M nos pHs 2,0, 6,4 e 9,3.

5. Traduza a seguinte sequência de aminoácidos para códigos com uma letra: Met-Ala-Pro-Arg-Glu-Asn-Asp-Glu-Trp-Cis-Ile-Glu-Tir-Cis-Ile-Ala-Glu-Ala-Gli-Arg-Ala-Asp-Val-Gln-Leu.

6. Para o peptídeo, Ala-Arg-Lis-Ala-Asn-Ser-Ala-Ser, qual é carga predita nos pHs 1, 7, e 13?

7. Proteínas que se estendem de um lado ao outro de membranas biológicas geralmente contem hélices . Sabendo que os interiores das membranas são muito hidrófobos, preveja quais tipos de aminoácidos estariam em tal hélice. Por que uma hélice é particularmente adequada para existir no ambiente hidrófobo do interior de uma membrana?

8. Identifique os grupamentos em uma proteína que possam formar ligações de hidrogênio ou interações eletrostáticas com a cadeia lateral de arginina em pH 7.

9. Qual seria o efeito, aumento ou diminuição, no valor de pKa de um resíduo de ácido aspártico (Asp) sob as seguintes circunstâncias? Justifique sua resposta.

(a) A cadeia lateral do resíduo Asp está próxima da cadeia lateral de uma Lis protonada. (b) A cadeia lateral do resíduo Asp está próxima do grupo -COO-. (c) A cadeia lateral do resíduo Asp está situada em uma região hidrofóbica.

10. A poli-L-leucina em um solvente orgânico como o dioxano fica em hélice , mas não a poli-L-isoleucina. Por que estes aminoácidos, com os mesmos números e tipos de átomos, têm diferentes tendências de formação de hélice?

11. Uma solução de proteína cuja sequência inclui três radicais de triptofano (280 = 3400 M-1.cm-1), nenhum de tirosina e nenhum de fenilalanina, tem uma absorvância de 0,1 a 280 nm em uma cela com caminho ótico de 1 cm. Se a proteína tiver uma massa molecular de 100 kd, avalie a concentração em unidades de miligramas de proteína por mililitro de solução. 12. Defina estrutura primária, secundária, terciária e quaternária.

13. Quais são as diferenças fundamentais entre a hélice e a folha com relação ao arranjo estrutural e o modo com que realizam as ligações de hidrogênio?

14. O aminoácido prolina é dificilmente observado em hélices , mas é frequentemente achado em folhas . Discuta as razões para que esta observação.

15. A hidrazina (H2N-NH2) tem sido utilizada para clivar ligações peptídicas em proteínas. Quais são os produtos da reação? Como esta técnica poderia ser usada para identificar o aminoácido carboxi-terminal?

16. As mobilidades eletroforéticas relativas de uma proteína de 30 kd e uma de 92 kd usadas como padrões em um gel de poliacrilamida-SDS são respectivamente 0,80 e 0,41. Qual é a massa aparente de uma proteína com uma mobilidade de 0,62 neste gel?

17. Uma proteína foi purificada até a homogeneidade. A determinação do peso molecular por cromatografia de exclusão molecular dá 60 kd. A cromatografia na presença de uréia 6 M mostra uma forma de 30 kd. Quando a cromatografia é repetida na presença de uréia 6 M e -mercaptoetanol 10 mM, o resultado é um só tipo de molécula de 15 kd. Descreva a estrutura da molécula.

18. (a) Medidas de RMN mostraram que a poli-L-lisina é uma cadeia aleatória em pH 7, mas se torna uma hélice quando o pH é elevado acima de 10. Explique esta transição conformacional dependente de pH. (b) Preveja a influência do pH na transição hélice-aleatória do poli-L-glutamato.

19. Seguindo o protocolo para a degradação de Edman, a amida de alanina foi tratada com isotiocianato de fenila, formando a PTH de alanina. Escreva um mecanismo para esta reação.

20. Descreva a síntese do dipeptídeo Lys-Ala utilizando o método de Merrifield de síntese em fase sólida.