Gli amminoacidi

1
Gli amminoacidi
2

• Le proteine rappresentano gli elementi
  strutturali e funzionali più importanti nei
  sistemi viventi.
• Qualsiasi processo vitale dipende da questa
  classe di molecole p. es. la catalisi delle
  reazioni metaboliche (enzimi), le difese
  immunitarie (immunoglobuline), il trasporto di
  ossigeno (emoglobina), il trasporto di nutrienti
  (albumina), il movimento (actina, miosina).

3

• Le proteine sono macromolecole costituite
  dallunione di un grande numero di unità
  elementari gli amminoacidi (AA)
• Sebbene in natura esistano più di 300
  amminoacidi, soltanto 20 sono incorporati nelle
  proteine dei mammiferi poiché sono gli unici
  codificati dal DNA
• La caratteristica strutturale comune a tutte le
  proteine è di essere dei polimeri lineari di
  amminoacidi
• Ciascuna proteina ha però una propria struttura
  tridimensionale che la rende capace di svolgere
  specifiche funzioni biologiche

4
Struttura degli amminoacidi

• Ogni amminoacido (eccetto la prolina) possiede un
  carbonio centrale, chiamato carbonio a, al quale
  sono legati quattro differenti gruppi
• un gruppo amminico basico (-NH2)
• un gruppo carbossilico acido (-COOH)
• un atomo di idrogeno (-H)
• una catena laterale, diversa per ciascun
  amminoacido (-R)

5
(No Transcript)
6
Gli aminoacidi
Anatomia di un amminoacido. Ad eccezione della
prolina e dei suoi derivati, tutti gli
amminoacidi che si trovano comunemente nelle
proteine possiedono questo tipo di struttura.
7

• Tutti gli amminoacidi (tranne la glicina) hanno
  latomo di carbonio a legato a quattro gruppi
  diversi il carbonio a (asimmetrico) è quindi un
  centro chiralico o otticamente attivo
• Gli amminoacidi che hanno un centro asimmetrico
  nel carbonio a possono esistere in due forme
  speculari (D ed L) dette stereoisomeri, isomeri
  ottici o enantiomeri
• Le proteine contengono solo L- amminoacidi

8
Champe et al., Le basi della biochimica, Ed.
Zanichelli
9

• Quando un amminoacido viene sciolto in H2O
  diventa uno ione dipolare (zwitterione) che può
  agire sia come acido (donatore di protoni) che
  come base (accettore di protoni)
• Le sostanze che hanno questa doppia natura si
  definiscono anfòtere o anfoliti.
• Al pH fisiologico (valore attorno a 7,4) tutti
  gli amminoacidi hanno
• il gruppo carbossilico dissociato,
• si forma lo ione negativo carbossilato
• (-COO-)
• il gruppo amminico protonato (-NH3)

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Champe et al., Le basi della biochimica, Ed.
Zanichelli
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• Oltre alla parte funzionale, comune a tutti, ogni
  amminoacido presenta un gruppo -R proprio
• La natura del gruppo -R conferisce proprietà
  diverse a ciascun amminoacido
• Punto isoeletrico (pI) è il valore di pH al
  quale un amminoacido ha carica netta 0 cioè è
  elettricamente neutro
• Il pI è una caratteristica di ogni singolo
  amminoacido

12

• Nelle proteine quasi tutti i gruppi carbossilici
  e amminici degli amminoacidi sono uniti in legami
  peptidici
• Le proprietà di ciascun amminoacido dipendono
  dalle catene laterali (-R) che sono i gruppi
  funzionali responsabili della struttura, delle
  funzioni e della carica elettrica delle proteine
• Ciò che sostanzialmente determina il ruolo di un
  amminoacido in una proteina è la natura della
  catena laterale (-R)

13

• Gli amminoacidi possono essere classificati in
  base alle proprietà delle loro catene laterali
• (-R), considerando la loro polarità o non
  polarità al pH fisiologico e quindi la tendenza
  ad interagire con lacqua
• Gli amminoacidi con catene laterali cariche,
  idrofiliche, sono generalmente esposti sulla
  superficie delle proteine
• I residui idrofobici, non polari, si trovano in
  genere allinterno delle proteine, protetti dal
  contatto con lacqua

14
Amminoacidi con gruppi -R alifatici (non polari)

• Glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina,
  metionina, prolina.
• Le loro catene laterali sono costituite da una
  catena idrocarburica satura sono idrofobici.
• La metionina è uno dei due amminoacidi
  contenenti zolfo.
• La prolina ha una caratteristica struttura ad
  anello, formato dalla catena laterale e dal suo
  gruppo amminico, e differisce dagli altri
  amminoacidi perché contiene un gruppo imminico
  (R-NH-R).
• E solo moderatamente polare.

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Champe et al., Le basi della biochimica, Ed.
Zanichelli
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Amminoacidi con gruppi -R aromatici

• Fenilalanina, tirosina, triptofano
• Le loro catene laterali sono aromatiche
• Sono relativamente non polari (idrofobici)
• Possono partecipare tutti ad interazioni
  idrofobiche
• I gruppi -OH della tirosina ed NH del
  triptofano possono formare legami a idrogeno

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Amminoacidi aromatici
Non polare
ionizzabile
Non polare
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Amminoacidi con gruppi -R polari, non carichi

• Serina, treonina, cisteina, asparagina,
  glutammina
• Sono polari ma in condizioni fisiologiche sono
  privi di carica elettrica.
• I loro gruppi -R sono più idrofilici di quelli
  degli AA non polari contengono gruppi funzionali
  che formano legami idrogeno con lacqua.
• La polarità di serina e treonina è dovuta al
  gruppo ossidrilico (-OH), quella della cisteina
  al gruppo sulfidrilico (-SH), quella di
  asparagina e glutammina ai gruppi ammidici
  (-CONH2), dove sia la porzione carbonilica che
  quella amminica possono entrare in gioco.

19
(No Transcript)
20
Amminoacidi con gruppi -R carichipositivamente
(basici)

• Lisina, arginina, istidina
• Sono accettori di protoni
• Le loro catene laterali, contenenti gruppi
  amminici, a pH fisiologico sono ionizzate ed
  hanno carica positiva
• Listidina è debolmente basica (pKa 6,0) ed a
  pH fisiologico lamminoacido libero è in gran
  parte non ionizzato quando si trova incorporata
  in una proteina può recare una carica positiva o
  essere neutra (proprietà molto importante!)

21
Struttura degli amminoacidi
22
Amminoacidi polari con carica
Si dispongono allesterno della molecola
proteica a contatto con il solvente

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Amminoacidi con gruppi -R carichi negativamente
(acidi)

• Acido aspartico, acido glutammico.
• Sono donatori di protoni.
• I gruppi carbossilici delle loro catene laterali,
  al pH fisiologico, sono ionizzati ed hanno carica
  negativa.

24
PROTEINE ACIDE E BASICHE
Le proteine nelle quali il rapporto (?lys
?arg ) / (?asp ?glu ) gt1 sono
basiche. Quando tale rapporto (?lys ?arg )
/ (?asp ?glu ) lt1 sono acide.
25
Struttura degli amminoacidi
26
Amminoacidi con caratteristiche particolari
27
Champe et al., Le basi della biochimica, Ed.
Zanichelli
28
Dal punto di vista biochimico gli amminoacidi si
possono classificare in

• Essenziali quegli AA che una determinata specie
  non è in grado di sintetizzare (o li sintetizza
  in quantità non sufficienti )
• - devono essere introdotti con la dieta
• - Phe, Val, Thr, Try, Ile, Met, Leu, Lys, His,
  Arg
• ( sono necessari nella dieta solo durante lo
  stadio giovanile di crescita)
• Non essenziali quegli AA che una determinata
  specie è in grado di sintetizzare.

29

• Glucogenici tutti gli AA dal cui catabolismo
  otteniamo acido piruvico o un intermedio del
  ciclo di Krebs e che quindi possono essere
  utilizzati per riformare glucosio (Asp, Glu, Asn,
  Gln, His, Pro, Arg, Gly, Ala, Ser, Cys, Met,
  Val).
• Chetogenici gli AA dal cui catabolismo otteniamo
  acetilCoA o acetoacetilCoA, che quindi non
  possono essere utilizzati per riformare glucosio
  (leucina e lisina).
• Sia chetogenici che glucogenici dal loro
  catabolismo otteniamo acido piruvico o un
  intermedio del ciclo di Krebs, oltre che acetil
  CoA o acetoacetilCoA (Phe, Tyr, Trp, Ile, Thr).

30
La struttura delle proteine
31
Proteine globulari e fibrose

• Le proteine possono essere classificate in due
  gruppi principali proteine globulari e fibrose.
• Proteine globulari
• Le catene polipeptidiche sono ripiegate ed
  assumono forma compatta, sferica o globulare.
• Contengono più tipi di struttura secondaria.
• Le proteine globulari comprendono enzimi,
  proteine di trasporto (p.es. albumina,
  emoglobina), proteine regolatrici,
  immunoglobuline, etc.

32

• Proteine Fibrose
• Hanno catene polipeptidiche disposte in lunghi
  fasci o in foglietti.
• In genere presentano un unico tipo di struttura
  secondaria.
• Sono insolubili in H2O per la presenza di elevate
  di AA idrofobici.
• Le catene polipeptidiche si associano in
  complessi sopramolecolari in modo da nascondere
  al solvente le superfici idrofobiche.
• Sono adatte a ruoli strutturali (p.es.
  a-cheratina, collageno).

33
Proteine Fibrose e Globulari

• Le proteine possono essere divise in due classi

Proteine Globulari
Proteine fibrose
34
Le Proteine Fibrose

• Sono di origine animali,
• insolubili in acqua,
• Assolvono ruoli strutturali per lo più.

• Si dividono in tre categorie
• le cheratine
• i collageni
• le sete

Formano tessuti protettivi
Formano tessuti connettivi
Come i bozzoli dei bachi da seta
35
Le Proteine Fibrose

• Cheratine e collageni hanno strutture ad elica,
• Le sete hanno struttura foglietto beta

Gruppi apolari e ponti disolfuro tendono a
conferire rigidità e insolubilità alle proteine
fibrose.
36
Le Proteine Globulari

• Sono solubili in acqua,
• di forma quasi sferica,
• Assolvono funzioni biologiche.

• Possono essere
• Enzimi
• Ormoni
• Proteine di trasporto
• Proteine di deposito

37
Le Proteine Globulari

• Contengono amminoacidi con catene polari e
  carichi,
• Sono strutture elicoidali.

Mioglobina, proteina globulare che trasporta
lossigeno nei muscoli.
Le interazioni sono dovute a ponti disolfuro,
alla polarità o meno dei gruppi R, e alla
capacità di formare legame ad idrogeno.
38
Proteina
molecole composte da una o più catene
polipeptidiche
Proteine monomeriche
Proteine multimeriche
eteromultimeriche
omomultimeriche
(stesso tipo di polipeptide)
(diversi tipi di polipeptidi)
39
Le proteine

• Fondamentali in ogni organismo, hanno molteplici
  ruoli
• Componenti strutturali (collagene, tessuto
  connettivo, citoscheletro, pelle)
• Trasportatori (emoglobina, albumina)
• Trasmettitori di messaggi (ormoni peptidici)
• Catalizzatori di reazioni chimiche (enzimi)
• Difesa contro i patogeni (immunoglobuline)
• Controllo e regolazione dellespressione genica
  (istoni)
• Deposito di materiale (ferritina)
• Proteine dei sistemi contrattili (miosina)

Es. Albumina aumenta solubilita degli acidi
grassi nel sangue Istoni proteine nucleiche,
formano la cromatina insieme al DNA
40
Molte malattie sono dovute al difettoso
ripiegamento di una proteina
Alcune patologie derivano da proteine che non
sono in grado di raggiungere la loro struttura
funzionale e che tendono a formare grossi
aggregati (fibrille o forme amiloidi) Alzheimer,
Parkinson, encefalopatia spongiforme, diabete di
tipo II.
In altri casi mutazioni puntiformi generano
proteine che non raggiungono la loro locazione
finale o che non sono più in grado di svolgere la
loro funzione perché incapaci di legare i loro
substrati. Fibrosi cistica difetto nella
proteina transmembrana che agisce come un canale
degli ioni cloro nelle cellule epiteliali (CFTR
1480 amminoacidi). La mutazione più comune è la
delezione di un amminoacido (Phe 508) e la
proteina mutata non si avvolge correttamente.
41

• I 20 amminoacidi che si trovano comunemente nelle
  proteine sono uniti luno allaltro da legami
  peptidici.
• La sequenza lineare degli amminoacidi legati
  contiene linformazione necessaria a generare una
  proteina con una forma tridimensionale esclusiva.
• La struttura di una proteina è complessa
  organizzazione in 4 livelli gerarchici (struttura
  primaria, secondaria, terziaria, quaternaria).

42
Gli amminoacidi possono unirsi tra loro con
legami peptidici
Estremità amminica
Il ripetersi di questa reazione dà luogo a
polipeptidi e proteine.
43
Proprieta del legame peptidico

• Planare, ha una forza intermedia tra il legame
  semplice ed il legame doppio.

44
(No Transcript)
45
Champe et al., Le basi della biochimica, Ed.
Zanichelli
46
Il legame peptidico è rigido e planare
Gli atomi di Ca di amminoacidi adiacenti sono
separati da tre legami covalenti Ca C
N Ca
47
(No Transcript)
48
Il legame peptidico è rigido e planare

• e ? sono di 180 quando il polipeptide è nella
  conformazione complanare estesa e tutti i gruppi
  peptidici sono sullo stesso piano.
• e ? possono assumere tutti i valori compresi tra
  -180 e 180, ma molti valori risultano proibiti
  per interferenze steriche tra gli atomi dello
  scheletro del polipeptide e quelli delle catene
  laterali.

49
(No Transcript)
50
peptidi, polipeptidi e proteine

• gli aminoacici sono uniti tra loro da legami
  peptidici

energia di legame 100 Kcal/mol

• non vengono rotti con lebollizione, ma solo con
  lazione prolungata di acidi o basi concentrate
• gli enzimi proteolitici sono in grado di rompere
  tali legami

esistono sequenze lunghe da pochi aminoacidi a
migliaia di aminoacidi con peso molecolare da 5 a
1000 KDalton (1 Dalton 1/12 massa 12C)
aminoacidi peptide (oligopeptide) lt20 po
lipeptide lt60 proteina gt60
51
Polarità del legame peptidico
Legame peptidico
52
Caratteristiche del legame peptidico

• Ha il carattere di un doppio legame parziale (è
  più corto di un legame singolo).
• E rigido e planare (non è possibile la rotazione
  attorno al legame tra il carbonio carbonilico e
  lazoto del legame peptidico).
• In genere è un legame di tipo trans, a causa di
  interferenze steriche tra i gruppi -R (i legami
  tra un Ca e un gruppo a-amminico o a-carbossilico
  possono ruotare!)
• I gruppi -CO ed -NH del legame peptidico non
  hanno una carica elettrica (a differenza del
  gruppo a-amminico allestremità N-terminale ed
  a-carbossilico al C-terminale) ma sono polari e
  partecipano alla formazione di legami a idrogeno.

53
Denominazione dei peptidi

• Lunione di più amminoacidi mediante legami
  peptidici produce una catena denominata
  polipeptide.
• Per convenzione, lestremità amminica libera
  della catena peptidica (estremità N) si scrive a
  sinistra mentre quella carbossilica libera
  (estremità C) si scrive a destra.
• Le sequenze di amminoacidi si leggono sempre
  dallestremità N allestremità C del peptide.

54

• I singoli amminoacidi in una catena peptidica
  sono chiamati residui amminoacidici.
• In genere le proteine sono composte da 50-2000
  residui amminoacidi.
• La struttura primaria di una proteina è definita
  dalla sequenza lineare dei residui amminoacidici.

55
proteine struttura primaria

• riguarda la sequenza lineare degli aminoacidi
• struttura covalente (legami peptidici)

.Sequenza di 2 20 x 20 202 400 dipeptidi
diversi .Sequenza di 3 20 x 20 x 20 203 8000
tripeptidi diversi .Sequenza di 100 20100
1.27x10130 peptidi diversi Di tutte queste
possibili forme, levoluzione ha scelto solo
alcune, che rappresentano il risultato di una
precisa selezione mirata ad ottimizzare la
funzione della proteina
56
Struttura primaria

• La sequenza degli aminoacidi di una proteina si
  chiama struttura primaria.
• Nelle proteine, gli amminoacidi sono uniti
  covalentemente con legami peptidici.
• I legami peptidici sono legami ammidici tra il
  gruppo a- carbossilico (-COOH) di un amminoacido
  ed il gruppo a-amminico (-NH2) dellamminoacido
  successivo.
• Durante la formazione del legame peptidico viene
  eliminata una molecola di acqua (reazione di
  condensazione).

57
(No Transcript)
58
(No Transcript)
59
La peculiare sequenza amminoacidica di una catena
polipeptidica rappresenta la struttura primaria
Lisozima
60
collagene
Per funzionare una proteina deve assumere una
struttura tridimensionale precisa
mioglobina
61
Struttura secondaria

• Si riferisce alla conformazione locale della
  catena polipeptidica.
• E determinata da interazioni di tipo legame a
  idrogeno fra lossigeno di un gruppo carbonilico
  del legame peptidico e lidrogeno del gruppo
  ammidico di un altro legame peptidico.
• Esistono due tipi di strutture secondarie
• l a-elica ed il foglietto b.

62
proteine struttura secondaria
strutture dovute ad interazioni locali di tipo
ponte-H

• b-foglietto
• legami idrogeno fra aminoacidi di catene diverse
• foglietto piegato

• a-elica
• ponte-H ogni 3,6 aminoacidi
• Il legame H si instaura tra lH dellazoto
  amidico e lO del gruppo carbonilico
• residui esterni alla spirale

63
Struttura secondaria (a-elica)

• E una struttura in cui la catena polipeptidica è
  avvolta a spirale .
• Le catene laterali degli amminoacidi (-R) si
  protendono verso lesterno rispetto allasse
  della spirale.
• La-elica è stabilizzata da legami idrogeno
  intracatena che si formano tra lossigeno
  carbonilico di un legame peptidico e lidrogeno
  ammidico di un legame peptidico situato a 4
  residui di distanza sulla catena.
• La prolina interrompe la-elica!!!
• Gli amminoacidi con catene laterali (-R )
  voluminose o cariche possono interferire con la
  formazione della-elica.

64

Struttura secondaria alfa elica
Legame idrogeno
Le proprietà idrofobiche o idrofiliche di una
alfa-elica dipendono dalle catene laterali degli
aa
65
Champe et al., Le basi della biochimica, Ed.
Zanichelli
66
Ogni idrogeno ammidico è coinvolto in un legame
idrogeno con il carbonile di un altro
amminoacido
67
Legame H

• a-elica
• ponte-H ogni 3,6 aminoacidi
• Il legame H si instaura tra lH dellazoto
  amidico e lO del gruppo carbonilico

68
Esempio di proteina composta da alfa eliche
69
Struttura secondaria (foglietto b)

• E una struttura ripiegata, formata da 2 o più
  catene polipeptidiche (filamenti) quasi
  completamente distese.
• I legami a idrogeno sono intercatena e
  perpendicolari allo scheletro del peptide.
• Tutti i componenti di un legame peptidico
  partecipano alla formazione di legami a idrogeno.
• Tali legami si realizzano tra lossigeno di un
  gruppo carbonilico di un legame peptidico e
  lidrogeno del gruppo ammidico di un altro legame
  peptidico appartenente ad un filamento diverso.

70
Struttura secondaria foglietto beta
71
Nei foglietti pieghettati ci sono ancora dei
legami ad idrogeno, ma stavolta sono tra fogli
adiacenti (sheet)
72
Struttura secondaria (foglietto b)

• I polipeptidi che formano un foglietto b possono
  disporsi in modo parallelo o anti-parallelo.
• Un foglietto b può essere formato anche da una
  singola catena polipeptidica ripiegata su se
  stessa in tal caso i legami a H sono legami
  intracatena.
• La superficie dei foglietti b è pieghettata.

73
b Sheet
Stabilizzata da legami H intercatena tra N-H
CO
2 Orientations
Parallel Not optimum H-bonds less stable
Anti-parallel Optimum H-bonds more stable
74
(No Transcript)
75
Struttura secondaria (sequenze non ripetitive)

• Queste strutture non ripetitive non sono
  casuali.
• Hanno una forma meno regolare rispetto all
  a-elica ed al foglietto b.
• La catena polipeptidica assume una conformazione
  ad anse ed avvolgimenti.

76
Una proteina tende a ripiegarsi in una
configurazione compatta
Cosa determina la forma di una proteina?
77
Struttura terziaria struttura tridimensionale
dellintero polipeptide che deriva
dallinterazione fra le catene laterali di aa
anche distanti nella sequenza primaria
78
Struttura terziaria

• La struttura terziaria è la conformazione
  tridimensionale, avvolta, di una proteina.
• La struttura primaria di una catena polipeptidica
  determina la sua struttura terziaria.
• Quando una proteina si avvolge su se stessa, gli
  AA che si trovano in regioni lontane della
  sequenza polipeptidica possono ugualmente
  interagire tra loro.

79
La Struttura Terziaria

• La struttura terziaria è la conformazione
  tridimensionale assunta da una proteina.
• È stabilizzata da legami non covalenti come ponti
  idrogeno, interazioni idrofobiche tra amminoacidi
  non polari e legami ionici.

È indispensabile per la sua attività biologica.
80
La Struttura Terziaria

• Ma anche da legami covalenti, sotto forma di
  ponti disolfuro fra due cisteine.
• Le interazioni che si instaurano a livello
  tridimensionale coinvolgono amminoacidi non
  necessariamente vicini nella struttura primaria.

81
ossidazione
82
proteine struttura terziaria

• Determina la struttura 3D
• Stabilizzata da
• ponti S-S
• interazioni idrofobiche
• interazioni elettrostatiche (legami ionici)
• legami di Wan der Waals
• Suscettibile di denaturazione-rinaturazione

• R apolari verso linterno (eccetto in proteine
  integrali di membrana)
• R polari verso lesterno (solvatati da H2O)

83
Come si forma una struttura terziaria?
Ponti S_S
Interazioni idrofobiche
Formazione di sali
Legame idrogeno
84
(No Transcript)
85
La struttura terziaria è stabilizzata da 4 tipi
di interazioni

• Interazioni idrofobiche gli amminoacidi con
  catene laterali non polari tendono a localizzarsi
  allinterno della molecola dove si associano con
  altri residui idrofobici.
• Interazioni ioniche i gruppi con carica negativa
  (-COO-) possono interagire con gruppi carichi
  positivamente (-NH3)
• Legami a idrogeno
• Legami disolfuro

86
Legame disolfuro

• E un legame covalente che deriva dalla
  ossidazione del gruppo sulfidrilico (-SH) di due
  residui di cisteina con formazione di un residuo
  di cistina.
• Le due cisteine possono essere molto lontane
  nella stessa catena polipeptidica o appartenere a
  due diverse catene.
• Essendo legami covalenti, i legami disolfuro
  concorrono a stabilizzare la struttura delle
  proteine impedendone la denaturazione
  nellambiente extracellulare.

87
La Struttura Terziaria

• Quando le interazioni vengono meno, in presenza
  di elevate temperature, di pH non ottimale o di
  detergenti, la struttura tridimensionale viene
  persa, così la proteina va incontro a
  denaturazione, perdendo la sua attività
  biologica.

la denaturazione a volte è un processo
reversibile, e, allontanando l'agente
denaturante, la proteina riprende spontaneamente
la sua conformazione tridimensionale (che è
dettata dalla struttura primaria).
88
Denaturazione e rinaturazione di una proteina
RNasi nativa
RNasi nativa
RNasi denaturata
La sequenza aminoacidica contiene tutta
linformazione necessaria a specificare la forma
tridimensionale di una proteina
89
Form between adjacent cysteine sulfhydryl groups
(-S-H). Formation is oxidation, disulfide
breaking is reduction.
Denatured inactive ribonuclease
90
Champe et al., Le basi della biochimica, Ed.
Zanichelli
91
Struttura terziaria di proteine
Proteine Fibrose Insolubili in acqua Utilizzate
per tessuti connettivi Seta, collagene, cheratina
Proteine globulari Solubili in acqua Usate per
proteine cellulari Hanno un struttura complessa
tridimensionale
92
Struttura terziaria (i domini)

• Le catene polipeptidiche formate da più di 200
  amminoacidi in genere comprendono 2 o più domini,
  piccole unità compatte.
• I domini sono le unità strutturali e funzionali
  di una proteina.
• Ciascun dominio è una regione globulare,
  compatta, che si forma per la combinazione di più
  elementi strutturali secondari (a-eliche,
  foglietti b, sequenze non ripetitive).
• Strutturalmente, ciascun dominio è indipendente
  da altri domini della stessa catena
  polipeptidica.
• La struttura terziaria riguarda sia il
  ripiegamento di ciascun dominio sia la
  disposizione reciproca finale dei domini di un
  polipeptide.

93
dominio proteicoparte di una catena
polipeptidica che si può ripiegare
indipendentemente in una struttura compatta
stabile
Struttura terziaria di una proteina chinasi
Src
2 domini con funzioni regolatorie 2 domini con
funzioni catalitiche
94
Struttura quaternaria delle proteine
Molte proteine NON sono ununica catena
polipeptidica
Sono combinazione di oggetti Aggregati di
proteine (globulari o fibrose) Ci possono essere
parecchie unità identiche
Molte proteine inglobano un gruppo non
proteico che viene utilizzato per compiere una
funzione specifica e viene detto PROSTETICO
95
Struttura quaternaria

• Molte proteine sono costituite da una sola catena
  polipeptidica (proteine monomeriche).
• Alcune proteine sono costituite da 2 o più catene
  polipeptidiche (subunità) strutturalmente
  identiche o diverse (proteine multimeriche).
• Lassociazione di queste subunità costituisce la
  struttura quaternaria.
• Le subunità sono tenute insieme da interazioni
  non covalenti.

96
Struttura quaternaria associazione di più catene
polipeptidiche
97
Alcune proteine contengono gruppi chimici diversi
dagli amminoacidi
Molti enzimi contengono solo amminoacidi e nessun
altro gruppo chimico ? PROTEINE SEMPLICI. Altre
proteine contengono, oltre agli amminoacidi,
gruppi chimici funzionali permanentemente
associati ? PROTEINE CONIUGATE. La parte non
amminoacidica viene definita GRUPPO PROSTETICO.
98
proteine struttura quaternaria
emoglobina

• associazioni non covalenti di più subunità (
  4, aspartato transcarbamilasi 12,
  virus del mosaico del tabacco gt2000)
• sede dellallosterismo (interazioni fra le
  subunità con conseguenze funzionali)

• Modello di enzima allosterico
• A induce una conformazione con maggiore affinità
  per S
• I diminuisce laffinità dellenzima per S

99
Carica e polarità di una catena polipeptidica

• La composizione in amminoacidi influenza le
  proprietà chimico-fisiche di una proteina.
• Proteine ricche in amminoacidi alifatici o
  aromatici sono relativamente poco solubili in
  acqua rispetto a quelle ricche in amminoacidi
  polari.
• Gli amminoacidi con catena laterale contenente
  gruppi acidi o basici conferiscono carica
  elettrica e capacità tampone ad una proteina.

100

• In soluzione acquosa le proteine globulari hanno
  una struttura compatta le catene laterali
  idrofobiche si trovano nella parte interna della
  molecola mentre i gruppi idrofilici in genere si
  trovano in superficie.
• In un ambiente non polare (lipidico), per esempio
  una membrana, la disposizione è opposta catene
  laterali idrofiliche allinterno, amminoacidi
  idrofobici sulla superficie della molecola.

101
Champe et al., Le basi della biochimica, Ed.
Zanichelli
102
La proteina normale è chiamata PrPC
(Prion Related Protein Cellular). Questa
proteina, presente soprattutto nei tessuti
nervosi, è probabilmente coinvolta nel trasporto
di ioni (quali rame) e nei processi di
segnalazione cellulare o nella formazione di
sinapsi. Nella proteina normale sono presenti più
sequenze a-elica che sequenze foglietto b.
103
Al contrario, nella proteina modificata PrPSc (Sc
da Scrapie), è maggiormente presente la
struttura a foglietto b. La proteina assume
facilmente questa conformazione poiché più
rilassata.
La struttura con prevalenza di sequenze a
foglietto b, oltre ad essere nociva per
lorganismo, è di gran lunga più resistente
alle proteasi dunque meno degradabile.
104
Quando la PrPSc e la PrPC entrano in contatto, la
prima modifica irreversibilmente la seconda,
facendole assumere la sua stessa
conformazione. PrPSc PrPC 2 PrPSc
105
I prioni mal ripiegati, provocano un sistema a
feed-back positivo. A causa della loro elevata
resistenza alle proteasi, si accumulano nei
tessuti nervosi, formando placche amiloidi e
provocando la morte delle cellule. Questo
fenomeno causa il tipico aspetto spongiforme del
cervello.
106
Malattie da prioni

• Scrapie
• Kuru
• Fatal familial insomnia
• BSE (Bovine Spongiform Encephalopathy)
• Creutzfeldt-Jacob