Proteínas Fibrosas

Proteínas Fibrosas
• La mayor parte o casi toda la proteína
está organizada de manera paralela a un
sólo eje
• Las proteínas fibrosas son generalmente
fuertes mecánicamente
• Son generalmente insolubles
• Generalmente tiene un papel estructural
Proteínas fibrosas
•Función estructural
•Piel, tejido conectivo, fibras
(pelo, lana, seda)
•Secuencia favorece tipo especial
de estructura 2ria ⇒ propiedades
mecánicas especiales
•Alfa Queratinas
•Beta-Queratinas
•Fibroína
•Colágeno
•Elastina
Estructuras secundarias y propiedades de
proteínas fibrosas
Estructura
α-hélix,enlaces cruzados
por puentes S-S
Característica
Resistente,insoluble
dureza y flexibilidad
variable
Ejemplo
α-queratina (cabello,
cuernos)
Conformación β
Filamentos suaves,
flexibles
Fibroína de seda
Triple hélice colágeno
Alta fuerza de tensión Colágeno en tendón
no se estira, matriz
ósea
Cadenas de elastina con
enlaces X-ados por
desmosina y lisnorleu
Estiramiento en 2
direcciones con
elasticidad
Elastina de
ligamentos
Alfa Queratina
• En cabello, uñas, garras, cuernos y picos
• Secuencia consiste de segmentos cilíndricos αhelicoidales de 311-314 residuos con extremos Ny C- terminales no helicoidales
• Estructura primaria de hélices consiste de
repeticiones de 7 residuos : (a-b-c-d-e-f-g)n
• a y d son no polares. Promueve asociación de
hélices!
g
c
e’
d
f
b
e
a
no polar
b’
a’
f’
d’
g’
c’
α-hélice: 5.4 Å /vuelta
cabello: 5.15-5.2 Å /vuelta
C-terminal
dominio globular
α-queratina
pelo, lana, uñas, garras, cuernos, cascos
α-hélice: 5.4 Å /vuelta
cabello: 5.15-5.2 Å /vuelta
α-hélice: hacia la derecha
coiled coil: hacia la izquierda
(superhelix)
superficie de contacto: aa. hidrof.
Forma complejos supramoleculares:
p.ej. filamentos intermedios
Fuerza: x-links covalentes que
estabilizan estructura 4naria: S-S
lana: Cys 11%, cuerno rino 18%
Calor húmedo estira el cabello:
α-hélices se estiran hacia conf. β
Enfriamiento: α-hélices regresan
Colágeno – Una Triple Hélice
Componente principal de tejido conectivo
(tendones, cartílago, hueso, dientes)
• unidad básica es tropocolágeno:
– 3 cadenas polipeptídicas enrolladas (1000
residuos cada uno)
– MW = 285,000
– 300 nm largo, 1.4 nm diámetro
– composición única de aminoácidos
Colágeno
• Cerca de 1 de cada 3 residuos es Gly
• Contenido de Prolina es muy alto
• Aminoácidos “raros” encontrados :
–
–
–
–
4-hidroxiprolina
3-hidroxiprolina
5-hidroxilysina
Pro & HyPro juntos constituyen 30% de aa.
Gly: 32.3; Ala: 12, Pro: 22
Hélice es ≠ a α-hélix
Hacia la izquierda
3 residuos por vuelta
También coiled-coil pero
hacia la derecha
Colágeno
tejido conectivo: tendones, cartílago, córnea
Secuencia: 3-péptido Gly-X-Y
X = Pro, Y = 4-Hyp
Gly
Mutaciones que cambian
Gly x otro aa. (Cys o Ser):
alteran secuencia y conformación
La Triple Hélice de Colágeno
• La composición inusual de aa. del colágeno
no es apropiada para hélices alfa u hojas
plegadas
• Es ideal para la triple hélice de colágeno : 3
hebras helicoidales “entretejidas”
• 3.3 residuos por vuelta
• Extensiones largas de Gly-Pro-Pro/HyP
Bases estructural de la triple
hélice de colágeno
• Cada 3er residuo mira hacia el centro de la
hélice; interior “congestionado” – sólo encaja
Gly
• Pro y HyPro encajan en las restricciones de phi
y psi
• Puentes de H- que implican a HyPro estabilizan
la hélice
• Fibrillas se refuerzan por entrecruzamientos de
Lys-Lys
Composición de proteínas fibrosas
A.ácido
α-queratina
(lana)
Gly
8.1
Ala
5.0
Ser
10.2
Glu + Gln
12.1
11.2
Cys
Pro
7.5
Arg
7.2
Leu
6.9
Thr
6.5
Asp + Asn
6.0
Val
5.1
Tyr
4.2
Ile
2.8
Phe
2.5
Lys
2.3
Trp
1.2
His
0.7
Met
0.5
Fibroina
(seda)
44.6
29.4
12.2
1.0
0
0.3
0.5
0.5
0.9
1.3
2.2
5.2
0.7
0.5
0.3
0.2
0.2
0
Colágeno
Elastina
(tendón bov. (aorta cerdo)
32.7
32.3
12.0
23.0
3.4
1.3
7.7
2.1
0
--e
22.1a
10.7c
5.0
0.6
2.1
5.1
1.6
1.6
4.5
0.9
1.8
12.1
0.4
1.7
0.9
1.9
1.2
3.2
3.7b
3.6d a: 39% OH-Pro
0
--e
b: 14% OH-Lys
c: 13% OH-Pro
0.3
--e
d: ≥80% en X-links
0.7
--e
e: casi ausente
Fibroina = Beta Queratina
•
•
•
•
Proteínas que forman hojas plegadas extensas
Encontradas en fibras de seda
Secuencia alternada :
Gly-Ala/Ser-Gly-Ala/Ser....
Residuos de una hoja beta se extienden hacia
arriba y abajo del plano de la hoja; esto coloca a
todas las glicinas en un lado y a todas las alaninas
y serinas del otro lado!
Las Glys de una hoja se intercalan con las Glys de
la hoja adyacente (lo mismo para las Ala/Sers)
FIBROINA
Hojas beta
[Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser-Gly-Ala-Ala-Gly-(Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-Gly)8]
Preguntas:
•Qué relación existen entre el
colágeno y el escorbuto?
•Por qué las articulaciones se
han mas frágiles con la edad?
•Cuáles son los componentes
principales de la elastina y qué
diferencia funcional tiene con
otras proteínas como el
colágeno?
•Diferencias entre la fibroína de
la seda y la proteína de la “tela
de araña”