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Classificazione dei livelli strutturali in proteine 1.

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Presentazione sul tema: "Classificazione dei livelli strutturali in proteine 1."— Transcript della presentazione:

1 Classificazione dei livelli strutturali in proteine 1

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4 Proteine: differenti funzioni ed architetture 4

5 Proteine: differenti funzioni ed architetture 5

6 Proteine: non tutte le strutture sono possibili 6

7 Gopalasamudram Narayana Iyer Ramachandran φ ψ 7

8 Gopalasamudram Narayana Iyer Ramachandran φ ψ φ ψ 8

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10 Conformazione delle catene laterali Torsion Axes and Dihedral Angles of the side chain of Lysine The sample amino acid Lysine has four torsion axes within its side chain. The torsion axes are symbolized as arrows, the dihedral angles are labeled chi1 to chi4. 10

11 eliche α in α-helix hydrogen bonds between carbonyl i and amide i+4 11

12 Folding mechanism of alpha helices 12 eliche α

13 φ ψ ….ma non solo 13 eliche α

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17 17 filamenti β formano foglietti β

18 anse 18

19 (e) Strutture supersecondarie o motivi (elementi di struttura secondaria uguali o diversi si combinano) 19

20 Domini strutturali (subunità avente stabilità strutturale ed una propria funzione) gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi dominio che lega il NAD + dominio che lega il gliceraldeide-3- fosfato 20

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22 Piruvato chinasi Enzima bifunzionale PRA-isomerasi IGP-sintetasi 22

23 Struttura quaternaria Eteromultimeri Omomultimeri 23

24 mettere ordine alle conoscenze strutturali acquisite 24

25 La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di classificazione 25

26 La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di classificazione 26

27 La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di classificazione 27

28 28 La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di classificazione

29 Rosso: principalmente α Verde: principalmente β Giallo: αβ Blue: basso contenuto di strutture secondarie 29

30 La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di classificazione I possibili modi in cui la catena proteica si ripiega non sono infiniti. Ad oggi SCOP ne suggerisce circa Probabilmente, il loro numero non è superiore a Dal momento che abbiamo unampia conoscenza di come le proteine si strutturano, possiamo fare delle predizioni sulla base della loro sequenza con tecniche di Bioinformatica 30

31 Bioinformatica genoma + algoritmo * Allineamento di sequenze Individuazione di geni Ricostruzione di genomi da frammenti Allineamenti di strutture proteiche Predizione di strutture proteiche Predizione di espressione genica Predizione di interazioni tra proteine * algoritmo= procedimento che risolve un determinato problema attraverso un numero finito di passi 31

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35 microscopy 35

36 microscopy Il potere risolutivo di un microscopio è la distanza minima alla quale due punti risultano distinti. Nel caso lo strumento si basi sull'utilizzo di radiazione con una propria lunghezza d'onda associata, come i tradizionali microscopi ottici, risoluzione e lunghezza d'onda utilizzata sono parametri tra loro strettamente correlati. Microscopi che si basino su diverse tecnologie, come ad esempio l'AFM, ovviamente rispondono a considerazioni differenti. In prima approssimazione, e non tenendo conto di effetti aberrativi, possiamo considerare che la relazione che lega il potere risolutivo (d o distanza tra due punti tra loro risolti), l'apertura numerica di un sistema ottico (tutto il sistema) e la lunghezza d'onda della radiazione utilizzata sia Questa relazione è generalmente nota come principio di Abbe. Per un microscopio ottico in luce visibile d raggiunge i 0,2 micron, il microscopio elettronico giunge a 0,1nm. 36

37 Electron cryomicroscopy (cryo-EM or cryo-electron microscopy) a form of electron microscopy (EM) where the sample is studied at cryogenic temperatures (generally liquid nitrogen temperatures (77 K or 196 °C) Cryo-electron tomography (cryo-ET) is a type of electron cryomicroscopy where tomography is used to obtain a 3D reconstruction of a sample from tilted 2D images at cryogenic temperatures. 37

38 Cryo Electron-Tomografy (cryo-ET) Schematic diagram illustrating the sequence of steps involved in obtaining a three-dimensional image of a plunge-frozen cell using cryo- electron tomography. a| A small volume (typically 3–5 l) of a suspension of cells in culture is deposited on a holey carbon grid and then plunge-frozen in liquid ethane cooled to temperatures of 100 K by liquid nitrogen. b | The grid is then transferred into the column of an electron microscope for collection of a series of images at varying tilts. c | The series of tilted images is then converted to a three- dimensional volume (tomogram) that provides a representation of the distribution of densities of cellular components. 38

39 Cryo Electron-Tomografy (cryo-ET) 39

40 Cryo Electron-Tomografy (cryo-ET) 40

41 Spectroscopy was originally the study of the interaction between light and matter as a function of wavelength λ 41

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43 emission emission spectroscopy absorption absorption spectroscopy ΔΕ=hν Spectrometry is the measurement of these responses and an instrument which performs such measurements is a spectrometer or spectrograph, although the latter term is more limited in use to the original field of optics. Normally, the quantity that is measured is an intensity, either of energy absorbed or produced.spectrometer Spectroscopy studies the interaction between energy and matter 43

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45 Nuclear Magnetic Resonance NMR 45

46 Nuclear Magnetic Resonance NMR Earth magnetic field: µT NMR spectrometer in Siena: 14.2 T 46

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49 1000 MHz NMR spectrometer (23.5 Tesla superconducting NMR magnet) was delivered to the new Centre de RMN à Très Hauts Champs in Lyon, France in July

50 delivered to the new Centre de RMN à Très Hauts Champs in Lyon, France in July 2009 Main Features Worlds first, standard-bore, high homogeneity 1 GHz NMR magnet Persistent superconducting magnet UltraStabilized sub-cooling technology Magnetic field strength of 23.5 Tesla Proton NMR frequency of 1000 MHz Standard bore size of 54 mm 50

51 Centro NMR - SienaNMRFAM - Madison 51

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54 54 foldedunfolded

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56 Albert Overhauser born August 17, 1925 in San Diego, California is an American physicist and member of the National Academy of Sciences. He is best known for his theory of dynamic nuclear polarization, also known as the Overhauser Effect. He is still at Purdue University as Distinguished Professor of Physics. Nuclear Overhauser effect (NOE) I (NOE) = K/r 6 56

57 Soluzioni di un calcolo di distance geometry 57

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59 Residual Dipolar Couplings (RDC) 59

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66 Circular dichroism spectroscopy The phenomenon of circular dichroism is very sensitive to the secondary structure of polypeptides and proteins. Circular dichroism (CD) spectroscopy is a form of light absorption spectroscopy that measures the difference in absorbance of right- and left- circularly polarized light (rather than the commonly used absorbance of isotropic light) by a substance. It has been shown that CD spectra between 260 and approximately 180 nm can be analyzed for the different secondary structural types: alpha helix, parallel and antiparallel beta sheet, turn, and other. Cartoon drawings of A)triosephosphate isomerase B)hen egg lysozyme C)myoglobin D)chymotrypsin Secondary structures are color coded red:helix. green:strand, and yellow:other. 66


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