Classificazione dei livelli strutturali in proteine

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

1 Classificazione dei livelli strutturali in proteine

2 Classificazione dei livelli strutturali in proteine

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4 differenti funzioni ed architetture
Proteine: differenti funzioni ed architetture

5 differenti funzioni ed architetture
Proteine: differenti funzioni ed architetture

6 non tutte le strutture sono possibili
Proteine: non tutte le strutture sono possibili

7 Gopalasamudram Narayana Iyer
Ramachandran φ ψ

8 Gopalasamudram Narayana Iyer
Ramachandran φ ψ 180 -180 φ ψ

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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.

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

12 Folding mechanism of alpha helices
eliche α Folding mechanism of alpha helices

13 eliche α φ ψ 180 -180 ….ma non solo

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17 filamenti β formano foglietti β

18 anse

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

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

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22 Enzima bifunzionale Piruvato chinasi PRA-isomerasi IGP-sintetasi

23 Struttura quaternaria
Eteromultimeri Omomultimeri

24 alle conoscenze strutturali acquisite
mettere ordine alle conoscenze strutturali acquisite

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

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

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

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

29 La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di classificazione
Rosso: principalmente α Verde: principalmente β Giallo: αβ Blue: basso contenuto di strutture secondarie

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 2.000 Dal momento che abbiamo un’ampia conoscenza di come le proteine si strutturano, possiamo fare delle predizioni sulla base della loro sequenza con tecniche di Bioinformatica

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

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35 microscopy

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.

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.

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.

39 Cryo Electron-Tomografy
  (cryo-ET)

40 Cryo Electron-Tomografy
  (cryo-ET)

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

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43 emission spectroscopy
Spectroscopy studies the interaction between energy and matter emission emission spectroscopy ΔΕ=hν absorption absorption spectroscopy 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.

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45 Nuclear Magnetic Resonance
NMR

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

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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 2009

50 Main Features World’s 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 delivered to the new ‘Centre de RMN à Très Hauts Champs’ in Lyon, France in July 2009

51 Centro NMR - Siena NMRFAM - Madison

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54 folded unfolded

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56 Nuclear Overhauser effect
(NOE) 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. I(NOE) = K/r6

57 Soluzioni di un calcolo di “distance geometry”

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59 Residual Dipolar Couplings (RDC)

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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 triosephosphate isomerase hen egg lysozyme myoglobin chymotrypsin Secondary structures are color coded red:helix. green:strand, and yellow:other.