Energia potenziale in catene polipeptidiche Interazioni a corto raggio – interazioni tra gruppi vicini (gruppi in catena laterale e catena principale, gruppi in residui adiacenti) Interazioni a lungo raggio – interazioni tra gruppi lontani nella sequenza (ripiegamenti di catene, strutture terziarie). Interazioni di coppia – interazioni tra coppie di atomi. Dipendono solo dalla distanza relativa tra i due atomi.

Energia torsionale Interazioni elettrostatiche Legame idrogeno Interazioni di non legame Interazioni di van der Waals

Interazioni di Van der Waals Potenziale di Lennard-Jones (12,6)

Per r=r0: U(r0)=0 Urep=-Uattr Per r=r*: U(r*)=-ε Frep=-Fattr

Interazioni elettrostatiche

Analisi in cariche parziali Glutammato Cisteina

Polarità delle strutture elicoidali Il legame peptidico ha una sua componente di dipolo: Il momento di dipolo risultante ha un valore di 0.72eÅ=3.46D

Allorchè il peptide si trova in una conformazione elicoidale i singoli momenti di dipolo si sommano dando luogo ad un macrodipolo diretto lungo la catena, con il polo positivo centrato sul gruppo N-terminale (δ=+0.5) e il polo negativo centrato sul C-terminale (δ=-0.5). d = (numero di monomeri)·z’ q = 0.473

Legame Idrogeno D=-230kJ·Å3·mol-1

Energia torsionale mk = numero di minimi per il k-esimo angolo torsionale Φk In approssimazione isomeri rotazionali:

Ni—Ci : Eo( )  0.6 kcal·mol-1 CiCi : Eo()  0.2 kcal·mol-1 CiNi+1: Eo()  20 kcal·mol-1 (gli atomi Ci, Oi e Ni+1 sono bloccati sul piano in conformazione trans planare)

Diagrammi di energia potenziale (Plot di Ramachandran) l’energia è riportata in una mappa a due dimensioni, in funzione dei valori assunti dagli angoli torsionali Φ e Ψ. Le curve di livello sono equispaziate a partire dal minimo più profondo dell’energia. zone scure: regioni a bassi valori ) dell’energia potenziale; zone chiare: regioni ad alta energia potenziale (es. impedimenti sterici).

Glicina Ψ Φ Un diagramma centrosimmetrico (residuo achirale) Zone permesse Zone proibite Φ Due minimi simmetrici a Φ=-80°, Ψ=90° e a Φ=80° e Ψ=-90°

Alanina Strutture β Elica sinistra Elica destra (più stabile) La differenza energetica tra l’-elica destra e l’-elica sinistra è dovuta al fatto che le due eliche non sono esattamente enantiomere (l’una l’immagine speculare dell’altra), bensì vanno considerate come diastereomere.

Moti vibrazionali Stretching = stiramento dei legami Lo stiramento di un doppio legame (b) richiede più energia di quella necessaria per lo stiramento di un legame singolo (a).

Bending = piegamento degli angoli Il piegamento di un angolo trigonale (b) richiede più energia di quella necessaria per il piegamento di un angolo tetraedrico (a).