I 20 aminoacidi delle proteine.

Modificazioni covalenti delle catene laterale degli aminoacidi. NB: R-OH ⇆ R-O-Pi Ser-O-Pi Thr-O-Pi Tyr-O-Pi R-Ⓟ

Importanti derivati degli aminoacidi.

Proprietà degli aminoacidi presente nelle proteine pKa pKa pKa massa frequenza α-COOH α-NH3+ catena lat. (dalton) (mol %) Alanina 2.3 9.7 - 71 9.0 Arginina 2.2 9.0 12.5 156 4.7 Asparagina 2.0 8.8 - 114 4.4 Acido aspartico 2.1 9.8 3.9 115 5.5 Cisteina 1.8 10.8 8.3 103 2.8 Glutamina 2.2 9.1 - 128 3.9 Acido glutammico 2.2 9.7 4.2 129 6.2 Glicina 2.3 9.6 - 57 7.5 Istidina 1.8 9.2 6.0 137 2.1 Isoleucina 2.4 9.7 - 113 4.6 Leucina 2.4 9.6 - 113 7.5 Lisina 2.2 9.0 10.0 128 7.0 Metionina 2.3 9.2 - 131 1.7 Fenilalanina 1.8 9.1 - 147 3.5 Prolina 2.0 10.6 - 97 4.6 Serina 2.2 9.2 - 87 7.1 Treonina 2.6 10.4 - 101 6.0 Triptofano 2.4 9.4 - 186 1.1 Tirosina 2.2 9.1 10.1 163 3.5 Valina 2.3 9.6 - 99 6.9

Ossidazione della cisteina: la possibilità di formare un legame disolfuro (ponte disolfuro). Cys-SH Cys-S―S-Cys

Sequenza dell’insulina bovina Ponte disolfuro: intercatena intracatena

Struttura delle proteine: I quattro livelli. La struttura Primaria: la sequenza degli aminoacidi (della catena lineare) Ogni proteina ha una sequenza unica e precisamente definita La struttura Secondaria: schemi regolari di ripiegamento della catena α-elica, foglietto β, etc. La struttura Terziaria: la struttura tridimensionale di un intero polipeptide Proteine composte da due o più polipeptidi (subunità): La struttura Quaternaria: la disposizione spaziale delle subunità

Il legame peptidico (ammidico): -CO─NH- parziale carattere di doppio legame (planare, rigido) normalmente conformazione trans (ingombro sterico)

Struttura primaria

Struttura secondaria: foglietto β Stabilizzato tramite legami idrogeno tra le catene Due possibilità: (a) parallelo (b) antiparallelo

Foglietto β Forma più o meno piatta o pieghettato (ondeggiante) Quasi sempre una certa distorzione (avvolgimento) lungo l’asse delle catene Un foglietto β contiene da 2 a 12 catene (media intorno a 6) Ogni catena contiene fino a 15 aminoacidi (media 6)

Esempio di foglietto β Modello molecolare Modello schematico Modello B rotato 90°

Struttura secondaria: α-elica Stabilizzato tramite legami idrogeno dentro la catena 3,6 residui per giro (passo = 3,6)

in giallo: residui laterali

Proteine fibrose: ruoli strutturali in cellule e tessuti animali miosina (muscoli) fibrina (coaguli di sangue) α-cheratina (capelli) collageno (tendine, tessuto connettivo, cartilagine) β-cheratina (piume, scaglie) fibroina (seta) elastina (tessuto estensibile, legamenti, vasi sanguigni) α-Eliche avvolte (superavvolte). La lunghezza può superare 100 nm (0.1 µm)

α-Cheratina

Nei capelli esposti a acqua calda (vapore) le α-cheratine cambiano strutture, diventano una forma β estesa. Con un composto riducente è possibile aprire i ponti disolfuro, piegare i capelli, e riossidare le cisteine creando ponti disolfuro in posizioni nuovi. I legami covalenti mantengono la piega dei capelli in modo permanente.

Fibroina: fibre della seta (baco da seta, ragni) (Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-Gly)n Filiera di ragno

Collageno non è un α-elica Collageno non è un α-elica. Sequenza: -(Gly-Xxx-Pro)- oppure -(Gly-Xxx-Hyp)- Solo 3 residui per giro; tre catene superavvolte

Fibre di collageno

Proteine globulari. Mioglobina.

Mioglobina: aminoacidi polari (viola) aminoacidi idrofobici (giallo) aminoacidi neutro (bianco)

Proteine globulari: (a) Una subunità dell’emoglobina (b) Concanavalin A di fagiolo (c) Trioso fosfato isomerasi

Motivi proteici: Ripiegamento a forcina β βαβ αα Barile β Barile β

Gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi: due domini distinti (una subunità)

Prioni: 253 aminoacidi PrPC - prion protein "cellular" PrPSc - prion protein "scrapie". PrPC PrPSc

Animal forms: Scrapie BSE Transmissible mink encephalopathy (TME) chronic wasting disease Feline spongiform encephalopathy (FSE) Human forms: kuru Creutzfeldt-Jakob disease (CJD) Gerstmann-Straussler syndrome (GSS) fatal familial insomnia (FFI)

EMOGLOBINA