Plierea proteinelor

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
In timpul sintezei proteinelor, structura primară a proteinelor este format, aminoacizi de secvență ( de sus). Plierea proteinelor permite să ajungă la structura terțiară (în albastru) și cuaternară (în albastru / verde) a moleculei.

Plierea proteinelor sau plierea proteinelor (în engleză protein folding) este procesul de pliere moleculară prin care proteinele își obțin structura tridimensională . Plierea are loc în același timp cu sinteza proteinelor și la sfârșitul acesteia. Numai după ce plierea este completă, proteinele își pot asuma funcția fiziologică. Procesul poate fi descris ca o auto-asamblare intramoleculară în care proteina este condusă să asume o formă specifică prin interacțiuni non-covalente, cum ar fi legături de hidrogen , coordonare metalică, forțe hidrofobe , forțe van der Waals , interacțiuni π-π . Cooperativitatea este o cheie pentru abordarea problemei de pliere a proteinelor, așa cum a remarcat Ariel Fernandez .

Sinteza proteinei

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: sinteza proteinelor .

Proteinele sunt sintetizate de ribozomi sub forma unui hetero-polimer liniar de aminoacizi . Aceste lanțuri de aminoacizi formează așa - numita structură primară a proteinei. În timpul sintezei, lanțul polipeptidic începe deja să se plieze, presupunând structuri predominant locale (de exemplu formarea unei foi beta) formate dintr-o serie de aminoacizi ( structura secundară ) și în cele din urmă o formă mai specifică în spațiu ( structura terțiară ) , cum poate fi dislocarea mai multor beta-foi pentru a forma un beta-baril. Dacă atunci mai multe lanțuri polipeptidice se unesc pentru a forma o singură proteină, structura spațială care definește relația acestor subunități se numește structură cuaternară .

Chaperonină

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Chaperonina .

Achiziția de forme este parțial posibilă și, în orice caz, este ajutată de proteine ​​numite chaperonine . Mecanismul de pliere nu este încă pe deplin înțeles, totuși se știe că ajutorul de la chaperonine este esențial, în lumina paradoxului lui Levinthal ; acest lucru stabilește că trebuie să existe o procedură specifică pentru asumarea structurii terțiare, deoarece, odată cu creșterea numărului de reziduuri de aminoacizi ale proteinei, numărul de structuri tridimensionale posibile crește exponențial și o procedură aleatorie ar dura în medie mai mult de durata medie de viață a proteinei în sine.

Structura și funcția

Asumarea funcției fiziologice a unei proteine, fie că este o enzimă , un transportor , un receptor sau o proteină structurală , este posibilă prin structura sa. Acesta este motivul pentru care plierea proteinelor are o importanță considerabilă și face obiectul cercetărilor. Cauzele bolilor cauzate de prioni , cum ar fi encefalopatia spongiformă bovină , se găsesc într-o eroare de pliere a unei proteine, care este în general prevenită de prezența chaperoninelor care asigură că procesul de pliere are loc corect.

Un rol al plierii greșite a proteinelor a fost ipotezat și în alte boli, de exemplu în boala Alzheimer, boala Huntington, boala Parkinson și multe tipuri de cancer.

Denaturare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Denaturarea proteinelor .

Procesul opus plierii este denaturarea, cu care proteina își pierde structura tridimensională ( se denaturează ) pentru a reveni la starea unui lanț polipeptidic liniar simplu. Proteina denaturată își pierde în mod natural funcția fiziologică, totuși pierderea funcției fiziologice nu este neapărat sinonimă cu denaturarea. Denaturarea proteinelor are loc odată cu creșterea temperaturii și în alte condiții extreme, cum ar fi o variație puternică a concentrației de sare sau în prezența concentrațiilor ridicate ale unor substanțe (denumite denaturanți ), cum ar fi ureea , SDS (dodecil sulfatul de sodiu) sau clorura de guanidinium.

Odată cu pierderea structurii tridimensionale, resturile de aminoacizi hidrofobi , care sunt în mod normal în interiorul proteinei sau la interfața cu membranele, se găsesc expuse și imersate într-un mediu hidrofil. Când aceste reziduuri hidrofobe întâlnesc alte reziduuri hidrofobe ale aceleiași molecule sau ale altor molecule, de exemplu proteine ​​denaturate, ele formează agregate; acestea sunt uneori vizibile in vivo în anumite celule sub formă de corpuri insolubile în apă. În multe cazuri denaturarea este un proces ireversibil, cu toate acestea pentru unele proteine ​​este posibilă restabilirea structurii originale printr-un proces de renaturare (în engleză refolding ).

Cercetare

Prima teorie a plierii proteinelor a fost propusă în anii 20 ai secolului al XX-lea de către omul de știință din China Hsien Wu . În Europa și Statele Unite , primele cercetări importante au fost cele din anii șaizeci ale lui Christian B. Anfinsen , distins cu Premiul Nobel pentru chimie în 1972 .

În prezent, multe grupuri de cercetare sunt implicate în studiul plierii proteinelor și în încercarea de a prezice structura tridimensională a unei proteine ​​pornind de la secvența de aminoacizi, de asemenea, datorită utilizării computerelor pentru simulări de pliere, ceea ce a condus, în decenii, până la o întrerupere a metodologiilor (și a calendarului) cercetării. Plierea proteinelor, de fapt, necesită simulări complexe și extinse (în special pentru cei ab initio), care trebuie apoi comparate, în cadrul structurilor numite laboratoare umede , cu plierea naturală a acestor proteine ​​in vitro. Există proiecte particulare, inclusiv Folding @ home și Rosetta @ home, care implică utilizarea, prin intermediul computerelor distribuite , a unei părți din puterea neutilizată a procesoarelor a mii de computere conectate la Internet care participă la proiect, pentru a prezice cele trei- structura dimensionala in silico a unor proteine.

Există, de asemenea, un joc experimental pe computer, numit Foldit , care se ocupă de plierea proteinelor. Scopul său este de a găsi, datorită intuiției (și norocului) jucătorului, formele pe care proteinele le iau în mod natural în organismele vii.

Elemente conexe

Alte proiecte

Controlul autorității LCCN (EN) sh89006334 · GND (DE) 4324567-5