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Gire (bioquímica)

Un giro es un elemento de estructura secundaria en las proteínas donde la cadena polipeptídica invierte su dirección general.

Definición

Según una definición, un giro es un motivo estructural en el que los átomos de C α de dos residuos separados por unos pocos enlaces peptídicos (normalmente de 1 a 5) están próximos (menos de 7  Å  [0,70  nm ]). [1] La proximidad de los átomos de C α terminales suele correlacionarse con la formación de un enlace de hidrógeno entre las cadenas principales de los residuos correspondientes. Este enlace de hidrógeno es la base de la definición original, quizás más conocida, de giro. En muchos casos, pero no en todos, las definiciones de enlace de hidrógeno y de distancia de C α son equivalentes.

Tipos de giros

Esquema de giros beta (tipo I y tipo II)

Los giros se clasifican [2] según la separación entre los dos residuos finales:

Los giros se clasifican por sus ángulos diedros de la cadena principal (véase el diagrama de Ramachandran ). Un giro se puede convertir en su giro inverso (en el que los átomos de la cadena principal tienen quiralidad opuesta ) cambiando el signo de sus ángulos diedros. (El giro inverso no es un enantiómero verdadero ya que se mantiene la quiralidad del átomo C α ). Por lo tanto, el giro γ tiene dos formas, una forma clásica con ángulos diedros ( φ ,  ψ ) de aproximadamente (75°, −65°) y una forma inversa con ángulos diedros (−75°, 65°). Existen al menos ocho formas del giro beta , que varían en función de si está involucrado un isómero cis de un enlace peptídico y en los ángulos diedros de los dos residuos centrales. Los giros β clásicos e inversos se distinguen con un primo, por ejemplo , giros beta tipo I y tipo I′ . Si se toma un enlace de hidrógeno i → i  + 3 como criterio para los giros, las cuatro categorías de Venkatachalam [6] (I, II, II′, I′) son suficientes [4] para describir todos los posibles giros beta . Los cuatro aparecen con frecuencia en las proteínas, pero el I es el más común, seguido de II, I′ y II′ en ese orden.

Bucles

Un bucle ω es un término general para designar un bucle más largo, extendido o irregular sin enlaces de hidrógeno internos fijos.

Vueltas múltiples

En muchos casos, uno o más residuos están involucrados en dos giros parcialmente superpuestos. Por ejemplo, en una secuencia de 5 residuos, tanto los residuos 1 a 4 como los residuos 2 a 5 forman un giro; en tal caso, se habla de un giro doble ( i , i + 1 ) . Los giros múltiples (hasta séptuples) ocurren comúnmente en las proteínas. [5] Las cintas de curvatura beta son un tipo diferente de giro múltiple.

Horquillas para el pelo

Una horquilla es un caso especial de giro, en el que la dirección de la cadena principal de la proteína se invierte y los elementos de la estructura secundaria que la flanquean interactúan. Por ejemplo, una horquilla beta conecta dos cadenas β antiparalelas unidas por enlaces de hidrógeno (un nombre bastante confuso, ya que una horquilla β puede contener muchos tipos de giros: α, β, γ, etc.).

Las horquillas beta se pueden clasificar según la cantidad de residuos que forman la vuelta, es decir, que no forman parte de las cadenas β flanqueantes. [7] Si este número es X o Y (según dos definiciones diferentes de láminas β), la horquilla β se define como X:Y.

Los giros beta en los extremos de los bucles de las horquillas beta tienen una distribución de tipos diferente de las demás; el tipo I′ es el más común, seguido de los tipos II′, I y II.

Enlazadores flexibles

A veces se encuentran giros dentro de los enlaces flexibles o bucles que conectan dominios proteicos . Las secuencias de enlace varían en longitud y suelen ser ricas en aminoácidos polares sin carga . Los enlaces flexibles permiten que los dominios de conexión se tuerzan y roten libremente para reclutar a sus socios de unión a través de la dinámica del dominio proteico . También permiten que sus socios de unión induzcan cambios conformacionales a mayor escala mediante alosterio de largo alcance . [8] [9] [10]

Papel en el plegamiento de proteínas

Se han propuesto dos hipótesis sobre el papel de los giros en el plegamiento de proteínas . En una de ellas, los giros desempeñan un papel fundamental en el plegamiento al reunir y permitir o habilitar interacciones entre elementos regulares de la estructura secundaria. Esta hipótesis está respaldada por estudios de mutagénesis que indican un papel fundamental para residuos particulares en los giros de algunas proteínas. Además, los isómeros no nativos de los enlaces peptídicos X− Pro en los giros pueden bloquear por completo el plegamiento conformacional de algunas proteínas. En la hipótesis opuesta, los giros desempeñan un papel pasivo en el plegamiento. Esta hipótesis está respaldada por la mala conservación de aminoácidos observada en la mayoría de los giros. Los isómeros no nativos de muchos enlaces peptídicos X−Pro en los giros también tienen poco o ningún efecto en el plegamiento.

Métodos de predicción de giros beta

A lo largo de los años, se han desarrollado muchos métodos de predicción de giros beta. Recientemente, el grupo del Dr. Raghava desarrolló el método BetaTPred3, que predice un giro beta completo en lugar de residuos individuales que caen en un giro beta. El método también logra una buena precisión y es el primer método que predice los 9 tipos de giros beta. Además de la predicción, este método también se puede utilizar para encontrar el número mínimo de mutaciones necesarias para iniciar o romper un giro beta en una proteína en una ubicación deseada.

Véase también

Referencias

  1. ^ Rose, GD; Gierasch, LM; Smith, JA (1985). "Cambios en péptidos y proteínas". Avances en química de proteínas . 37 : 1–109. doi :10.1016/s0065-3233(08)60063-7. ISBN 978-0-12-034237-2. Número de identificación personal  2865874.
  2. ^ Toniolo, C (1980). "Conformaciones de péptidos unidos por enlaces de hidrógeno intramoleculares". CRC Critical Reviews in Biochemistry . 9 (1): 1–44. doi :10.3109/10409238009105471. PMID  6254725.
  3. ^ Venkatachalam, CM (octubre de 1968). "Criterios estereoquímicos para polipéptidos y proteínas. V. Conformación de un sistema de tres unidades peptídicas enlazadas". Biopolímeros . 6 (10): 1425–36. doi :10.1002/bip.1968.360061006. hdl : 2027.42/37819 . PMID  5685102. S2CID  5873535.
  4. ^ ab Richardson, JS (1981). "La anatomía y taxonomía de la estructura de las proteínas". Avances en química de proteínas . 34 : 167–339. doi :10.1016/s0065-3233(08)60520-3. ISBN 978-0-12-034234-1.PMID  7020376 .
  5. ^ ab Hutchinson, EG; Thornton, JM (diciembre de 1994). "Un conjunto revisado de potenciales para la formación de giros beta en proteínas". Protein Science . 3 (12): 2207–16. doi :10.1002/pro.5560031206. PMC 2142776 . PMID  7756980. 
  6. ^ Venkatachalam, CM (1968). "Criterios estereoquímicos para polipéptidos y proteínas. V. Conformaciones de un sistema de tres unidades peptídicas enlazadas" (PDF) . Biopolímeros . 6 (10): 1425–1436. doi :10.1002/bip.1968.360061006. hdl : 2027.42/37819 . PMID  5685102. S2CID  5873535.
  7. ^ Sibanda, BL; Blundell, TL; Thornton, JM (20 de abril de 1989). "Conformación de horquillas beta en estructuras proteínicas. Una clasificación sistemática con aplicaciones al modelado por homología, ajuste de densidad electrónica e ingeniería de proteínas". Journal of Molecular Biology . 206 (4): 759–77. doi :10.1016/0022-2836(89)90583-4. PMID  2500530.
  8. ^ Dunker AK, Lawson JD, Brown CJ, Williams RM, Romero P, Oh JS, Oldfield CJ, Campen AM, Ratliff CM, Hipps KW, Ausio J, Nissen MS, Reeves R, Kang C, Kissinger CR, Bailey RW, Griswold MD, Chiu W, Garner EC, Obradovic Z (2001). "Proteína intrínsecamente desordenada". Revista de modelado y gráficos moleculares . 19 (1): 26–59. CiteSeerX 10.1.1.113.556 . doi :10.1016/s1093-3263(00)00138-8. PMID  11381529. 
  9. ^ Bu Z, Callaway DJ (2011). "¡Las proteínas se mueven! Dinámica proteica y alosterio de largo alcance en la señalización celular". Estructura proteica y enfermedades . Avances en química proteica y biología estructural. Vol. 83. págs. 163–221. doi :10.1016/B978-0-12-381262-9.00005-7. ISBN 9780123812629. Número de identificación personal  21570668.
  10. ^ Compiani M, Capriotti E (diciembre de 2013). "Métodos computacionales y teóricos para el plegamiento de proteínas" (PDF) . Biochemistry . 52 (48): 8601–24. doi :10.1021/bi4001529. PMID  24187909. Archivado desde el original (PDF) el 4 de septiembre de 2015.

Enlaces externos

Literatura

Estas referencias están ordenadas por fecha.