Un nudo de cistina es un motivo estructural de proteína que contiene tres puentes disulfuro (formados a partir de pares de residuos de cisteína ). Las secciones de polipéptido que se encuentran entre dos de ellos forman un bucle a través del cual pasa un tercer enlace disulfuro, formando una subestructura de rotaxano . El motivo del nudo de cistina estabiliza la estructura de la proteína y se conserva en proteínas de varias especies. [2] [3] [4] Existen tres tipos de nudo de cistina, que difieren en la topología de los enlaces disulfuro: [5]
El nudo de cistina del factor de crecimiento se observó por primera vez en la estructura del factor de crecimiento nervioso (NGF), resuelto por cristalografía de rayos X y publicado en 1991 por Tom Blundell en Nature . [6] El GFCK está presente en cuatro superfamilias. Estas incluyen el factor de crecimiento nervioso, el factor de crecimiento transformante beta (TGF-β), el factor de crecimiento derivado de plaquetas y las hormonas glicoproteicas , incluida la gonadotropina coriónica humana . Estos están relacionados estructuralmente debido a la presencia del motivo del nudo de cistina, pero difieren en la secuencia. [7] Todas las estructuras de GFCK que se han determinado son diméricas, pero sus modos de dimerización en diferentes clases son diferentes. [8] La subfamilia del factor de crecimiento endotelial vascular , categorizada como parte de la superfamilia del factor de crecimiento derivado de plaquetas, incluye proteínas que son factores angiogénicos . [9]
La presencia del motivo del nudo de cistina cíclico (CCK) se descubrió cuando se aislaron ciclótidos de varias familias de plantas. El motivo CCK tiene una estructura principal cíclica, una lámina beta de triple cadena y una conformación de nudo de cistina. [10]
Se están añadiendo nuevas proteínas a la familia de motivos de nudos de cistina, también conocidas como proteínas de nudos de cistina C-terminales (CTCK). Comparten aproximadamente 90 residuos de aminoácidos en sus regiones C-terminales ricas en cisteína. [9]
El nudo de cistina inhibidor (ICK) es un motivo estructural con una lámina beta antiparalela de triple cadena unida por tres enlaces disulfuro, formando un núcleo anudado. El motivo ICK se puede encontrar en la categoría de filo , como animales y plantas. A menudo se encuentra en muchos péptidos de veneno como los de caracoles, arañas y escorpiones. El péptido K-PVIIA, que contiene un ICK, puede experimentar una ciclización exitosa de la cadena principal enzimática . La conectividad disulfuro y el patrón de secuencia común del motivo ICK proporciona la estabilidad de los péptidos que apoyan la ciclización. [11]
La estabilidad y la estructura del motivo del nudo de cistina implican posibles aplicaciones en el diseño de fármacos . La unión de hidrógeno entre los enlaces disulfuro del motivo y las estructuras de lámina beta da lugar a una estabilización de la estructura altamente eficiente. Además, el tamaño del motivo es de aproximadamente 30 residuos de aminoácidos. [12] Estas dos características lo convierten en una biomolécula atractiva para ser utilizada para la administración de fármacos, ya que exhibe estabilidad térmica, estabilidad química y resistencia proteolítica. Las actividades biológicas de estas moléculas se deben parcialmente a la disposición entrelazada única y al esqueleto peptídico ciclado que contiene una secuencia conservada compartida entre las circulinas. [12] Las circulinas se han identificado previamente en una prueba de actividad anti-VIH. [13] Los estudios han demostrado que las proteínas del nudo de cistina se pueden incubar a temperaturas de 65 °C o colocar en 1 N HCl/1 N NaOH sin pérdida de integridad estructural y funcional. [14] Su resistencia a las proteasas orales y algunas intestinales sugiere un posible uso para la administración oral. Las posibles aplicaciones futuras incluyen el alivio del dolor, así como funciones antivirales y antibacterianas. [14]