El dogma de Anfinsen , también conocido como hipótesis termodinámica , es un postulado de la biología molecular que afirma que, al menos para una proteína globular pequeña en su entorno fisiológico estándar, la estructura nativa está determinada únicamente por la secuencia de aminoácidos de la proteína . [1] El dogma fue defendido por el premio Nobel [2] Christian B. Anfinsen a partir de su investigación sobre el plegamiento de la ribonucleasa A. [3] [4] El postulado equivale a decir que, en las condiciones ambientales (temperatura, concentración y composición del disolvente, etc.) en las que se produce el plegamiento, la estructura nativa es un mínimo único, estable y cinéticamente accesible de la energía libre. En otras palabras, hay tres condiciones para la formación de una estructura proteica única:
Unicidad : requiere que la secuencia no tenga ninguna otra configuración con una energía libre comparable. Por lo tanto, el mínimo de energía libre debe ser indiscutible .
Estabilidad : los pequeños cambios en el entorno circundante no pueden dar lugar a cambios en la configuración mínima. Esto se puede representar como una superficie de energía libre que se parece más a un embudo (con el estado nativo en el fondo) que a un plato de sopa (con varios estados de baja energía estrechamente relacionados); la superficie de energía libre alrededor del estado nativo debe ser bastante empinada y alta para proporcionar estabilidad.
Accesibilidad cinética : significa que el camino en la superficie de energía libre desde el estado desplegado al plegado debe ser razonablemente suave o, en otras palabras, que el plegado de la cadena no debe implicar cambios altamente complejos en la forma (como nudos u otras conformaciones de orden superior). Los cambios básicos en la forma de la proteína ocurren dependiendo de su entorno, cambiando de forma para adaptarse a su lugar. Esto crea múltiples configuraciones a las que las biomoléculas pueden cambiar.
Algunas proteínas necesitan la ayuda de las proteínas chaperonas para plegarse correctamente. Se ha sugerido que esto refuta el dogma de Anfinsen. Sin embargo, las chaperonas no parecen afectar el estado final de la proteína; parecen funcionar principalmente evitando la agregación de varias moléculas de proteína antes del estado plegado final de la proteína. Sin embargo, al menos algunas chaperonas son necesarias para el plegado correcto de las proteínas en cuestión. [5]
Algunas proteínas tienen múltiples estructuras nativas y cambian su plegamiento en función de algunos factores externos. Por ejemplo, el complejo proteico KaiB cambia de plegamiento a lo largo del día , actuando como un reloj para las cianobacterias. Se ha estimado que alrededor del 0,5 al 4 % de las proteínas PDB cambian de plegamiento. [7] El cambio entre estructuras alternativas está impulsado por interacciones de la proteína con pequeños ligandos u otras proteínas, por modificaciones químicas (como la fosforilación ) o por condiciones ambientales modificadas, como la temperatura, el pH o el potencial de membrana . Cada estructura alternativa puede corresponder al mínimo global de energía libre de la proteína en las condiciones dadas o estar atrapada cinéticamente en un mínimo local más alto de energía libre. [8]
Referencias
^ Anfinsen CB (1973). "Principios que gobiernan el plegamiento de las cadenas proteínicas". Science . 181 (4096): 223–230. Bibcode :1973Sci...181..223A. doi :10.1126/science.181.4096.223. PMID 4124164.
^ "Comunicado de prensa: Premio Nobel de Química de 1972". Nobelprize.org (Comunicado de prensa).
^ White FH (1961). "Regeneración de estructuras secundarias y terciarias nativas mediante oxidación con aire de ribonucleasa reducida". J. Biol. Chem . 236 (5): 1353–1360. doi : 10.1016/S0021-9258(18)64176-6 . PMID: 13784818.
^ Anfinsen CB, Haber E, Sela M, White FH Jr (1961). "La cinética de la formación de la ribonucleasa nativa durante la oxidación de la cadena polipeptídica reducida". PNAS . 47 (9): 1309–1314. Bibcode :1961PNAS...47.1309A. doi : 10.1073/pnas.47.9.1309 . PMC 223141 . PMID 13683522.
^ Kris Pauwels y otros (2007). "Chaperoning Anfinsen:The Steric Foldases" (PDF) . Microbiología molecular . 64 (4): 917–922. doi :10.1111/j.1365-2958.2007.05718.x. PMID 17501917. S2CID 6435829. Archivado desde el original (PDF) el 23 de mayo de 2012.
^ "Plegamiento y mal plegamiento de proteínas". Laboratorio Rhoades de la Universidad de Yale. Archivado desde el original el 19 de julio de 2012. Consultado el 24 de agosto de 2012 .
^ Porter, Lauren L.; Looger, Loren L. (5 de junio de 2018). "Las proteínas con cambio de plegamiento existentes están muy extendidas". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 115 (23): 5968–5973. Bibcode :2018PNAS..115.5968P. doi : 10.1073/pnas.1800168115 . PMC 6003340 . PMID 29784778.
^ Varela, Angela E.; England, Kevin A.; Cavagnero, Silvia (2019). "Atrapamiento cinético en el plegamiento de proteínas". Diseño e ingeniería de proteínas . 32 (2): 103–108. doi :10.1093/protein/gzz018. PMID 31390019.
Lectura adicional
Sela M, White FH Jr, Anfinsen CB (1957). "Escisión reductora de puentes disulfuro en ribonucleasa". Science . 125 (3250): 691–692. Bibcode :1957Sci...125..691S. doi :10.1126/science.125.3250.691. PMID 13421663. S2CID 36895461.
Anfinsen CB, Haber E (1961). "Estudios sobre la reducción y reformación de enlaces disulfuro de proteínas". J. Biol. Chem . 236 (5): 1361–1363. doi : 10.1016/S0021-9258(18)64177-8 . PMID: 13683523.
Moore S, Stein WH (1973). "Estructuras químicas de la ribonucleasa y la desoxirribonucleasa pancreáticas". Science . 180 (4085): 458–464. Bibcode :1973Sci...180..458M. doi :10.1126/science.180.4085.458. PMID 4573392.
Perfiles en la ciencia: los artículos y trabajos de Christian B. Anfinsen