Estrutura terciária das proteínas

RKA4G - Quando trabalhamos em uma visão geral sobre estruturas de proteínas, em um vídeo anterior, falamos sobre diferentes níveis estruturais que uma proteína pode assumir. Recapitulando, a estrutura primária de uma proteína consiste na sequência de aminoácidos da cadeia linear. A partir dela, podemos começar a pensar sobre como se forma a estrutura secundária desta proteína. A estrutura secundária se dá pelas interações entre segmentos de cadeias adjacentes entre si, isto é, que são próximos entre si. No vídeo em questão, aprofundamos as estruturas secundárias mais típicas, abordando as formas de lâmina β-pregueada (beta) e α-hélice (alfa). A forma de lâmina β-pregueada surge quando os segmentos de cadeias são paralelos entre si, respeitando, ambos, a mesma sequência: carbono alfa, carbonila, nitrogênio, carbono alfa, carbonila, nitrogênio. Já a forma de α-hélice surge quando os segmentos de cadeias são antiparalelos entre si, isto é, quando um segmento de cadeia apresenta a sequência carbono alfa, carbonila, nitrogênio e outro segmento de cadeia apresenta carbono alfa, nitrogênio, carbonila. Desta maneira, na conformação paralela, as ligações de hidrogênio entre os segmentos de cadeias são coplanares as mesmas, ao passo que na conformação antiparalela, as ligações de hidrogênio são perpendiculares à extensão da cadeia. Então, chega-se à estrutura terciária de uma proteína, na qual, finalmente, poderemos falar sobre as interações entre os segmentos distantes entre si. Podemos começar a pensar sobre o que são esses grupos "R" e como eles afetam a forma de uma proteína. Para ajudar com isso, eu desenhei algumas figuras. Imagine que esta linha castanho-alaranjada é uma cadeia peptídica. Poderíamos pensar em sua primeira ordem estrutural, de modo que teríamos aqui um aminoácido, aqui, um outro aminoácido, aqui, um outro aminoácido, aqui, um outro aminoácido. Enfim, essa sequência configura a estrutura primária desta cadeia. Subsequentemente, podemos ter reações ao longo desta cadeia, como por exemplo aqui, onde ligações de hidrogênio, que ocorrem de forma coplanar à extensão da cadeia, configuram uma forma de lâmina β-pregueada. Com o mesmo raciocínio, podemos inferir que, nesta região, onde as ligações de hidrogênio ocorrem de forma perpendicular à extensão da cadeia, configura-se a forma de α-hélice. Mas, agora, vamos falar sobre a estrutura terciária. Um exemplo de estrutura terciária é visto aqui, onde desenhei várias ramificações da cadeia principal, como aqui, por exemplo, aqui e aqui também . Tais ramificações configura um aminoácido conhecido como valina. Essas ramificações são hidrocarbonetos puros e, portanto, são altamente hidrofóbicos. Hidrofóbicos. Logo, em uma situação comum, isto é, em uma solução aquosa, tais ramificações voltam-se para dentro da dobra da cadeia, afastando-se do meio aquoso circundante, atraindo-se entre si e dobrando esta cadeia, conforme visto aqui no desenho. Note que eu estou desenhando em duas dimensões, embora, obviamente, não existam proteínas em duas dimensões, mas sim em três dimensões, tornando-as muito mais interessantes e, muitas vezes, de difícil processamento. Ou podemos ter algo como a serina, que apresenta uma hidroxila em sua ramificação. Sabemos que o oxigênio é muito mais eletronegativo que o hidrogênio, de modo que ele apresentará uma densidade eletrônica negativa em relação ao hidrogênio, tornando a ramificação polar e, portanto, hidrofílica. Uma vez hidrofílica, tal ramificação tende a voltar-se para fora da cadeia principal quando em solução aquosa. Podemos supor, também, que temos aqui, na cadeia principal, uma hidroxila que realiza uma ligação de hidrogênio com essa outra hidroxila da serina. Ou podemos ter situações, também, em que as ramificações são carregadas eletricamente com cargas opostas, configurando uma ligação iônica entre segmentos diferentes da cadeia. Mais uma situação, ainda, consiste na formação de ligações covalentes entre ramificações, como aqui à esquerda, entre duas cisteínas, onde podemos observar o compartilhamento de elétrons entre seus respectivos enxofres. A cisteína é caracterizada pela cadeia principal - note, aqui, o nitrogênio, o carbono alfa e a carbonila -, assim como, pela ramificação, contendo enxofre. Veja aqui este carbono com enxofre ligado a ele. Assim, quando duas cisteínas encontram-se uma ao lado da outra, elas formam esta ligação covalente conhecida como "ligação..." E, por ser formada por dois enxofres, "dissulfeto". Por exemplo, suponha que nesta região do polipeptídeo, nós encontramos uma cisteína e aqui também, outra cisteína, de modo que elas realizem entre si uma ligação de sulfeto. Assim, espero que você aprecie todas essas interações possíveis que podem conformar a estrutura terciária de uma proteína. Por último e não menos importante, temos a estrutura quaternária de uma proteína, ou seja, como se encaixam várias cadeias polipeptídicas entre si. Toda essa série de vídeos é apenas para que você aprecie a sequência, as diferentes formas e diferentes interações que uma proteína pode realmente ter, conferindo-lhe sua complexidade, sua beleza, sua capacidade de fornecer todas as funções biológicas, como catálises enzimáticas e sinais hormonais, integridade estrutural, com o transporte de oxigênio, tal como faz a hemoglobina. E essa é uma enorme área de pesquisa. Mesmo que você saiba a sequência, qual é a forma da proteína? E, com base nessa forma, como podemos usar isso para pensar sobre como manipular uma proteína de diferentes maneiras? Quem sabe? Portanto, esta é uma área fascinante de pesquisa.