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Titolo: Struttura e funzione delle proteine

Ciao a tutti.. Vorrei sapere quale struttura di una proteina determina la 
sua funzione. Sui libri ho trovato quella primaria, ma la mia professoressa 
ha parlato di struttura terziaria e quaternaria, chi sbaglia??
Grazie
gloria 

Glox ha scritto:
 > Ciao a tutti.. Vorrei sapere quale struttura di una proteina 
determina la
 > sua funzione.
quella tridimensionale, e in particolare alcuni punti della 
superficie definiti "siti" (catalitici, vari siti di controllo, 
sia a feedback competitivo che allosterico, siti di 
glicosilazione e fosforilazione etc).
Alla struttura tridimensionale concorrono sempre sia la sequenza 
aminoacidica (struttura primaria) che i vari gradi di 
disposizione a corto raggio (alfa elica, beta foglio 
pieghettato, random, ed altre) e a lungo raggio (struttura 
terziaria). Ove presente, concorre anche la quaternaria.
Altra cosa interessante è che ai cosiddetti siti importanti 
della proteina concorrono non di rado elementi che si trovano 
abbastanza vicini nello spazio ma possono essere, a causa dei 
ripiegamenti, anche lontani lungo la sequenza primaria.
Cmq ha poco senso chiedersi quale dei vari tipi di struttura 
osservato è più importante per la funzione, poiché concorrono tutti.
 > Sui libri ho trovato quella primaria,
è vero, ma spesso non in modo diretto e in quanto tale. Chiaro 
che se quella regione nella sequenza codifica un aminoacido che 
finisce in uno dei siti salienti, e magari l'aminoacido nuovo ha 
un gruppo funzionale tutto diverso dal vecchio, la funzione può 
essere sensibilmente alterata.
Ma anche la modifica di un aminoacido distante, che però causa 
una diversa torsione di una vasta regione della proteina, può 
alterare struttura e funzione del sito attivo.
 > ma la mia professoressa
 > ha parlato di struttura terziaria e quaternaria, chi sbaglia??
nessuno, hanno tutti ragione tutto sommato (o nessuno, dato che 
nessuna delle due tesi singole descrive interamente il problema, 
cosa che peraltro non ho fatto neppure io in questa rispostina)
ciao
Soviet_Mario
 >
 > Grazie
 >
 > gloria
 >
 >

Una proteina, come puoi immaginare, è tanto più complessa e quindi tanto più 
assolve a funzioni "specifiche", quanto più è complessa la sua struttura 
terziaria/quaternaria.
E' difficile rendere l'idea così, se puoi leggi il testo di Becker il Mondo 
della cellula di Edises ci sono più capitoli che parlano di questo.
Non accontentarti delle info a lezione....se vuoi approfondire minimamente.
Fabrizio 


Non si tratta di sbagliare, spero di farti capire:
La struttura primaria non è altro che la sequenza amminoacidica che è il 
  frutto della traduzione dell'RNA.
La struttura secondaria è la struttura bidimensionale della proteina, si 
possono identificare piani beta, alfa eliche, loop e turn.
La struttura terziaria indica come gli elementi di struttura secondaria 
sono disposti nello spazio e quindi come si rapportano tra loro, es 
interazioni tra piani beta...
La struttura quaternaria invece indica quali sono le interazioni tra due 
o più monomeri di una proteina e la loro disposizione spaziale
Quindi per venire al dunque e risponderti, sicuramente dal punto di 
vista funzionale quello che interessa è la struttura terziaria (per una 
proteina globulare monomerica) e quaternaria per proteine o complessi 
proteici. Ovviamente il folding di una proteina è strettamente correlato 
alla sequenza aminoacidica, (concetto tra l'altro avvalorato dalla 
degenerazione del codice genetico). Mutazioni puntiformi che portino 
alla sostituzione di un AA in regioni strutturalmente o funzionalmente 
importanti possono portare ad una riduzione o addirittura alla perdita 
di funzionalità.
I vari tipi di struttura I, II, III, IV non sono altro che un'artificio 
nostro per poter semplificare le cose. Infatti all'interno o all'esterno 
di una cellula le proteine presentano il loro folding caratteristico e 
in base alla proteina essere complessate con altre attraverso 
interazioni deboli o covalenti.
Infine per cercare di colpire la tua attenzione e sottolineare il fatto 
che la struttura primaria non sempre porta alla struttura terziaria 
prendo l'esempio delle proteine eucariotiche che subiscono processamenti 
post traduzionali come ad esempio il clivaggio proteolitico, che portano 
a prodotti finali privi di una parte di sequenza amminoacidica.
Spero di essere stato chiaro e di averti dato spunti su cui puoi 
approfondire il discorso!
Ciao
Bioxxx

 a prodotti finali privi di una parte di sequenza amminoacidica.
Ehhh bioxxx per una che ancora non sa la differenza tra struttura
primaria e secondaria ci vai giu pesante :)
Per iniziare sarebbe utile leggere un testo piu' leggero ..vedi qui..
http://it.wikipedia.org/wiki/Proteina
Comunque e' chiaro come si diceva che la divisione in strutture e´solo
un artificio didattico.... quindi ogni struttura vista in separato in
principio da il suo contributo alla funzione della proteina...ma allo
stesso tempo le strutture cosi intese (in sequenza) sono determinate
tutte dalla primaria... Per essere piu' chiari: data una sturttura
primaria ...questa nel suo mezzo (normalmente acqua o giu di li per le
proteine globulari) assumera subito una struttura secondaria in
funzione della sua sequenza e di conseguenza una terziaria e
eventualmente una quaternaria se predisposta a questo ( ma sempre come
conseguenza della struttura primaria). Data la seguenza la proteina nel
suo mezzo naturale (e questa e´una prerogativa molto importante) non
assumera altra conformazione se non quella ''decisa'' dalla struttura
primaria. Anche la presenza di fattori esterni come i gruppi  prosteici
(molecole organiche come es. le vitamine) o cofattori (es. ioni di
rame, ferro, manganese , zinco o altri metalli) se presenti nel mezzo
naturale si andranno a legare solo dove la struttura primaria a
''deciso'' anche se la fissazione definitiva di questi sara'
determinata dalla struttura secondaria, terziaria o quaternaria.
Questi fattori esterni alla struttura amminoacida della proteina
possono essere determinanti per far funzionare o meno la proteina...per
questo per esempio se ci mancano alcune vitamine, alcune proteine (nel
caso specifico enzimi) del nostro metabolismo non funzionano e possono
levarci alla morte.
Ciao
Andrea Zille

 primaria. 
uhm, uhm uhm .... mi pare che venga supervalutata la capacità 
intrinseca di una proteina, considerata come molecola già fatta 
(completa), di assumere la conformazione spaziale corretta 
spontaneamente.
Vero che la struttura nativa di uan proteina cataliticamente 
attiva o cmq operativa è un minimo energetico, ma molto più 
spesso che non (se si escludono alcuni estremozimi 
termoresistenti) tali configurazioni sono solo minimi locali 
relativi e non i minimi assoluti. Se fossero assoluti, non 
esisterebbe o cmq sarebbe molto meno serio, il problema della 
denaturazione termica irreversibile di molte proteine (infatti 
come adottano conformazioni che stanno a minimi energetici più 
profondi di quello di partenza, ecco che non riescono più a 
tornare attive).
In realtà la sequenza aminoacidica è soltanto la 
condicio-sine-qua-non imprescindibile per adottare una certa 
struttura spaziale, condizione necessaria ma non sufficiente.
Spesso altre trasformazioni (durante o dopo la trascrizione), 
come fosforilazioni, glicosilazioni, formazione di ponti 
disolfuro, azioni templanti di varie specie presenti in 
soluzione, concorrono ad indirizzare la proteina verso la sua 
forma target finale.
Infine, imho l'aspetto più saliente per spiegare l'arrivo ad una 
  certa conformazione (aspetto che peraltro in certa misura 
conferma, anche se in un senso più complesso, la tua 
affermazione che tutto è determinato dalla struttura primaria), 
bisogna considerare che una proteina non compare adulta in 
soluzione libera di esplorare tutte le infinite configurazioni, 
ma nasce e cresce poco alla volta in soluzione. Di conseguenza 
il numero di "scelte" conformazionali a disposizione dovrebbe 
venire largamente limitato dalla dipendenza di ciascuno 
stato-evento di scelta dalla storia completa di quelli 
precedenti. Molti percorsi, che magari condurrebbero a minimi 
energetici profondi se non al minimo assoluto, neppure vengono 
mai esplorati, perché si, sono minimi della molecola completa, 
ma non si è presentato nessun percorso di bassa energia per 
accedervi durante la formazione graduale della molecola.
In nuce la sintesi di una proteina, con la sua sequenza data, 
possiede almeno un briciolo dei principi di embriogenesi.
ciao
Soviet_Mario


 precedenti. CUT
Hai ragione se quello che voui dire e' che molte proteine "maturano" la
loro funzione dopo aver formato la loro struttura attraverso varie
modificazioni post-sintetiche. Ma da quello che leggo mi pare di capire
un altra cosa...o forse non ti sei spiegato bene. La proteina quando
"nasce" esce dal ribosoma con una sequenza certa determinata dall'RNA
che la codifica. come comincia a uscire dal ribosoma le cariche
ioniche, i legami covalenti, i ponti idrogeno e sulfuri, le forze di
van der walls e i momenti di dipolo dei vari ammiacidi determinano
immediatamente la conformazione spaziale della proteina finale in
funzione della posizione energetica d'equilibrio. La scelta e' limitata
dalla sequenza determinata dall' RNA che sta codificando la proteina in
quel momento. Una sequenza...una struttura. Poi possono intervenire i
fattori esterni certo. Anche durante la sintesi si possono legare per
esempio ioni metalici che possono essere essenziali per il suo
funzionamento. Se per esempio un metalloenzima non trova il suo ione
metallico in soluzione quando si sta generando..si produrra un enzima
"morto" da punto di vista catalitico. Altre proteine invece sono
attivate o disattivate  quando il metabolismo ospite produce uno o piu'
gruppi prosteici che funzionano come interruttori. Comunque tutti
questi eventi nascono dalla struttura primaria...Una qualunque
modificazione della sequenza primaria e tutti gli eventi a seguire non
danno in niente.
Possiamo concludere (in generale) dicendo che la struttura e'
determinata dalla sequenza primaria ma non la funzione.
Ciao
Andrea Zille

Concordo con quanto dite e sono consapevole del fatto che il folding di 
una proteina sia contemporaneo alla sintesi della proteina stessa, però 
occorre considerare anche che questo non è guidato semplicemente da 
fattori energetici intrinseci alla porzione già sintetizzata perchè una 
spinta in questo senso è data dalle interazioni che si hanno con altre 
proteine che partecipano al ripiegamento strutturale es: chaperonine.
Inoltre la struttura primaria è certamente fondamentale per quanto 
riguarda il sito catalitico dell'enzima, o un sito coinvolto 
direttamente nel meccanismo enzimatico, o importante per le interazioni 
con altre strutture proteiche, però una variazione della sequenza 
(ovviamente variazione moderata) in una regione con struttura secondaria 
ben definita può non portare ad una variazione strutturale quindi non 
avere ripercussioni sulla funzionalità dell'enzima (ad esempio se ho una 
sostituzine di una Val con una Leu in un'alfa elica dubito che questa 
verrà spezzata, certo che se la Val fosse sostituita da una Pro le cose 
cambierebbero!) E' inutile dire come questo sia evidente in un loop che 
non ha una struttura secondaria definita...
Tutto questo è evidente se si considerano le predizioni di struttura 
secondaria di due sequenze con un'elevata conservazione e con sporadiche 
variazioni amminoacidiche che mantengano le stesse caratteristiche 
chimiche. Infatti secondo la mia visione delle cose, la struttura 
primaria è sì molto importante e certamente discriminante per 
l'inattività dell'enzima, ma non limitante, con questo intendo dire che 
se la sequenza presenta una modifica ecclatante sicuramente ho la 
perdita di funzionalità ma per sostituzioni aminoacidiche meno rilevanti 
l'attività può rimanere inalterata.
In questo momento mi è venuta una curiosità, secondo voi se in una 
proteasi serinica sostituisco la Ser del sito attivo con un'Ala, 
ovviamente per mezzo di una mutazione puntiforme che mi modifica il 
codone UCA (Ser) in GCA (Ala), il folding sarà lo stesso della proteina 
originale con la sola perdita di attività o posso attendermi una 
modifica strutturale significativa?
Saluti
Bioxxx


Le serine endopeptidases (attuano l'idrolisi dei legami peptidici)
hanno il centro attivo al centro dell'enzima normalemente. Il centro
attivo nelle piu' conosciute e' una triade coordinata di tre aminoacidi
la histidina  57 la serina 195 e l'acido aspartico 102.  Ongnuno di
questi amminoacidi giuoca un ruolo particolare e essenziale nella
attivita' catalitica dell'enzima. Sopratutto la serina che attua come
un nucleofilo attacando il carbonile del legame peptidico. L'istidina
acetta l'idrogeno dalla serina. L'acido carbossilico dell'acido
aspartico invece forma un  ponte idrogeno con l'istidina rendendo
questa piu' elettronegativa.
Se sostituisci la serina la cosa piu' probabile e' una totale perdita
di attivita'. Ma siccome non si sa mai e la teoria e' valida solo se
supporttata dall'evidenza...non ti resta che provare e vedere che
succede :)
Ciao
Andrea Zille

 succede :)
Sulla totale perdita di attività non ci sono dubbi, mi sono posto questo 
  quesito in riferimento a quanto può influire la sequenza sul folding 
considerando quanto era stato detto nei messaggi precedenti dove si 
attribuiva alla struttura primaria la "responsabilità" del folding;
Sinceramente ho dato un'occhiata alla struttura della proteina e così a 
occhio mi aspetterei un enzima con una struttura conservata e 
funzionalità compromessa, ma finche non si prova non si può mai dire :)
In bocca al Lupo per l'articolo e Buon Lavoro
Bioxxx

determinata dalla sequenza primaria ma non la funzione.
Ma bisogna specificare che non lo è univocamente, altrimenti potrebbe
sorgere il dubbio che la strutura di una proteina sia una "funzione di
stato" per cui date certe contizioni di pH, di concentrazioni di ioni
metallici, di temperatura, di solvente e via dicendo, la proteina raggiunga
comunque quella struttura.
Ricordiamoci che la proteina non si trova nel suo stato più stabile, ma nel
suo stato più "utile".
Ciao
TEX

 attribuiva alla struttura primaria la "responsabilità" del folding;
a (s)proposito, mi sembra il caso di ammorbidire una mia 
affermazione a riguardo : da come l'ho scritta, pareva forse che 
suggerissi che le scelte conformazionali fatte man mano durante 
la sintesi fossero ogni volta irreversibili. In effetti i 
conformeri sono cmq in equilibrio tra loro, poco o tanto 
facilmente interconvertibili a seconda delle barriere energetiche.
Ora è possibile che la rimodulazione conformazionale possa anche 
in certa misura essere retroattiva almeno a corto raggio, nel 
senso che quando "esce fuori" un certo a.a. (l'ultimo agganciato 
alla catena in crescita), in effetti potrebbe benissimo 
influenzare le scelte precedenti e portare a riassestamenti.
Ciò non toglie il fatto che rimango convinto del principio 
generale dell'assunzione di conformazione finale per gradi e non 
  ex-novo, ma ovviamente il processo di selezione 
conformazionale deve contemplare anche affinamenti e 
riassestamenti in corso d'opera prima del distacco dal ribosoma 
(ciò a prescindere da altre modifiche).
ciao
Soviet_Mario
