Prolina

miniatura|dereita|200px|Estrutura zwitteriónica dos enantiómeros da prolina: (S)-prolina (esquerda) e (R)-prolina (dereita).
miniatura|150px|dereita|Fórmula da hidroxiprolina, un derivado hidroxilado da prolina presente no coláxeno.

A prolina (abreviadamente Pro ou P) é un α-aminoácido presente nas proteínas, que se caracteriza por presentar un enlace entre a súa cadea lateral alifática e o grupo α-amino do aminoácido (o cal forma unha amina secundaria), formando un ciclo.

Os seus codóns son CCU, CCC, CCA, e CCG. Non é un aminoácido esencial, xa que o podemos sintetizar a partir de precursores sinxelos. Considérase un aminoácido glicoxénico, xa que na súa degradación orixina α-cetoglutarato. A súa forma máis común é o isómero L S.

A prolina descubriuna Hermann Emil Fischer entre 1899 e 1908.

 Biosíntese 
A prolina deriva biosinteticamente do aminoácido L-glutamato e o seu immediato precursor é o imino ácido (S)-1-pirrolina-5-carboxilato (P5C). Os encimas inplicados na súa biosíntese normal son:.
 Glutamato 5-quinase , Glutamato 1-quinase (ATP-dependente)
 Glutamato deshidroxenase (require NADH ou NADPH)
 Pirrolina-5-carboxilato redutase (require NADH ou NADPH)

 Degradación 
Na súa degradación oxidativa a prolina orixina alfa-cetoglutarato, que pode entrar na gliconeoxénese, polo que é un aminoácido glicoxénico.

 Propiedades 
A característica estrutura cíclica da cadea lateral da prolina pecha o esqueleto da molécula formando un ángulo de aproximadamente −75°, o que lle dá unha excepcional rixidez conformacional comparada coa doutros aminoácidos. Por tanto, a prolina perde menos entropía conformacional no pregamento, o que pode explicar a súa abundancia en proteínas de organismos termófilos.

A presenza de prolina ten un efecto distorsionante en estruturas secundarias regulares como as hélices alfa e follas beta; porén, a prolina atópase comunmente como o primeiro residuo no comezo dunha hélice alfa e tamén nas cadeas situadas nas beiras das follas beta. Tamén é frecuente atopala nas zonas onde xira a estrutura (cóbados), o que explica o curioso feito de que a prolina está normalmente exposta ao disolvente onde flota a proteína, a pesar de que ten unha cadea lateral totalmente alifática (hidrófoba). Moitas destas propiedades explícanse porque na prolina o grupo α-amino non está libre, senón formando unha amida secundaria coa cadea lateral, polo que non ten alí un hidróxeno libre menos, e non pode funcionar como doante nas pontes de hidróxeno, senón só como aceptor.

Unha cadea de aminoácidos formada por múltiples prolinas e/ou hidroxiprolinas seguidas forma unha hélice de poliprolina, que é a estrutura secundaria predominante no coláxeno. A hidroxilación da prolina pola prolil hidroxilase (ou outras adicións de substituíntes que retiran electróns como o flúor) incrementan significativamente a estabilidade conformacional do coláxeno. Por tanto, a hidroxilación da prolina é un importante proceso bioquímico para o correcto mantemento do tecido conectivo animal. Doenzas como o escorbuto poden orixinarse por deficiencias nesta hidroxilación, debidas, por exemplo, a mutacións no encima prolil hidroxilase ou carencia do cofactor necesario, a vitamina C.

En 2006, científicos da Universidade estatal de Arizona discubriron que solucións de dióxido de titanio (TiO2) iluminadas con radiación ultravioleta podían servir como un catalizador extremadamente rendible e preciso para a escisión de proteínas, xa que o  TiO2 actúa preferentemente nos sitios onde hai prolina, pero tarda moito máis en degradar a proteína desde os seus extremos..doi = 10.1021/ac0613737

A formación de enlaces peptídicos cos Pro-ARNtPro que entran no ribosoma é considerablemente máis lenta que con calquera outro ARNt, o cal é unha característica xeral de todos os N-alquilaminoácidos como a prolina..doi = 10.1073/pnas.0809211106

A prolina é o único aminoácido que non dá unha cor azul/púrpura cando reacciona coa ninhidrina en técnicas de cromatografía, senón que toma unha cor laranxa/amarela.

 Isomerización cis-trans 
Os enlaces peptídicos coa prolina (e con outros aminoácidos N-substituídos como a sarcosina) poden formar isómeros cis ou trans. A maioría dos enlaces peptídicos de forma moi maioritaria (99,9%) adoptan a forma do isómero trans, principalmente porque o hidróxeno da amida en trans presenta menos repulsión estérica ao átomo do  precedente ca a que presenta o  posterior en cis. Polo contrario, este fenómeno non se presenta cando intervén a prolina, xa que os isómeros cis e trans do enlace peptídico X-Pro (onde X é un aminoácido calquera) experimentan ambos choques estéricos coas substitucións veciñas e son enerxeticamente case iguais. Por tanto, a fracción de enlaces peptídicos X-Pro en cis vai do 10-40% en condicións normais; a fracción depende lixeiramente do aminoácido precedente, xa que os aminoácidos con residuos aromáticos favorecen algo ao isómero cis.

Desde un punto de vista cinético, A isomerización cis-trans da prolina é un proceso moi lento que pode impedir o progreso do pregamento da proteína ao manter un ou máis dos residuos de prolina esenciais para o pregamenteo na forma do isómero non-nativo, especialmente cando a proteína nativa require o isómero cis. Isto débese a que no ribosoma os residuos de prolina son sintetizados exclusivamente como trans. Todos os organismos posúen encimas prolil isomerases para catalizar esta isomerización, e algunhas bacterias teñen prolil isomerases especializadas asociadas co ribosoma. Non obstante, non todas as prolinas son esenciais para o pregamento, e o pregamento proteico pode realizarse á súa velocidade normal a pesar de ter conformacións non-nativas en moitos enlaces peptídicos X-Pro.


 Usos 
A prolina e os seus derivados úsanse como catalizadores asimétricos en reaccións orgánicas. A redución CBS e a condensación aldólica catalizada por prolina son exemplos salientables.

A L-prolina é un osmoprotector que se usa en moitas aplicacións farmacéuticas e biotecnolóxicas.

Na elaboración da cervexa, proteínas ricas en prolina combínanse con polifenois para producir turbidez.K.J. Siebert, "Haze and Foam", <http://www.nysaes.cornell.edu/fst/faculty/siebert/haze.html> Accessed July 12, 2010.

 Notas e bibliografía 

 .
 Para unha visión científica xeral dos trastornos no metabolismo da prolina e hidroxiprolina pódese consultar o capítulo 81 de OMMBID Charles Scriver, Beaudet, A.L., Valle, D., Sly, W.S., Vogelstein, B., Childs, B., Kinzler, K.W. (Consultado 2007). The Online Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease. Nova York: McGraw-Hill. - Resumos de  255 capítulos, texto completo en moitas universidades. Tamén OMMBID blog.

 Véxase tamén 
 Outros artigos 
 Coláxeno
 Enlace peptídico (discusión da isomerización cis-trans)
 Iminoácido, ás veces a prolina se ten considerado iminoácido, pero isto non é exacto ou é obsoleto.

 Ligazóns externas 
 Biosíntese da prolina.
 Biosíntese da prolina.

Categoría:Aminoácidos
Categoría:Aminoácidos glicoxénicos