No es un problema de tipo cualquiera. Ambos factores están involucrados.
Sin embargo, es aparentemente secuencial. El plegado tiende a ocurrir en un cierto orden.
Como recuerdo vagamente, la primera estructura secundaria que aparece es la hélice alfa (si hay una), y esta puede comenzar a formarse en el extremo N, ya que todavía está saliendo del ribosoma. Luego, las hojas beta se forman un poco más tarde.
Espero que la formación de hélices alfa y hojas beta individuales se basen en la entalpía, ya que se mantienen juntas con enlaces de hidrógeno.
Más tarde, las hélices alfa y las láminas beta deben organizarse en una estructura terciaria, en relación entre sí, con ciertas áreas que enfrentan ciertas otras áreas.
Esta etapa de plegado se basa principalmente en el efecto hidrofóbico, que es impulsado por la entropía.
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Es un poco contraintuitivo al principio. Cuando los aminoácidos hidrofóbicos (Phe, Val, etc.) se enfrentan al entorno acuático, esto obliga a que las moléculas de agua circundantes se vuelvan más ordenadas en una “jaula”. Eso significa una baja entropía.
Cuando esas cadenas laterales hidrofóbicas se pliegan hacia adentro, hacia el núcleo de la proteína, esto permite que las moléculas de agua se vuelvan más libres y entrópicas. Ese aumento en la entropía del agua es mayor que la disminución en la entropía de la proteína.
Entonces, puede obtener el tipo de efecto mixto de una hélice alfa o un barril beta que es hidrófobo en un lado e hidrófilo en el otro. Esta disposición se usa en canales de membrana.
Tengo entendido que la formación temprana de estas estructuras impulsadas por la entropía grande reúne áreas más pequeñas que luego pueden formar enlaces de hidrógeno basados en entalpía, puentes salinos, enlaces disulfuro e interacciones con cofactores (por ejemplo, un metal).
Por lo tanto, necesita ambas fuerzas, actuando en momentos diferentes, en diferentes niveles del proceso de plegado.
Como siempre, hay más complejidad a la vuelta de la esquina. Si hay chaperones involucrados en el proceso de plegado, parece ser principalmente sobre el control de la exposición hidrofóbica frente a la hidrófila.
Además, con una proteína que normalmente se asocia con una membrana, la etapa final del proceso de plegamiento puede necesitar producirse cuando está en ese entorno lipídico (para que las cadenas laterales hidrofóbicas puedan apuntar hacia afuera).
Descargo de responsabilidad: La termodinámica y la energía química se encuentran entre mis áreas menos deseadas de la ciencia, por lo que sin duda hay personas que saben mucho más que yo sobre ellas.
