¿Cuál es la estructura cuaternaria de las proteínas?

Muchas proteínas están formadas por múltiples cadenas polipeptídicas, a menudo denominadas subunidades proteicas. Estas subunidades pueden ser las mismas (como en un homodímero) o diferentes (como en un heterodímero). La estructura cuaternaria se refiere a cómo estas subunidades de proteínas interactúan entre sí y se organizan para formar un complejo de proteína agregada más grande. La forma final del complejo de proteína se estabiliza una vez más mediante diversas interacciones, que incluyen enlaces de hidrógeno, puentes disulfuro y puentes salinos. La estructura de la proteína cuaternaria implica el agrupamiento de varias cadenas de péptidos o proteínas individuales en una forma específica final. Una variedad de interacciones de unión que incluyen enlaces de hidrógeno, puentes de sal y enlaces disulfuro mantienen las diversas cadenas en una geometría particular. Existen dos categorías principales de proteínas con estructura cuaternaria: fibrosa y globular. Algunos ejemplos para aclarar el concepto:

La mioglobina está formada por una única cadena de péptidos y un grupo de hem. Como la mioglobina está formada por una sola cadena peptídica, no muestra estructura cuaternaria.

La insulina, por ejemplo, está formada por dos cadenas peptídicas, pero como estas dos cadenas están unidas mediante enlaces disulfuro, la insulina no se considera una proteína con estructura cuaternaria.

La hemoglobina está formada por cuatro cadenas peptídicas (y cuatro grupos Hem) que están formando una proteína funcional única. Estas cadenas peptídicas están asociadas a través de enlaces no covalentes entre sus cadenas laterales: la hemoglobina es el ejemplo típico de una proteína con estructura cuaternaria.

La estructura cuaternaria de una proteína está íntimamente relacionada con la característica de Allostery o Allosterism

Es propiedad de algunas proteínas cambiar su conformación y actividad (cambia de una conformación nativa a una conformación nativa diferente), cuando interactúan específicamente con algunos ligandos. En el caso de las enzimas, el ligando se une a un sitio diferente al sitio activo, que se llama sitio alostérico. Este cambio en la conformación da como resultado un cambio en la actividad de la enzima.

La estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas se refiere a cuatro niveles en los que se forman estructuras estables en las proteínas. Cada gen que codifica proteínas produce una cadena lineal de aminoácidos unidas por enlaces peptídicos. Esta estructura de enlace peptídico lineal se denomina estructura primaria de la proteína codificada.

Como un gen codificador de proteínas se traduce en la cadena de aminoácidos lineal correspondiente, los aminoácidos a lo largo de la cadena interactúan entre sí y forman tres tipos de estructuras locales estables (a pequeña escala) unidas principalmente por puentes de hidrógeno: hélices, láminas y gira Estas estructuras se conocen como estructuras secundarias. (Las moléculas de ARN también forman estructuras secundarias, aunque son bastante diferentes de las estructuras secundarias de proteínas porque la estructura primaria de las moléculas de ARN son cadenas lineales de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster).

Las estructuras secundarias de proteínas también se pliegan entre sí, formando “dominios” proteicos plegados establemente. Mientras que los enlaces de hidrógeno, puentes salinos y un número limitado de enlaces covalentes pueden participar en este nivel terciario de estructura proteica, la mayor parte de la estabilidad en el dominio proviene de interacciones que involucran el solvente en el que se encuentra la proteína. Muchas superficies de una proteína flotan en una solución a base de agua, y el agua tiene una fuerte propensión a formar enlaces de hidrógeno, muchos de los cuales duran poco tiempo. Por lo tanto, las partes de una proteína que son capaces de formar enlaces de hidrógeno tienen más probabilidades de enfrentarse a las moléculas de agua, y las partes “hidrofóbicas” (que temen el agua), que no pueden formar enlaces de hidrógeno, tienden a enfrentarse a otras partes hidrofóbicas, de modo que se pueden formar enlaces con moléculas de agua solventes como sea posible. Este requisito para formar enlaces de hidrógeno con el agua a menudo se denomina “interacción hidrofóbica”, aunque la “interacción” de las superficies hidrófobas está realmente impulsada por la incapacidad de estas regiones para formar enlaces de hidrógeno con el agua. Algunas partes de algunas proteínas permanecen en una membrana, una bicapa lipídica que puede formar muy pocos enlaces de hidrógeno. En este caso, las partes de la proteína que miran hacia el “disolvente” de los lípidos también tienden a tener muy pocos lugares para que se formen enlaces de hidrógeno (es decir, estas regiones son hidrófobas).

Tenga en cuenta que las interacciones hidrófobas, los puentes salinos y los enlaces covalentes pueden ocurrir entre aminoácidos que forman parte de la misma cadena de aminoácidos, en cuyo caso se consideran estructuras terciarias o entre diferentes cadenas de aminoácidos, en cuyo caso se consideran estructuras cuaternarias. . Las interacciones entre una cadena de aminoácidos y otras moléculas pequeñas (no proteínas), como un ion de zinc o los grupos hemo que contienen hierro que se encuentran en las proteínas de la miosina, también se consideran elementos de la estructura cuaternaria.

Finalmente, las moléculas de ARN también pueden tener estructuras terciarias o cuaternarias, pero en general las estructuras terciarias y cuaternarias de ARN no son muy estables, y por esa razón no duran mucho y son muy difíciles de estudiar. Hay muchos casos conocidos en los que una molécula de ARN se encuentra cercana y establemente unida como parte de un complejo de ARN-proteína. Muchas de las “máquinas” más fundamentales en la célula, incluidos los nucleosomas, los ribosomas y el spliceosome, son complejos de ARN-proteína estables.

Primario: secuencia de aminoácidos

Secundario: enlaces entre AA no adyacentes conducidos a la hélice alfa, hoja plisada beta y estructura aleatoria

Terciario: una proteína compuesta únicamente de aminoácidos, por ejemplo, insulina

Quarternary: proteína que contiene componentes no proteicos, p. Ej. Hemoglobina

Dominios, Subunidades! Oligomers! Unidos por una variedad de interacciones e incluso enlaces disulfuro. Debajo de las proteínas con una estructura cuaternaria