¿Por qué son abundantes la isoleucina, valina y alanina en una hélice alfa de proteína?

Al responder a este acertijo, es mejor observar qué aminoácidos no se ajustan al modelo de la hélice e investigar por qué. Los residuos ionizables no parecen ajustarse a la hélice, como los grupos básicos o ácidos, es decir, arginina, glutamato, lisina. Quizás haya demasiada interacción con las cargas en agua y electrolitos. Quizás estos residuos cargados desestabilicen la hélice. Lo mismo puede decirse de los residuos grandes … como la tirosina y el triptófano y la fenilalanina. Estos grupos relativamente grandes no se adaptan bien a hélices porque son voluminosos y grandes. Su masa puede no ser buena para la estabilidad de la hélice o pueden chocar entre sí llenando el espacio que necesita estar abierto para las interacciones correctas. Los residuos de azufre tienen una nube de electrones como los residuos ácidos o básicos y también son químicamente activos con los electrolitos que los rodean. Entonces no vemos metionina o cisteína. Esto nos deja con residuos hidrófobos ramificados o parcialmente ramificados, pequeños como alanina, isoluecina y valina. Los tres encontrados experimentalmente en hélices. Tal vez las regiones hidrofóbicas de estos forman una especie de capa o capa de la hélice, ya que creemos que los residuos están en el exterior de una hélice. Tal vez la glicina es demasiado pequeña y su hidrógeno interactúa débilmente con el agua y los electrolitos. Tal vez la leucina ramificada gira alrededor de C1 demasiado. Todo lo que podemos decir sobre nuestro modelo actual es que definitivamente hay un tamaño y una carga que se ajustan perfectamente a las hélices.

Además de las otras respuestas excelentes, el grupo R de estos AA se carga permitiendo tanto la unión (iónica / H +) como la repulsión (van Der Waals) que mantiene las características estructurales de proteínas tales como sitios de unión y regiones reguladoras alostéricas.

No estoy seguro de la abundancia de isoleucina, valina y alanina en las hélices alfa en general, pero tiene sentido que estos aminoácidos hidrofóbicos sean abundantes en hélices alfa transmembrana de proteínas de membrana. El ambiente dentro de las membranas lipídicas es hidrofóbico e interactuará favorablemente con estos residuos.

Ah, buena pregunta. Muestra que estás pensando. Si examina el R-grupo distintivo en cada uno de los betacarbono del aminoácido, notará que todos ellos son lipófilos, lo que significa que pueden estar en una hélice alfa transmembrana, que es un ambiente lipófilo. Por lo tanto, una hélice alfa es termodinámicamente una conformación favorable con una abundancia de estos tres AA.