Solicitamos que não seja colocado em sites nãolivres.
Bioquímica: BIT903
Todo o material disponibilizado é preparado para
as disciplinas que ministramos e colocado para ser
acessado livremente pelos alunos ou interessados.
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
5/8/2015
Solicitamos também que se for usado seja
devidamente citado.
1
Célula Biológica
São Carlos, 04 de maio de 2015
Célula Biológica
3. Ribossoma
Bioquímica: BIT903
Bioquímica: BIT903
Julio Zukerman Schpector
11. Citossol
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
3. Ribossoma
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
3
Ignez Caracelli
2
11. Citossol
Fundamentos da Estrutura de Proteínas
Parte 2
1. Nucleolus
2.Nucleus
3. Ribosome
4. Vesicle
5. Rough endoplasmic reticulum
6. Golgi apparatus (or "Golgi body")
7. Cytoskeleton
8. Smooth endoplasmic reticulum
9. Mitochondrion
10. Vacuole
11. Cytosol
12. Lysosome
13. Centriole
4
O citossol é o líquido que preenche o citoplasma, espaço entre a membrana
plasmática e o núcleo das células vivas. É constituído por água, proteínas, sais
minerais, íons diversos, aminoácidos livres e açúcares.
Uma grande parte das proteínas são completamente sintetizadas no citossol, pela
tradução do RNA.
1
5/8/2015
Processo: Montagem
Processo: Montagem
ocorre no ribossoma
Bioquímica: BIT903
•
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
3. Ribossoma
•
ocorre no ribossoma
•
envolve a reação de
condensação dos
aminoácidos ligados ao
tRNA.
•
termodinamicamente
desfavorável, com
G = +10kJ/mol.
•
acoplada à reações que
atuam como fonte de energia
•
resulta na estrutura primária
RNA mensageiro
5
Síntese peptídica
6
Estrutura Primária das Proteínas
•
•
•
•
•
linear
ordenada
unidimensional
cadeia polipeptídica com sequência
de aminoácidos
escrita do amino-terminal (N-term)
ao carboxi-terminal (C-term)
a cadeia polipeptídica não é
funcional nem energeticamente
favorável  folding!
Bioquímica: BIT903
•
Estrutura Primária das Proteínas
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
N-term
ligação covalente
cadeia polipeptídica
7
C-term
cadeia polipeptídica
ligação covalente
8
2
5/8/2015
9
enovelamento ao longo de
pequenas seções da cadeia
polipeptídica
•
•
ocorre no citossol
pode ou não envolver
proteínas chaperona
11. Citossol
http://movingscience.de/en/projects/biology/chaperone_assisted_protein_folding/video.html
Bioquímica: BIT903
“folding local”
Processo: Folding local
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Processo: Folding local
“folding local”
enovelamento ao longo de
pequenas seções da cadeia
polipeptídica
11. Citossol
•
ocorre no citossol
pode ou não envolver
proteínas chaperona
caminha para conformações
que reduzem G (processo
termodinamicamente
favorável)
resulta na estrutura
secundária
10
Estrutura secundária das proteínas
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
•
•
Intermolecular  Intramolecular
Forças Intermoleculares são forças
de atração entre moléculas ou entre
grupos funcionais de uma mesma
molécula.
•
“folding local”
enovelamento ao longo de
pequenas seções da cadeia
polipeptídica
• interação entre
aminoácidos adjacentes
• ligações de hidrogênio
entre grupos R
• -hélice
• folha 
(constituída de fitas )
ligações de
hidrogênio
-hélice
11
folha  pregueada
12
3
5/8/2015
•
•
•
não-linear
tridimensional
localizado à regiões da cadeia
polipeptídica
formado e estabilizado por
ligações de hidrogênios,
interações eletrostáticas e e
de van der Waals
Plot de Ramachandran
Gráfico de Ramachandran
Bioquímica: BIT903
•
Estrutura secundária das proteínas
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Estrutura secundária das proteínas
Pauling construiu modelos baseados em
princípios, codificados por Ramachandran
(1) ângulos comprimentos de ligação –
devem ser similares aos encontrados
nos aminoácidos e em pequenos
peptídeos
(2) ligação peptídica – deve ser planar
(3) sobreposição – não permitida, pares
de átomos não podem estar mais
próximos que a soma dos raios
covalentes de van der Waals
ligações de
hidrogênio
(4) estabilização – tem conformação tal
-hélice
que permita a formação de ligações
de hidrogênio
folha  pregueada
13
14
Pauling construiu modelos baseados em
princípios, codificados por Ramachandran
•


•
15
Dois graus de liberdade:
ângulo  (phi) = rotação em torno de N – C
ângulo  (psi) = rotação em torno de C – C
Plot de Ramachandran
Grafico de Ramachandran
Bioquímica: BIT903
Plot de Ramachandran
Grafico de Ramachandran
Estrutura secundária das proteínas
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Estrutura secundária das proteínas
A cadeia polipeptídica com algum “fold” é
melhor mas ainda não é funcional nem
energeticamente favorável  folding
global e empacotamento!
16
4
5/8/2015
Processo: Folding Global & Packing
Processo: Folding Global & Packing
•
•
•
•
ocorre no citossol (~60% água do
“bulk”, ~40% água de hidratação)
envolve interação entre elementos
de estrutura secundária e solvente
pode ser promovido por
chaperonas, proteínas de membrana
passam a estados mais compactos
efeitos hidrofóbicos (???)
predominam
resulta na estrutura terciária
Bioquímica: BIT903
•
Processo: Enovelamento & Empacotamento
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Processo: Enovelamento & Empacotamento
•
17
•
•
•
•
•
•
•
ocorre no citossol (~60% água do
“bulk”, ~40% água de hidratação)
envolve interação entre elementos
de estrutura secundária e solvente
pode ser promovido por
chaperonas, proteínas de membrana
passam a estados mais compactos
efeitos hidrofílicos
predominam
resulta na estrutura terciária
A. Ben-Naim, Inversion of the
Hydrophobic/Hydrophilic Paradigm
Demystifies the Protein Folding and SelfAssembly of Problems. International
Journal of Physics, Vol. 1, No. 3, 6671(2013)
DOI:10.12691/ijp-1-3-2
Arieh Ben-Naim (2012) Levinthal’s
question revisited, and answered, Journal
of Biomolecular Structure and Dynamics,
30:1, 113-124, DOI:
10.1080/07391102.2012.674286
18
Estrutura Terciária
não-linear
• 3 dimensional
• global, mas restrito à cadeia
polipeptídica
• formado e estabilizado por
ligações de hidrogênio,
ligação covalente (ligação
dissulfeto),
empacotamento hidrofóbico no
interior e
hidrofílico exposto ao solvente
Estrutura Terciária
19
A. Ben-Naim, Inversion of the Hydrophobic/Hydrophilic Paradigm Demystifies the
Protein Folding and Self-Assembly of Problems. International Journal of Physics, Vol.
1, No. 3, 66-71(2013)
não-linear
3 dimensional
• global, mas restrito à cadeia
polipeptídica
• formado e estabilizado por
ligações de hidrogênio,
ligação covalente (ligação
dissulfeto),
empacotamento hidrofóbico no
interior e
hidrofílico exposto ao solvente
• A cadeia polipeptídica enovelada é em
geral, compacta e funcional, e
energeticamente favorável.
•
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
•
20
•
A. Ben-Naim, Inversion of the Hydrophobic/Hydrophilic Paradigm Demystifies the
Protein Folding and Self-Assembly of Problems. International Journal of Physics, Vol.
1, No. 3, 66-71(2013)
5
5/8/2015
van der Waals
ligação de
hidrogênio
ligação
dissulfeto
Bioquímica: BIT903
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
“Folding global”
empacotamento
determinada por interações entre as cadeias laterais
(grupos R) e forças hidrofílicas-hidrofóbicas. interações de
Estrutura Terciária
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Estrutura Terciária
ligação covalente
“esqueleto”
polipeptídico
21
ligação covalente
ligação
iônica
22
Em geral encontra-se:
Aminoácidos não-polares  no interior
Val, Leu, Ile, Met, Phe
Aminoácidos carregados  na superfície
Arg, Lys, His, Asp, Glu
Aminoácidos polares não-carregados  na
superfície ou interior
Ser, Thr, Asn, Gln, Tyr, Trp
A. Ben-Naim, Inversion of the Hydrophobic/Hydrophilic Paradigm Demystifies the
Protein Folding and Self-Assembly of Problems. International Journal of Physics, Vol.
1, No. 3, 66-71(2013)
•
•
•
•
•
•
•
23
ocorre no citosol
aproximação de proteínas empacotadas e enoveladas
envolve a interação entre elementos de estrutura terciaria
de cadeias polipeptídicas diferentes
pode ser promovido por chaperonas, proteínas de
membrana e outros
G diminui ainda mais devido à dessolvatação e redução
da área de superficial
proteínas globulares, p. ex. hemoglobinas, em grande parte
envolvido em funções catalíticas
proteínas fibrosas , p. ex. colágeno, em grande parte
envolvido em papel estrutural
resulta na estrutura quaternária
Bioquímica: BIT903
•
Estrutura quaternária
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Processo: Interação
24
Mais que uma cadeia polipeptídica
juntas principalmente por
– interações fracas
colágeno
hemoglobina
6
5/8/2015
Estrutura quaternária
dipolo permanente
hemoglobina
25
Bioquímica: BIT903
• não-linear
• 3 dimensional
• global e entre distintas
cadeias
• formado por ligação de
hidrogênio, ligação covalente,
empacotamento hidrofóbico
e exposição hidrofílica ao
solvente
• favorável energeticamente,
estruturalmente funcional
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
NH3+
26
COO-
O dipolo elétrico formado pelas hélices α em proteínas
Bioquímica: BIT903
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Fita do DNA
grupo OH
do carbono 3’
reação de
condensação
direção 5′  3′
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
dipolo permanente
grupo fosfato
do carbono 5’
27
O dipolo elétrico formado pelas hélices α em proteínas
28
7
5/8/2015
interações 
Bioquímica: BIT903
ligações de hidrogênio
Forças Eletrostáticas Simples
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
As duas fitas do DNA
dipolo
permanente
dipolo
induzido
30
Forças de van der Waals
Bioquímica: BIT903
Forças de Keesom
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Forças
Simples
Forcas
deEletrostáticas
van der Waals
Bioquímica: BIT903
íons
29
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
+
Johannes Diderik van der Waals
31
Forças de London
(ou de dispersão)
32
8
5/8/2015
são interações fracas que se tornam apreciáveis somente quando
as entidades que interagem são neutras e não-polares
lembrete: metade dos aminoácidos proteinogênicos se
caracterizam por terem cadeias laterais não-polares
33
Bioquímica: BIT903
estão presentes em todas partes, são de certa forma universais.
aparecem quando duas moléculas (ou átomos) se acercam.
Forças de
Eletrostáticas
Compostas
Forcas
van der Waals
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
interações de van der Waals (vdw)
ligação de hidrogênio
ponte salina
interações 
34
Ligação de Hidrogênio
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Ligação de Hidrogênio
R — D — H . . . A — R’
destaque: sistemas biológicos
R — D — H . . . A — R’
pequeno
tamanho
ligações de hidrogênio
ligações de
hidrogênio
-hélice
35
folha  pregueada
36
9
5/8/2015
Ligação de Hidrogênio
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Ligação de Hidrogênio
R — D — H . . . A — R’
dados do Cambridge Structural Database (CSD):
pequenas moléculas
distâncias entre átomos, ângulos e direcionalidade
2.5 Å < d3 < 3.2 Å
D
130o <  < 180o
A
Aparece um hidrogênio ligado covalentemente com um átomo
retirador de elétrons e um aceptor ligado covalentemente,
porém com carga parcial negativa: D-H...A
38
37
D
130o <  < 180o
A
Bioquímica: BIT903
2.5 Å < d3 < 3.2 Å
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Ligação de Hidrogênio
ligação de hidrogênio  ponte de hidrogênio
ligação de hidrogênio e ponte de hidrogênio
não são sinônimos
alta eletronegatividade:
N, O, P, S, Se, F, Cl, Br, I
39
40
http://sec.sbq.org.br/resumos/29RA/T1907-1.pdf
10
5/8/2015
ligações de hidrogênio não-clássicas
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Ligações de hidrogênio
•Clássicas
•Não-clássicas
C-H...π
41
Bioquímica: BIT903
empilhamento -
interações π-π
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
interações π-π
Podem aparecer entre sistemas que possuem densidade
eletrônica delocalizada (sistemas aromáticos).
Interações atrativas .
mesmo fracas, participam do enovelamento do DNA.
4
4
11
5/8/2015
+
-
His, Lys, Arg, N-term
-
Bioquímica: BIT903
As interações coloquialmente chamadas de pontes
salinas são interações de resíduos carregados que
estão suficientemente próximos para experimentar
atração eletrostática e podem ser
consideradas como uma forma especial de ligações
de hidrogênio.
Pontes salinas
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Pontes salinas
+
interação contribui para
folding global
46
Estrutura & Processo
ligação de
hidrogênio
H D
+
Primária
Montagem
PROCESSO
A
Lys
ESTRUTURA
Glu
Bioquímica: BIT903
-
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Pontes salinas
Bioquímica: BIT903
+
Asp, Glu, Tyr, Cys, C-term
45
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Lys
-
r<4Å
47
Glu
48
12
5/8/2015
49
Montagem
Secundária
Folding local
Terciária
Folding Global
Empacotamento
Secundária
Folding local
Terciária
Folding Global
Empacotamento
Quaternária
Bioquímica: BIT903
Montagem
Introdução a Bioquímica: Biomoléculas
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
ESTRUTURA
Bioquímica: BIT903
Primária
PROCESSO
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Primária
50
Estrutura & Processo
51
ESTRUTURA
Folding local
Bioquímica: BIT903
Secundária
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
ESTRUTURA
Bioquímica: BIT903
Montagem
Estrutura & Processo
PROCESSO
Primária
PROCESSO
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Estrutura & Processo
Estrutura 3D
Parte 3
Ignez Caracelli
Julio Zukerman Schpector
Interação
52
13
5/8/2015
conhecer as coordenadas de todos os
átomos
53
Bioquímica: BIT903
Estrutura tridimensional =
Estruturas 3D
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Estrutura 3D
54
moléculas
pequenas
moléculas
grandes
20 – 100
átomos
1.000 – 15.000
átomos
Bioquímica: BIT903
Estruturas 3-D
as propriedades dos materiais são
dependentes de sua estrutura 3-D e
de sua forma.
interação entre moléculas também
é dependente da estrutura 3-D e da
forma.
Moléculas pequenas
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Estruturas 3D
por que estudar Estruturas 3-D?
como são obtidas as
estruturas 3D?
difração de RX
monocristal
modelagem molecular
bancos de dados
55
56
14
5/8/2015
A obtenção da estrutura tridimensional
difração de RX
monocristal
Bioquímica: BIT903
como são obtidas as
estruturas 3D?
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Moléculas grandes
modelagem molecular
(1)
(2)
(3)
(4)
bancos de dados
57
58
concentração ( 30 mg/mL)
Bioquímica: BIT903
isolamento e purificação
(1) Cristal de proteína
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
(1) Cristal de proteína
(5)
isolamento e purificação
concentração ( 30 mg/mL)
proteína pura e
concentrada
proteína pura e
concentrada
experimento de
cristalização
59
60
15
5/8/2015
(1) Cristal de proteína
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
precipitação  cristalização
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
(1) Cristal de proteína
precipitado
micro-cristais
Como crescer cristais?
• Começar com uma solução muito pura de proteína
• Criar uma solução supersaturada
• Esperar… (minutos, dias, semanas, meses...)
cristais 3D
cristalização: ainda mais arte do que científica
processo termodinâmico (o que se pensa entender)
61
62
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Por que cristais?
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Método de difusão de vapor
63
64
16
5/8/2015
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Cela unitária
Estrutura geométrica básica (menor tijolo) que
repetido no espaço gera a rede cristalina
cristal
molécula
cela
unitária
cristal da enzima lisozima
http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/
65
feixe difratado
feixe incidente de
raios X
cristal
detector
Bioquímica: BIT903
feixe
A obtenção da estrutura tridimensional
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Difração de raios X
(1)
(2)
(3)
(4)
67
68
(5)
17
5/8/2015
Bioquímica: BIT903
Bioquímica: BIT903
métodos experimentais: cristal
Difração de raios X: análise de dados
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Difração de raios X
69
70
difração de raios X
cristalografia
o que você obtém
Bioquímica: BIT903
Bioquímica: BIT903
o que você vê +
o que você pensa =
Resolução
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Mapa de densidade eletrônica
Resultado experimental
71
= o que você vê
pior resolução
melhor resolução
72
18
5/8/2015
Resolvendo a estrutura
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Resolvendo a estrutura
dados obtidos
ajuste
73
ajuste
74
Bioquímica: BIT903
Fundamentos da Estrutura de Proteínas:
Ligantes
Parte 4
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Introdução a Bioquímica: Biomoléculas
Proteína
não-aminoácidos:
Ignez Caracelli
75
ligantes
Julio Zukerman Schpector
São Carlos, 4 de maio de 2015
somente
aminoácidos:
parte proteica
76
19
necessários
Bioquímica: BIT903
Ligantes
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
5/8/2015
ocasionais
Ligantes ocasionais
não aparecem sempre com a
mesma proteína
exemplo:
toxina de escorpião
1SN1 (sem ligantes)
1SN4 (com ligante – íon acetato)
77
78
aparecem sempre com a mesma
proteína
exemplo:
ciclooxigenase-2 – grupo heme
exemplo:
http://www.ebi.ac.uk/pdbsum/
Bioquímica: BIT903
Ligantes necessários
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Ligantes e Proteínas
grupo heme
parte integrante da
proteína: cofator
anidrase carbônica – íon metálico Zn2+
exemplo:
lectina – açúcares (manose, lactose, galactose,..)
79
80
20
Ligantes e Proteínas
grupo heme
íons metálicos
2hbs
parte integrante da proteína:
cofator
BCT
W
Zn
Zn
His
His
82
Ligantes e Proteínas
Ligantes e Proteínas
compostos nucleotídeos
compostos nucleotídeos
parte integrante da proteína:
co-fator
FAD
Zn
83
anidrase carbônica: Zn
His
Bioquímica: BIT903
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
81
Bioquímica: BIT903
Proteinas com grupo heme:
Mioglobina
Hemoglobina
parte integrante da proteína:
Citocromo
cofator
Ciclooxigenase
IDO
TDO
iNOS, eNOs, nNOS
Catalase
etc.
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Ligantes e Proteínas
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
5/8/2015
inibidor (não é parte
integrante da proteína)
HXP
Zn
84
21
Ligantes e Proteínas
Ligantes e Proteínas
compostos nucleotídeos
compostos nucleotídeos
Bioquímica: BIT903
parte integrante da proteína
cofator
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
5/8/2015
FAD
parte integrante da proteína
co-enzima
NAD
Zn
Zn
85
86
Cofatores
substrato
Bioquímica: BIT903
ligante natural da proteína
(enzima): substrato
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Bioquímica: BIT903
Ignez Caracelli & Julio Zukerman Schpector
Ligantes e Proteínas
GSH-GSH
Zn
87
Cofator é um composto químico, a parte nãoprotéica ligada a uma enzima e necessária para a
catálise
cofator
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22
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Cofatores
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• Cofator + enzima = Holoenzima
Bioquímica: BIT903
Bioquímica: BIT903
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Cofatores
– catalicamente ativo
• Holoenzima – Cofator = Apoenzima
– catalicamente inativo
cofator
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Necessidades de cofatores (molécula não-proteíca)
atuando no processo:
• Grupos prostéticos:
– associados a enzimas covalentemente
(exemplo: grupo heme na ciclooxigenase, catalase, ...)
• Cofatores são geralmente metálicos: Íons
– Cu2+, Fe3+, Zn2+
(exemplo: grupo Fe3+ na Hemoglobina, Mioglobina,
Citocromo, anidrase carbônica)
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Bioquímica: BIT903
Podem ser moléculas orgânicas
ou
inorgânicas
Cofatores
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Bioquímica: BIT903
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Cofatores
Ion
Cupric
Ferrous or Ferric
Magnesium
Manganese
Molybdenum
Nickel
Selenium
Zinc
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Examples of enzymes containing this ion
Cytochrome oxidase
Catalase
Cytochrome (via Heme)
Nitrogenase
Hydrogenase
Glucose 6-phosphatase
Hexokinase
Arginase
Nitrate reductase
Urease
Glutathione peroxidase
Alcohol dehydrogenase
Carbonic anhydrase
DNA polymerase
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23
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algumas vezes são chamadas de co-substratos.
Bioquímica: BIT903
são pequenas moléculas orgânicas, nãoprotéicas que transportam grupos químicos
entre enzimas.
Glutationa Redutase
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Bioquímica: BIT903
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Coenzima
não fazem parte permanente da enzima.
coenzima  cofator.
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Bioquímica: BIT903
Bioquímica: BIT903
monômero
Glutationa Redutase
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Glutationa Redutase
FAD
GSSG
FAD
monômero
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GSSG
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Bioquímica: BIT903
cofator
substrato
Glutationa Redutase
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Bioquímica: BIT903
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Glutationa Redutase
cofator
GSSG
GSSG
substrato
FAD
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FAD
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substrato
GSSG
Bioquímica: BIT903
sítio ativo
Glutationa Redutase
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Bioquímica: BIT903
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Glutationa Redutase
sítio ativo
enzima homodimérica  500 aa / monômero
flavoproteínas: grupo prostético  FAD
substrato
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GSSG
100
coenzima: NADPH
25
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Bioquímica: BIT903
GR
GSSG + NADPH + H+  2 GSH + NADP+
Glutationa Redutase (GR)
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Bioquímica: BIT903
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Glutationa Redutase (GR)
enzima
GR
substrato
GSSG
cofator
FAD
coenzima
NADPH
produto
GSH
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Ciclo da Reação Catalítica da GR
a
cofator
(FAD)
ES-SE
tirosina 197
ligação dissulfeto
S-S
Bioquímica: BIT903
cisteínas do sitio
ativo do
monômero A
a
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Bioquímica: BIT903
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Ciclo da Reação Catalítica da GR
E-S-S-G
GSH
ES-SE
f
H+
GSH
NADPH
b
E-S-S-G  GS-
EH2 + NADP+
e
NADP+
c
1
0
3
Glu472’ =
Glu472B
His467’ =
His467B
EH2  G-S-S-G
EH2
d
GR = Glutationa Redutase
1
0
4
GSSG
adaptado de Voet, D. & Voet, J. G. Biochemistry. 2a.ed. John Wiley& Sons, Inc. New York. 1995. 1361 p
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Ciclo da Reação Catalítica da GR (1gre)
Ciclo da Reação Catalítica da GR (1gra)
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Cys A63
Cys A58
GSSG
SG1 GS
SG2
SG
1
0
5
Cys
A63
Cys
A58
SG1
GSH
SGH
GSH
1
0
6
Bioquímica: BIT903
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Exercício 4
A reação que ocorre pode ser assim resumida
GR
GSSG + NADPH + H+ ⟶ 2 GSH + NADP+
•Vamos comparar as moléculas
molécula
fonte
(organismo)
código enzima
substrato
cofator
coenzima
ligantes
resolução
1gra
1gre
1xan
3sqp
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