Introdução a Bioquímica:
Biomoléculas
Aula 6
Estruturas Secundária,Terciária e
Quaternária de Proteínas
Ignez Caracelli
Julio Zukerman Schpector
BioMat – DF – UNESP/Bauru
LaCrEMM – DQ – UFSCar
Bauru, 15 de setembro de 2008.
1
Estrutura Primaria até Quaternária
folha 
primária
hélice 
secundária
terciária
Interações e Estrutura Terciária
Entre as interações a serem consideradas temos
as estruturas específicas que resultam de
interações de longo alcance:
interações eletrostáticas
ligações de hidrogênio (OH, N H, S  H)
interações hidrofóbicas
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
Interações e Estrutura Terciária
ligação
iônica
ligação de
hidrogênio
interações de van der Waals entre
átomos em contacto (em preto)
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
I. Interações iônicas (exterior)
Formadas entre duas cadeias laterais de aminoácidos
carregados:
negativos (Glu, Asp);
positivos (Lys, Arg, His).
•São interações dependentes de pH (pKa).
•Lembrar que os pKs no interior de uma proteína podem
ser diferentes daqueles do aminoácido livre.
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
II. Ligações de hidrogênio (interior e exterior)
Aparecem entre as cadeias laterais, backbone, água;
Aparecem com cadeias laterais dos aminoácidos
carregados: Glu, Asp, His, Lys, Arg;
Aparecem com cadeias laterais dos aminoácidos polares:
Ser, Thr, Cys, Asn, Gln, [Tyr,Trp]
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
II. Ligações de hidrogênio (interior e exterior)
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
Ligações de hidrogênio em estrutura terciária
H
HO
CH2
N
HN
H
CH2
S,T
HO CH
R
H
H
K
N CH2
H
C,M
CH2
S
H
H
R
N
H
C
NH
R
NH2+
O
E,G,N,Q
C
H
H
R
O
N C
H
N,Q
Y
III. Interações hidrofóbicas (interior)
Formam-se entre cadeias laterais de resíduos não-polares:
Alifáticos: Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Met
Aromáticos: Phe,Trp, Tyr
Formam-se clusters de cadeias laterais, mas não há o
requerimento para uma orientação especifica como ocorre
com a ligação de hidrogênio;
O interior da proteína fica distante da água;
São não-dependentes do pH.
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
IV. Ligações dissulfeto (intracadeias e intercadeias)
São formadas entre os resíduos de cisteínas:
CysSH + HSCys  CysSSCys
São catalisadas por enzimas especificas, e agente
oxidantes;
Restringem a flexibilidade da
proteína.
Caracelli &Zukerman-Schpector,. Introdução à Biofísica Estrutural -EdUfSCar, 2006.
A Estrutura das Proteínas
presença ou não de um grupo prostético
proteínas simples e proteínas conjugadas
holoproteína = apoproteína + grupo prostético
(grupo prostético ex: FAD, Fe, Grupo heme, etc)
presença ou não de subunidades
proteínas monoméricas e proteínas oligoméricas
ex: 2 monômeros iguais – homodímero
ex: 2 monômeros diferentes – heterodímero
estrutura global
proteínas fibrosas e proteínas globulares
QUIMOTRIPSINA – serino-protease
1.A estrutura 3-D de uma
proteína é determinada
por sua seqüência de
aminoácidos.
2. A função de uma
proteína depende de sua
estrutura.
3. Cada proteína tem uma
estrutura única.
QUIMOTRIPSINA – serino-protease
catalisa hidrólise de
ligações peptídicas
tríade
catalítica
Estado Nativo
As proteínas tem uma conformação
específica, o arranjo espacial dos átomos.
As proteínas na sua conformação
funcional e enovelada estão em seu estado
nativo.
1 seqüência × 2 enovelamentos
Interconversion between two unrelated protein folds in the lymphotactin
native state
Tuinstra, Peterson, Kutlesa, Elgin, Kron & Volkman (2008)
www.pnas.orgcgidoi10.1073pnas.0709518105
Estrutura Terciária das Proteínas
interações de
van der Waals
e hidrofóbicas
ligação de
hidrogênio
ligação
dissulfeto
“esqueleto”
polipeptídico
ligação
iônica
Estrutura supersecundária - motivos
Há padrões comuns no enovelamento das proteínas chamados
de motivos.
Os motivos são encontrados em várias proteínas de função
diversa.
Uma proteína pode conter vários motivos estruturais
diferentes.
Estrutura supersecundária - motivos
A estrutura de cada proteína é totalmente
diferente ou há motivos comuns?
Há padrões comuns de enovelamento da cadeia
polipeptídica na maioria das proteínas.
Exemplos: -hélice
folhas-
Estrutura supersecundária
combinações de elementos de estrutura
secundária (hélices  e fitas )
caracterizam classes de proteínas
Estrutura supersecundária SCOP
SCOP (Structural Classification Of Proteins)
Estrutura supersecundária - Motivos
Estrutura supersecundária - motivos
Estrutura supersecundária - motivos
Estrutura supersecundária - motivos
Estrutura supersecundária - motivos
Estrutura supersecundária
somente α
Estrutura supersecundária
somente β
Estrutura supersecundária
α/β
Estrutura supersecundária
α+β
Estrutura supersecundária
Domínios estruturais
domínio
pequeno
NADPH
domínio
grande
Estrutura terciária das proteínas
As proteínas se enovelam em estruturas globulares
e excluem H2O de seu interior.
Em geral:
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
Estrutura Quaternária de Proteínas
Algumas
proteínas
formam
agregados
de 2 ou mais
subunidades.
Estrutura Primaria até Quaternária
folha 
primária
hélice 
secundária
terciária
quaternária
Estrutura Quaternária de Proteínas
Razoes para múltiplas subunidades:
1. cooperatividade
exemplo: Hb liga O2 cooperativamente.
2. função catalítica
exemplo: HMG-CoA reductase  dímero
3. síntese
exemplo: groEL chaperonina tem 14 subunidades
(a proteína é muito grande para ser sintetizada
sozinha.
Estrutura Quaternária de Proteínas
Estrutura Quaternária de Proteínas
Estrutura Quaternária de Proteínas
Estrutura Quaternária de Proteínas
Estrutura Quaternária de Proteínas
Capsídeo de poliovirus (simetria icosahedral), 30 nm diâmetro
Estrutura Quaternária de Proteínas
Tobacco mosaic virus (300 nm x 18 nm), simetria helicoidal
Diagramas - Motivos
Diagramas – Motivos/Topologia
helice
Motivos
Hairpin
Motivo: Helix-Loop-Helix (H-L-H)
Motivo EF-Hand H-L-H
B/T- Figure 2.13
Motivo Chave-grega
Estruturas × PDB
Estruturas × PDB
total de estruturas 3D
Estruturas × PDB
total de estruturas 3D – raio X
Estruturas × PDB
total de estruturas 3D – NMR
Estruturas × PDB
total de estruturas 3D –microscopia eletrônica
Estruturas × PDB
total de estruturas 3D –microscopia eletrônica
1dgi
1gw7
Estruturas × PDB
total CATH – topologias
Estruturas × PDB
total CATH – superfamilias-topologia/ano
Estruturas × PDB
total SCOP – enovelamentos
Estruturas × PDB
total SCOP – superfamilias/ano