Seminarium 2

Białka i peptydy

Wiązanie peptydowe ma charakter częściowo podwójny, w układzie brak jest

swobody rotacji, co warunkuje komplanarność atomów C, O, N, H. Wiązanie powstałe

z udziałem grupy iminowej proliny charakteryzuje się zupełnym brakiem możliwości

rotacji względem azotu.

Peptydy ważne biologicznie:

Glutation ma nietypową budowę, składa się z glutaminianu, cysteiny i Glicyny.

Glutaminian wchodzi w wiązanie peptydowe swoją grupą gamma-karboksylową.

Glutation występować może w formie zredukowanej i utlenionej. Zredukowany ma

grupę –SH przy cys. Utleniony tworzy mostek disiarczkowy. Jest to niezmiernie ważne

w procesach oksydoredukcyjnych. Pozwala mu to między innymi na sprzęganie z

ksenobiotykami elektrofilowymi, prowadząc następnie do odszczepienia grupy

glutamylowej i glicynylowej oraz połączenia –NH2 Cys z grupą acetylową z acetylo-

CoA. Wskutek tego powstaje kwas merkaptopurowy, który jest wydalany z moczem.

Poza tym:

• Glutation może też rozkładać H2O2 w reakcji katalizowanej przez peroksydazę

glutationową.

• Utrzymuje Grupy –SH enzymów w stanie zredukowanym.

• Uczestniczy w transbłonowym transporcie aminokwasów w nerkach i jelitach

• Jest koenzymem wielu enzymów.

o Glioksylaz

o Dehydrogenazy aldehydu 3-fosfoglicerynowego

o Reduktazy askorbinianowej

o Reduktazy insulinowej

o Peroksydazy glutationowej

o Reduktazy glutationowej

• Jest antyoksydantem

Anseryna i karnozyna występują w mięśniach gładkich. Są to dipeptydy zbudowane

z beta-alaniny i histydyny. Anseryna jest Karnozyną zmetylowaną przy atomie

N pierścienia imidazolowego, co czyni ją najważniejszym związkiem etylującym

ustroju.

Występują w mięśniach i odgrywają rolę w mechanizmie skurczu, aktywując niezbędne

enzymy. Mają funkcję ATP-azy miozynowej.

Karnozyna potrafi helatować jony miedzi. Azot p. imidazolowego ulega łatwej

fosforylacji, stając się rezerwuarem fosforu dla szybkiej resyntezy ATP. Karnozyna

występuje w mm. Człowieka, a anseryna w mięśniach zwierząt o dużej aktywności

skurczowej.

Kwas pantotenowy jest witaminą grupy B. występuje powszechnie w pożywieniu,

dlatego jesgo niedoboru nie stwierdza się, poza rzadkim przypadkiem tzw. objawu

palących stóp u więźniów. Wchodzi w skąłd CoA.

Białka

Struktura I rzędowa; stanowi ją nierozgałęziony ciąg aminokwasów połączonych w.

peptydowymi.

Struktura 0II rzędowa może przyjmować dwie formy:

• Alfa-helisa- szkielet peptydowy jest skręcony o kąt phi -57o i kąt psi -47 o. NA

obrót helisy przypada 3.6 aminokwasu, czyli 0.54nm. Łańcuchy R

aminokwasów wystają na zewnątrz helisy. L-aminokway tworzą helisę

prawoskrętną.

Helisę

stabilizują

wiązania

wodorowe

między

tlenem

karbonylowym a wodorem N-H czwartej z kolei reszty aminokwasowej (skok 3.6,

czyli ok. 4). Prolina może być ulokowana tylko w pierwszym skręcie helisy,

albowiem biedactwo nie ma dodatkowego wodoru przy azocie z powodu swojego

pierścienia. Jeśli się pojawi, to wywoła zgięcie helisy, zgiąć helisę może też Gly, z

powodu rozmiaru, który podobno miał nie mieć znaczenia…

Helisy są amfipatyczne, gdyż grupy hydrofilowe i hydrofobowe układają się po

stronach przeciwnych (jedne do środka drugie na zewnątrz) co czyni je niezłym

budulcem dla kanałów błonowych.

• Struktura beta oglądana wzdłuż krawędzi przypomina (nie wiem komu)

harmonijkę. Szkielet peptydowy jest silnie rozciągnięty. Wiązania wodorowe

między tlenami karbonylowymi i wodorami N-H występują pomiędzy sąsiednimi

segmentami struktury. Mogą tworzyć równoległą kartkę, kiedy oda łańcuchy

biegną w jednym kierunku lub antyrównoległą, kiedy (SIC!) nie biegną w jednym

kierunku, tylko, niespodzianka!, w przeciwnych. Struktura beta nie jest do końca

płaska, lecz lekko skręcona.

• Pętle i zagięcia odnoszą się do krótkich segmentów łączących dwie struktury

drugorzędowe. Na przykład skręt beta obejmuje 4 aminokwasy i wykonuje zwrot

łańcucha o 180o. niektóre takie motywy zasługują na miano struktury

naddrugorzędowej.

O strukturze trzecio i czwartorzędowej wie każdy debil i stomatolog, więc

pomijam.

Fałdowanie białek.

Natywna konformacja białka wynika już z jego sekwencji aminokwasowej i musi

być termodynamicznie korzystna. Zwijanie do struktury drugorzędowej następuje

zaraz po wyjściu z rybosomy. Dzięki temu kolejne etapy zwijania dotyczą znacznie

mniejszej liczby elementów, gdyż są uzależnione od struktury drugorzędowej, a nie od

wszystkich aminokwasów po kolei. Siły hydrofobowe kierują regiony hydrofobowe do

środka białka, izolując się od rozpuszczalnika. Białko przyjmuje postać roztopionej

kuli, która stopniowo ulega formowaniu. Jeżeli uformowane białko „rozwiniemy” to w

warunkach laboratoryjnych odtworzenie jego struktury łatwo nie nastąpi, raczej białko

ulegnie wytrąceniu w postaci nieuporządkowanych agregatów. Żeby tak się nie stało w

komórce istnieją białka pomocnicze, ułatwiające fałdowanie. W zwijaniu łańcuchów

udział biorą czaperony, które reprezentuje Hsp70, osłaniające od rozpuszczalnika

elementy hydrofobowe nowopowstałego białka oraz Hsp60, funkcjonujące podczas

późniejszych etapów, mające od środka kształt orzecha włoskiego. Izomeraza

dwusiarczkowi dba z kolei o wytworzenie mostków disiarczkowych między

odpowiednimi resztami SH.

Wiązanie peptydowe z proliną może mieć formę cis i trans z powodu jej sztywności.

Wbrew pozorom białka mogą się w ch*j razy rozwijać i zwijać w ciągu swojego życia,

bez utraty właściwości. Dlaczego? Gdyż komórka to o wiele bardziej przyjazne

środowisko niż zimna wstrętna probówka z laboratorium i dba o to, by rozfałdowanie

nie prowadziło do całkowicie chaotycznej struktury. Ponadto Glutation może

redukować nieprawidłowe mostki disiarczkowe, pilnując struktury białka.

Priony

Choroby pionowe (scrapie, encefalopatie, choroba szalonych krów). Są to zaburzenia

konformacji białek, przenoszone wskutek zmian konformacji endogennego białka

komórki, co prowadzi do zmiany właściwości fizycznych. PrP, ludzkie białko

spokrewnione z prionami, jest glikoproteiną. W zdrowym organizmie jest to monomer

bogaty w helisy alfa. Patologiczna jego postać (PrPsc) powoduje przemianę postaci

zdrowej (PrPc) do postaci patologicznej. PrPsc obfituje w struktury beta, z

hydrofobowymi łańcuchami skierowanymi w stronę rozpuszczalnika, co powoduje

silną asocjację w nierozpuszczalne agregaty, odporne na proteazy.

Choroba Alzheimera

Nie będę zastanawiał się, czy lepiej piwo wylać, czy zapomnieć wypić. Niemniej

przybliżę sylwetkę wrednego niemca, który chowa staruszkom klucze do mieszkań.

Wszystkiemu winne jest nieprawidłowe zwinięcie łańcucha pewnego białka, β-

amyloidu. Przyczyna choroby nie jest wyjaśniona, ale wiadomo, że towarzyszą jej

włókniste wtręty i płytki starcze w mózgu. Zawierają one właśnie β-amyloid, który

wytwarzany jest wskutek proteolizy większego białka, nazywanego prekursorem

amyloidu.

Za

mediatora

zmian

konformacyjnych

β-amyloidu

uważa

się

apolipoproteinę E.

Talasemie są spowodowane przez defekty syntezy jednej z podjednostek

hemoglobiny. Spowodowana jest brakiem czaperonu AHSP.

Mioglobina i hemoglobina mają zbliżoną funkcję, ale występują między nimi

zasadnicze różnice:

• Hemoglobina jest tetrametrem, mioglobina ma pojedynczy łańcuch peptydowy.

• Mioglobina ulega nasyceniu przy niższym P i trudniej oddaje tlen, niż

hemoglobina.

Kolagen ze skryptu Birkner i Harpera

Antybiotyki a synteza białek:

• Streptomycyna wiąże podjednostkę 30S rybosomy prokaryota, hamując

inicjację i powodując błędy odczytu kodu.

• Tetracykliny wiążą 30S i hamują wiązanie aminoacylo-tRNA

• Chloramfenikol wiąże 50S rybosomu, hamuje transferazę peptydylową

• Erytromycyna wiąże 50S, hamuje translokację

• Puromycyna podobna do aminoacylo-tRNA, wiąże się z miejscem A rybosomu,

swój a grupą aminową z syntetyzowanym peptydem, hamując elongację

• Cykloheksamid wiąże DNA, uniemożliwia transkrypcję

• Aktynomycyna D wiąże DNA, uniemożliwia transkrypcję.