Bien, en este... Tercer módulo, vamos a revisar brevemente la relación entre la estructura y la función de las proteínas. Como ya hemos visto anteriormente, la estructura tridimensional que tengan las proteínas es crucial para llevar a cabo la función que cumplen.
Hemos revisado que el sitio activo de las enzimas tiene una orientación bien definida, los aminoácidos que forman parte de él, de modo de interaccionar. Con el sustrato, por ejemplo, también hemos visto que algunas alteraciones en algunas proteínas, cambios de aminoácidos pueden provocar patologías. La estructura de una proteína determina su función. Y cambios en la estructura de una proteína pueden significar grandes diferencias en su función. En la siguiente diapositiva se ilustra...
La estructura primaria de una proteína, en este caso particular, es una ribonucleasa. La gracia de esta proteína es que fue una de las primeras proteínas a la que se le determinó la estructura tridimensional. Esta es la estructura primaria, los aminoácidos que están formando parte de la proteína y se ilustran con una en color los enlaces disulfuro. que estabilizan una estructura terciera de la proteína.
En la parte inferior de la diapositiva se ilustra un esquema de la estructura tridimensional de esta proteína. Vemos que hay porciones que tienen estructura de alfa hélice, aquí y acá, y por otro lado tenemos porciones que tienen estructura de beta plegada. Ahora, nosotros podemos alterar.
drásticamente la estructura de una proteína si la sometemos a diferentes condiciones ambientales. Por ejemplo, aumentos de temperatura pueden alterar las interacciones que ocurren entre los grupos R de la proteína. La presencia, por ejemplo, de agentes como detergentes también pueden alterar las interacciones entre los grupos R de los aminoácidos. Por otro lado, si nosotros tenemos puentes disulfuros, estos los podemos romper si los tratamos con agentes reductores, como uno muy conocido en los estudios en bioquímica es el mercato etanol. Y también si sometemos una proteína a agentes como solventes orgánicos o cambios bruscos de pH, pueden significar modificaciones de las interacciones entre los grupos.
químicos y con eso llevar a la desnaturación de las proteínas. Entonces las proteínas pueden perder su estructura nativa por la acción de calor y de agentes químicos, como ya hemos dicho. En esta diapositiva se ilustra un esquema de una proteína que está plegada, de acuerdo a cómo está presente dentro de las células, sin embargo si la sometemos...
a efectos de solventes orgánicos, calor o agitación, como se ha mencionado, estas proteínas pueden perder las interacciones que ocurren entre los grupos químicos y desnaturarse, es decir, desplegarse su estructura y con este cambio en la estructura se perderá la función de la proteína. Un hecho relevante es que estas proteínas podrían recuperar su estructura. si es que se someten a condiciones adecuadas.
Y este fue uno de los experimentos clásicos del análisis de las proteínas, que a partir de una proteína desnaturada se colocó en condiciones adecuadas y se recuperó la estructura y con esto se pudo determinar que la información para la estructura de la proteína estaba dada por... la secuencia de aminoácidos. Existen algunas proteínas particulares que tienen algunas propiedades especiales que las hacen muy relevantes, tanto desde el punto de vista clínico como desde el punto de vista de investigación en biología. Estas son las proteínas denominadas priones.
Las proteínas prionicas son proteínas que... forman parte del sistema nervioso central de los mamíferos y estas proteínas pueden estar entre dos conformaciones que están en equilibrio entre ellas. Una conformación que tiene un alto contenido de estructuras de alfa hélice y otra conformación que tiene un alto contenido de estructura beta. Normalmente estas proteínas están en equilibrio entre sí, pero el equilibrio está después.
hacia esta forma de alto contenido de estructura alfa. Pero bajo ciertas condiciones o con algunas mutaciones, este equilibrio se puede desplazar hacia esta otra formación que tiene un alto carácter de estructura beta. En esas condiciones, cuando hay una alta concentración de esta forma de la proteína, se forman especies de...
superposiciones de proteínas entre sí. Es decir, estas proteínas empiezan a empacar, particularmente a través de las estructuras beta, y forman fibras que miradas desde el costado se ven de esta manera. Cada una de estas representa una proteína de estas, y estas miradas desde la parte superior se ven como una fibra cilíndrica. Cuando estas proteínas están en estas condiciones, en el sistema nervioso central, forman aglomerados, que cuando se mira al microscopio, se ven como puntos, alta concentración de puntos que corresponden a estas fibras. Y esto se observa mucho en el mal de las vacas locas o en algunas otras enfermedades neurodegenerativas.
Entonces... En este caso lo que vemos es que un equilibrio entre dos conformaciones que se desplazan normalmente hacia una de ellas genera una patología en los mamíferos. Otro ejemplo de cómo la estructura de las proteínas determina su función está dado por el ejemplo clásico que se estudia en... en análisis de proteína, que es la relación estructural que existe entre la mioglobina y la hemoglobina.
Como ustedes probablemente han escuchado, la mioglobina y la hemoglobina son las proteínas que transportan el oxígeno en los mamíferos. La mioglobina está presente en los músculos y la hemoglobina está presente en los glóbulos rojos de la sangre. dos proteínas cumplen la misma función, transportar oxígeno dentro de los tejidos que les corresponde.
Sin embargo, su funcionalidad es diferente. Cuando uno hace un estudio de la saturación de estas proteínas por oxígeno, se encuentra con el siguiente tipo de gráfico. Si uno va aumentando la presión de oxígeno, cuando está en presencia de estas proteínas, puede ver que la mioglobina se satura hasta llegar a estar completamente saturada con oxígeno, siguiendo una curva que es esta hipérbola. Sin embargo, la hemoglobina, que es la proteína que lleva el oxígeno en la sangre, al someterla a las mismas presiones de oxígeno, sigue una curva que es esta otra, que es de tipo sigmoidal.
para alcanzar a saturarse completamente. Y como ven ustedes, el 50% de saturación de estas proteínas con oxígeno se alcanza a presiones de oxígeno muy diferentes, lo que es muy relevante desde el punto de vista fisiológico porque estas proteínas cumplen un papel importante en distintos tejidos. ¿A qué se debe esta diferencia en saturación de oxígeno de cada una de ellas? Se debe a que las proteínas mioglobina y hemoglobina tienen estructuras diferentes. La mioglobina es una...
Proteína que está formada por una sola cadena polipreptídica, que tiene un alto contenido de estructura alfa en su estructura. Y tiene un grupo hemo, que es el grupo al que se une el átomo de oxígeno. En cambio, la hemoglobina está formada por cuatro subunidades diferentes, son muy parecidas entre sí. Las estructuras alfa son muy similares, las subunidades alfa son muy similares a la mioglobina. Las subunidades beta son levemente diferentes y están ilustradas aquí en amarillo.
Cada una de estas subunidades tiene un grupo hemo y cada una, por lo tanto, puede unir oxígeno. La hemoglobina, entonces, está formada por cuatro subunidades que tienen una estructura... flexible, que a medida que van uniendo oxígeno van cambiando levemente su estructura hasta saturarse completamente con oxígeno y de esta manera uno puede explicar cómo la curva de saturación de esta proteína con oxígeno tiene una forma sigmoidal. En cambio, esta otra que tiene una sola subunidad tiene una forma... Entonces, con esto queremos ilustrar que la estructura de las proteínas es determinante para la función de las proteínas.