2.11: Reglas de Estructura de Proteínas
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La función de una proteína está determinada por su forma. La forma de una proteína está determinada por su estructura primaria (secuencia de aminoácidos). La secuencia de aminoácidos en una proteína está determinada por la secuencia de nucleótidos en el gen (ADN) que la codifica. La función de una proteína (excepto cuando está sirviendo como alimento) depende absolutamente de su estructura tridimensional. Varios agentes pueden alterar esta estructura desnaturalizando así la proteína.
- cambios en el pH (altera las interacciones electrostáticas entre aminoácidos cargados)
- cambios en la concentración de sal (hace lo mismo)
- cambios en la temperatura (las temperaturas más altas reducen la fuerza de los enlaces de hidrógeno)
- presencia de agentes reductores (romper los enlaces S-S entre cisteínas)
A menudo, cuando una proteína se ha desnaturalizado suavemente y luego se devuelve a condiciones fisiológicas normales de temperatura, pH, concentración de sal, etc., recupera espontáneamente su función (por ejemplo, actividad enzimática o capacidad para unirse a su antígeno). Esto nos dice que la proteína ha retomado espontáneamente su forma tridimensional nativa. Además, esta habilidad es intrínseca; no se necesitó ningún agente externo para que se replegara adecuadamente.
Sin embargo, existen enzimas que agregan azúcares a ciertos aminoácidos, y estos pueden ser esenciales para el correcto plegamiento. Estas proteínas, llamadas chaperonas moleculares, permiten que una proteína recién sintetizada adquiera su forma final de manera más rápida y confiable de lo que de otra manera lo haría.
Chaperones
Aunque la estructura tridimensional (terciaria) de una proteína está determinada por su estructura primaria, puede necesitar ayuda para lograr su forma final.
- A medida que se sintetiza un polipéptido, emerge (primero N-terminal) del ribosoma y comienza el proceso de plegamiento.
- Sin embargo, el polipéptido emergente se encuentra rodeado por el citosol acuoso y muchas otras proteínas.
- A medida que aparecen los aminoácidos hidrófobos, deben encontrar otros aminoácidos hidrófobos con los que asociarse. Idealmente, estos deberían ser propios, pero existe el peligro de que se puedan asociar con proteínas cercanas en su lugar, lo que lleva a la agregación y a que no se forme la estructura terciaria adecuada.
A pesar de la importancia de las chaperonas, la regla aún se mantiene: la forma final de una proteína está determinada por una sola cosa: la secuencia precisa de aminoácidos en la proteína. Y la secuencia de aminoácidos en cada proteína viene dictada por la secuencia de nucleótidos en el gen que codifica esa proteína. Por lo que la función de cada una de las miles de proteínas en un organismo es especificada por uno o más genes.