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.
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.