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BF II | Filipa Barros
LL:BQ APONTAMENTOS DE BIOFSICA II
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Fundamentos de Estrutura de Protenas
Classes de protenas
Definio estrutural Globular: dobras complexas, forma irregular e estrutura terciaria; Fibrosas: extendidas, dobras simples, geralmente proteinas estruturais
Definio funcional
Enzimas: aceleram reaces bioqumicas, possuem actividade cataltica Estrutural: formam estruturas biolgicas, servem de suporte e proteco
(ex: colagnio e elastina)
Transporte: carregam substncias bioquimicamente importantes. Ligam-see transportam molculas de um rgo para outro.
Definio da localizao celular:
Membrana: em contacto direto com a membrana, geralmente insolveis em gua.
Solveis: solveis em gua, podem estar em qualquer lado.
Exemplificaes:
Protenas fibrosas
Tm normalmente uma forma cilndrica, sendo na maioria
protenas com funes estruturais ou de armazenamento, sem
actividade cataltica.
Tendncia a formar agregados, por possurem grupos hidrofbicos
na sua superfcie.
As suas estruturas primrias (sequncia de 3 aminocidos) so
pouco diversificadas; existem frequentemente repeties de trechosda sequncia ao longo da cadeia polipeptdica. Como consequncia
encontram-se estruturas secundrias caractersticas, como a formao de uma hlice
tripla no colagnio.
Colagnio- protena mais abundante nos vertebrados. As
suas fibras so grande poro dos tendes e da pele. Alfa-
hlices do colagnio fazem uma triple hlice conferindo-lhe
uma estrutura forte e flexvel.
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Fibrona- fazem a seda que as aranhas produzem, que mais forte que ao. As
propriedades suave e flexvel provm da estrutura beta.
Queratina- insolvel e forte. Presente no cabelo e unhas. A sua estrutura advmdas alfa-hlices que fazem cross-linking por pontes dissulfureto.
Protenas globulares
Grande importncia em vrios papis biolgicos. Incluem:
Motilidade celular: protenas ligam-se para formar filamentos quepermitam o movimento.
Catlise orgnica em reaces bioqumicas- enzimas Reguladoras- hormonas, factores de transcrio Membranares- marcadores MHC, canais proticos, gap junctions Defesa contra agentes patognicos- toxinas, anticorpos.. Transporte e reserva- hemoglobina e miosina
Enzimas
Catalase acelera a quebra do perxido de
oxignio (H2O2)-um produto txico de reacesmetablicas- em gua e oxignio.
Esta reaco extremamente rpida pois a
catlase baixa os nveis de energia necessrios
para iniciar o processo.
Aminocidos:
Polares No polares; no carregados Carregados negativamente Carregados positivamente
>Grupos R polares carregados, geralmente mapeiam a superfcies em protenas
solveis.
>Grupos R no polares tendem a ser enterrados nos ncleos de protenas solveis
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Alguns grupos R podem ser ionizados:
Alguns grupos R podem ser modificados:
Um cido carboxlico condensa com um grupo amino com a libertao degua. A sequncia de aminocidos designada estrutura primria;
Protenas so polmeros lineares de aas; Ligao peptdica e planar; A ressonncia restringe o numero de conformaes nas protenas- as
rotaes das cadeias esto restritas ao e ao .
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Interaces que estabilizam as estruturas
Covalentes:
Van der Waals (atrao eletrica fraca) Hidrofbicas (clustering de grupos no polares) Pontes de Hidrognio ( involve trs tomos: dador; aceitador e um H ligado ao
dador
No-covalentes:
Pontes dissulfuretoUnidades estruturais bsicas:
Hlice Alfa
o oxignio do carbonil do resduo iforma uma ponte de hidrog+enio com
a amida do resduo i4;
embora cada ponte de hidrognio +erelativamente fraca po isolado, a soma
das pontes de hidrognio numa hlice
torna-a bastante estvel
A propenso de um pptido paraformar uma hlice alfa tambm
depende da sua sequncia
Folha Beta
os oxignios carbonis e amidasformam pontes de hidrognio;
Turns ou voltas; permitem que oesqueleto da proteina faa voltas
abruptas;
A propenso de um pptido para formar -turns depende da sua sequncia.
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Difraco de raios-X de cristais de macromolculas
1. Para que serve?Obter modelos tridimensionais da estrutura de macromolculas a um nvel atmico.
A maior parte das estruturas 3D de macromolculas foram obtidas por 3 mtodos:
Cristalografia (80%) NMR (16%) teoricamente (previso) (2%)
2. O que so cristais e porque so necessrios?Nos cristais existem repeties exactas do mesmo
motivo simtrico. Ao contrrio do que acontece em
soluo, as molculas num cristal esto dispostas de
um modo ordenado: regular, simtrico e que se
repete.
3.
Porque se utilizam raios-X e no uma radiao com outro comprimento de onda?
Como o comprimento da ligao covalente tpica de 0,12nm, uma resoluo atmica significaver dois tomos separados por esta distncia como objectosdistintos.
Uma ligao covalente C-C tem comprimento 1,2 A = 0,12 nm. Osraios X tm comprimento de onda na gama dos 10-10; com adifraco podemos ver a distncia entre dois tomos de umamolcula, mesmo para ligaes covalentes. Tem resoluosuficiente para observar os tomos.
4. Os raios-X so difractados por que partculas? Qual aimagem que obtemos da macromolcula?Algumas implicaes.
Difractadas pelos electres (carga: massa)
Obtemos mapas de densidade electrnica: o mapa de densidade electrnica
interpretado encaixando-o nas peas de uma cadeia polipeptdica como grupos
peptdicos com estereoqumica conhecida como grupos peptdios e anis aromticos.
A densidade electrnica projectada num ecr em combinao com uma parte da
cadeia polipeptdica numa orientao arbitrria. A unidade da cadeia polipeptdica
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pode depois ser rodada e transladada relativamente densidade electrnica ate que se
encontre uma boa correspondncia.
Hidrognios Carbonos e Oxignios (cadeias laterais de Asp, Gln e Thr ?)
Limitaes:
- so necessrios cristais
- necessrio protenas
-influencia de foras cristalinas
- mdia especial e temporal
Vantagens:
-cristais proteicos tm uma elevada percentagem de gua;
-posies atmicas e consequentemente viso 3D da estrutura molecular
-estrutura conduz a novas experiencias
5. O que se faz como o modelo obtido?Qualidade: verificar a resoluo e verificar factores de R e Rfree
Colocao do Ficheiro no PDB
6. O que se pode fazer com os modelos obtidos por outros investigadoresPyMol
RasMol
No laboratrio
1. Fazer crescer os cristais (mtodos de difuso que faam variar a solubilidade daprotena):
i. Comear com protena pura;ii. Criar uma soluo supersaturada;
iii. Esperar.
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Cristalizao por difuso devapor: Volume do
reservatrio 1mL; Volume da
gota 2 L
O processo de cristalizao normalmente lento, consideram-se a protena inicialmente numa
regio abaixo da curva de solubilidade, devemos aumentar a concentrao salina, ou de
protena, de modo a leva-la zona de supersaturao de forma lenta.
Teremos as molculas da protena prximas umas das outras, o que, num caso favorvel
promovera o aparecimento dos primeiros ncleos cristalinos
Esses microcristais serviro de base para o crescimento de
cristais maiores, adequados para experiencias de difraco de raios X
Cristalizao por difuso de vapor
Na cristalizao de protenas podemos variar a forma de acomodar a
gota de cristalizao: gota suspensa (como na imagem), gota sentada
ou gota sandwich.
Tal variao permite modificaes nas condies de difuso do vaporde gua da gota para o poo, que ode favorecer o aparecimento de
protenas.
2. Medir difraco;No detector gera-se um padro de difraco:
Conjunto de pontos de difraco dispostos de forma regular: Indexao (hKL): medir a intensidade e definir a direco da radiaodifratada;
D informao sobre: clula unitria, resoluo e arranjo dos tomos na clulaunitria.
3. Solvatar as fases e refinar as estruturas:
Fonte de raios-X, s com um. Cristal e receptor.
padres de difraaodiferentes para cada angulo
do cristal
obtem-se uma serie de pontos
e cada mostra um angulo dedifraao. Cada ponto
indexado com 3 pontos (hKL)e mede-se a intensidade.
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No processo de refinamento, o modelo alterado de modo a minimizar a diferena
entre as amplitudes observadas experimentalmente para a difraco e aquelas
calculadas para um cristal hipottico contendo o modelo.
O factor R o procedimento matemtico que melhora o ajuste dos dados
experimentais de difraco e os dados de difraco tericos que podem ser calculados
a partir de qualquer modelo obtido. Diferena, sendo 0,00 acordo exacto e 0.59 total
diferena, portanto:
0,15
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Interferncia de Onda
A intensidade tambm varia conforme a fase de cada uma das ondas, uma vez que existem 3
tipos de interferncia de ondas:
Interferncia construtiva: as duas ondas esto em fase (mesma fase) Interferncia destrutiva: as duas ondas no se encontram em fase (fases opostas) Parcialmente em fase: existe interferncia construtiva, mas no em tao grande
extenso
Difrao
Tendncia que as ondas de luz tem de se dobrar,
contornando obstculos. o fenmeno que ocorre com as
ondas electromagnticas quando elas passam por um orifcio
ou contornam um objecto cuja dimenso da mesma ordem
de grandeza que o seu comprimento de onda
Lei de Bragg
Explica porque as faces clivadas de cristais reflectem feixes de raios-X a certos ngulos
de incidncia().
Atravs desta lei possvel determinar s a direco da interferncia positiva
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Cada linha vermelha um comprimento de onda(l), maior que a linha preta:
Cada foto que difractado pelo angulo q de um plano B;
que est a uma distancia d do plano A que est em fase com cada foto difractado peloangulo q do plano A se:
entao: se ondas numa determinada direao se somam porque estao em fase, elas cancelam-se
segundo muitas outras direoes, dando origem a um padro de difrao comum srie de
pontos.
Protein Data BankPDB
O PDB um repositrio de cordenadas atomicas e outras informaoes que descrevem
as proteinas e outras macromoleculas importantes. Os biologos estruturais usam
metodos como a cristalografia por raio-X; espretoscopia NMR e microscopio crio-eletronica para determinar a localizaao de cada atomo relativamente a outra
molecula. Esta informaao depositada, avaliada e divulgada publicamente no PDB.
Contem dois tipos de informaao (ficheiros) para estruturas cristalinas:
- as coordenadas; inclui posioes atomicas para o modelo final da estrutura
- factores estrututrais; intensidade e fase dos pontos de raios-X no padrao
de difrao
Duas medioes importantes para a preciso de uma estrutura cristalografica so: a
resoluo e o valor de R.
Resoluo: mede a quantidade de detalhe observado nas informaoes experimentais
Valor de R: mede quo bem o modelo atomico est suporado pelos dados experientais
obtidos no ficheiro de estrutual
n=2d sin
= 2 sin
Mapa de densidade
estrutural
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A proteina purificada, colocada num campo magnetico forte e bombardeada com
ondas radio. Um conjunto de ressonancias podem ser analisadas assim chegamos a
uma lista de ncleos atmicos que estao perto uns aos outros, e que tambm nos
permite caraterizar a conformao local dos atomos que esto ligados. Esta lista
depois usada para construir o modelo da proteina que mostra a localizao de cadatomo. A tcnica actulamente limitada a pequenas ou medias proteinas, uma vez
que grandes proteinas apresentam problemas de picos sobrepostos no espetro NMR(
Ressonancia Magntica Nuclear).
A microscopia eletronica usada para determinar estruturas de grandes
complexos macromoleculares. Um raio de eletroes usado para imaginar a molecula
diretamente. Se as proteinas podem ser levadas a formar pequenos cristais ou se se
organizam simetricamente na membrana, a difraao eletronica pode ser usada para
gerar um mapa de densidade estrutural 3D (usando metodos semelhantes a difraaode raios-X). Se a molecula muito simetrica, como em alguns virus, so tiradas vrias
fotografias dando muitas perspectivas da molecula. As imagens alinham-se para extrair
a informao 3D.
Olhando para as estruturas
Informao proveniente do PDB;
Visualizaao da estrutura em si;
Ler os ficheiros de coordenadas;Potenciais desafios.Informaes dos PDB
A informao primria armazenada no PDB consiste em ficheiros coordenadosde molculas biologicas. Estes ficheiros tem uma listagem dos tomos de casa
proteina e a sua localizao 3D no espao. Esto disponveis em vrio formatos
(PDB, mmCIF, XML). Um ficheiro formatado de PDB inclui um cabealho com
um sumrio da proteina, citaoes, detalhes da soluao de estrutura seguida deuma seuqeuncia e uma longa lista de seus atomos e suas coordenadas. Este
ficheiro tambm contm observaoes experimentaos que so usadas para
averiguar estas coordenadas atomicas.
ATOMs e HETATMsUm fichiero tpico de PDB contm as coordenadas atmicas para proteinas,
molculas pequenas, ies e gua. Cada tomo inserido como uma linha de
informao que comea ou pela keyword: ATOM ou HEATM.
ATOM- usada para identificar proteinas ou cidos nucleicos
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HETATM- usada para identificar atomos de pequenas moleculas
Seguida desta keyword vai uma lista de informao sobre o tomo: nome,
nmero no ficheiro, nome e nmero do resduo a que pertence, uma letra para
especificar a cadeia, as suas coordenadas x,y,z, ocupncia e temperatura.
TemperaturaContudo, quando olhamos para as densidades de distribuioes eletrnicas, os
letroes normalmente tem uma distribuiao mais ampla do que seria ideal. Isto
deve-se vibrao atmica ou as diferenas entre vrias molculas do cristal. A
densidade eletronica observada inclui
uma mdia de todos estes pequenos
moviemntos, dando uma imagem
atmica ligeiramente suja.Estes movimentos e o seu borro
proveniente da densidade eletrnica
esto incorporados no modelo atmico
pelo valor de B ou factor de Temperatura. A quantidade de borro
proporcional magnitude do valor de B. valores a baixo de 10 do um modelo
atmico bastante bem definido. Valores acima de 50 indicam que o atmo
mexe-se tanto que se v pobremente.
Valores altos de temperatura-grandes movimentos- so pintados de vermelho
e amarelo; valores baixos so azuis (usualmente o interior azul e o exterioramarelo)
Ocupncia e conformaes mltiplasCristais macromoleculares esto compostos por vrias molculas organizadas
num arranjo simtrico. Em alguns cristais, h ligeiras diferenas entre estas
molculas. Por exemplo, uma cadeia lateral na superfcies pode balanar entre
vrias conformaoes, ou um substrato pode ligar-se em em duas orientaes
num mesmo centro activo; ou um
io metlico pode apenas ligar-se a
algumas dessas molculas. Quando
os investigadores constroem o
modelo atmico destas
propores, podem utilizar a ocupancia para estimar a quantidade de cada
informao que observada no cristal. Para a maioria dos tomos o valor da
ocupncia um valor dado igual a 1, indicando que cada tomo encontrado
em todas as molculas do cristal no mesmo lugar. Contudo, se um io metlico
s ligado a metade das molculas no cristal, o investigador pode otorgar uma
ocupncia de 0,5 para o ficheiro PDB estrutural deste tomo.
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Ocupncias tambm so frequentemente usadas para identificar cadeias
laterais ou ligandos que so observados em mltiplas conformaoes.
O valor da ocupancia usado para indicar a frao de molculas que tem cada
conformao. Dois ou mais valores so registados de modo a que as ocupancias
fracionais sumem 1.
Visualizao de estruturasTrs tipos de diagramas:
-Wireframe- -Spacefilling- -Backbone and ribbons-
Potenciais desafiosMuitas estruturas, em particular aquelas determinadas por cristalografia, s
incluem informaao sobre parte unidade biologica funcional. Por sorte, os PDBpodem ajudar com isto; muitas entradas so pores que faltam numa experincia.
Estas incluem estuturas que incluem so posioes de carbonos alfa, estruturas com
loops em falta, estruturas de dominios individuais, ou subunidades de uma
molcula maior. Alm disso, a maioria das estruturas de cristalografia no tem
informao sobre tomos de hidrognio.
Unidade biolgica
Uma unidade cristalina assimtrica pode conter: uma unidade biolgica, umaporo da unidade biolgica ou mltiplas unidades biolgicas.
Hemoglobina, uma molcula com quatro cadeias proteicas (dois dimeros alfa-
beta):
->unidade assimetrica com uma juno biologia. A entrada 2hhb contem uma
molcula de hemoglobina (4 cadeias) em unidade assimetrica.
-> unidade assimetrica com uma poro de juno biolgica. A entrada 1hho
contm metade de uma hemoglobina (duas cadeias) na unidade assimtrica. Umeixo cristalografico de duas dobras gera as outras duas cadeias da hemoglobina.
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-> unidade assimetrica com mltiplas junes biologicas. A entrada 1hv4 contm duas
molculas de hemoglobina (8 cadeias) na unidade assimtrica
Coordenadas em falta
Carbono alfa. Ex: estrutura do KscA potassium channel(PDB entry 1f6g)
Loops e tails em falta: a estrutura da protease SIVrevelada sem o seu centro activo (PDB entry 1az5)
tinha dois loops que eram demasiado flexveis
para serem vistos na experincia. Quando a
proteina foi cristalizada com inibidores, contudo,os loops adotaram uma estrutura estvel que
pode ser vista (PDB entry 1yti).
Fragmentos e domniosVrias proteinas grandes, especialemente protenas com muitas partes
movveis, tem sido impossveis de cristalizar como um todo. Nestos casos,os invetigadores cortam a proteina em pedaos maleveis e depois
decifram a estrutura de cada pea. Para ser obsverda a protena num todo
os pedaos so organizados na devida orientao.
Porque h atomos de hidrognio?Estas duas estruturas de insulina foram desvendadas por varias
tcnicas experimentais diferentes. A que est no topo (pdb entry
2ins) obteve-se atravs de cristalografia de raios-X, que no d
informao sobre a posiao dos H. A que est em baixo (PDB
entry 2hiu) foi por estroscopia NMR e inclui as coordenadas do H.
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DNA
Em fibras no-cristalinas as moleculas longas e fibrosas esto
arranjadas paralelamente umas s outras mas cada molcula
toma uma orientao aleatria volta do eixo-c.
Difrao de uma hlice: primeiro descrita por Francisc Crick
e aplicada para determinar a estrutura do DNA.
3 princpios fundamentais a difrao:
o Perodo da hliceo Raio da hliceo Distncia entre as base
A disperso ao longo de cada
linha feita a partir das
funes de Bessel, que depois
formam a caracterstica hliceem cruz.
Hlices de pequeno raio r
do a Bessel picos para
grandes valores de R em
espao recproco.
O padrao de difrao proveniente de uma hlice contnua, tem intensidade nula s
quando z = n / P. P mede a distncia escalada em extamente uma volta da espiral. A
distancia ao longo do meridiana da primeira meridional leyerline (sem contar a origem)d-nos 1/P.
DNA uma hlice simples que se repete em uma volta. Tem 10 pares de bases por
cada volta. O espaamento entre elas de 3.4 (i.e. p = 3.4 ) e o alcance dez vezes
superior(i.e. P = 34).
Para alm disso, o grande reflexo meridional que tem um espaamento de Bragg de
3.4, deve corresponder a 1/p, (sendo que o espaamento entre as bases de p = 3.4
). O grupo fosfato tem um raio de 7.5-8 . Estas informaes foram valiosas
ferramentas para deifinir os parmetros do modelo de Watson-Crick.
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NeurniosComo que os neurnios comunicam?
O axnio constitui a parte do neurnio que conduz um sinal
elctrico chamado potencial de aco.
Os neurnios gigantes de lula so os mais usados em experincias
devido ao ser tamanho ser bastante maior do que um neurnio de
mamfero.
Equao de Nernst
Relaciona a diferena de potencial com a diferena de concentrao em equilbrio.
e = carga do eletro
Z = valncia do io
k = constante de Boltzmann
T = temperatura
Ci (Co) = concentrao dentro (fora) membrana
Aplicao para o axnio de uma lula:
Io Fora (Mol/l) Dentro (Mol/l) potencial de Nernst
Na+ 150 15 0.0267 ln(150/15)= + 61.5 mV
K+ 5 150 0.0267 ln(5/150)= -90.8 mV
Cl- 125 10 -0.0267 ln(125/10) = - 67.5 mV
Vi - Vo = (kT/Ze) ln (Co/Ci)
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Porblemas com a equao de Nernst:
Considera apenas um nico io; Se vrios ies esto envolvidos, assume permeabilidade igual para todos; S se aplica a transporte passivo; Os ies migram independentemente uns dos outros.
1- No estado de repouso os canis de Na+ e K+ esto fechados;2- Na fase de despolarizao os canais de Na+ abrem;3- Na fase de repolarizao os canais de Na+ ficam inativos e os de K+ abrem ;4- Na fase de hiperpolarizao os canais de Na+ continuam inativos e os de K+
abertos.
Canal de potssio
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Equao de voltagem da membrana
Kirchoffs law: Ic= I Ca
INa = gmax, Nam3h(V- VNa)
Modelo de Hodgkin-Huxley
-Cm dV/dt = gmax, Nam3h(V-Vna) + gmax, K n4 (V-VK ) + g leak(V-Vna)
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Bomba de sdio/potssio
-Filtro seletivo, constituido pelos
tomos da cadeia principal;
- O que interage com os ies o
grupo carbonilo da cadeia
principal;
- Na bomba Na+/K+ os ies no
passam os dois ao mesmo tempo,
mas sim um de cada vez-
sequncial-ligam-se pelo mesmo
stio mas no passam ao mesmo
tmepo;
-A bomba sensvel ao potencial de membrana;
-Canais muito mais seletivos para o K+ do que para o Na+;
Conuduo da Ao de Potencial
i. Uma corrente local precede a aode potencail no citoplasma;
ii. Se a despolarizao suficientepara alcanar um thereshold o
potencial de ao iniciado;
iii. Uma nova fonte de circuito local gerada e assim, o potencial de ao
propagado. Conduo retrograda difcil uma vez que a membrana
refratria.
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Conduo em nervos mielinizados:
Nas ficbras nervosas dos vertebrados com diametro superior a 1 m, umabanha de mielina envolve o axnio, sendo que interrompida a cada 1mm;
Nestes intervalos-nodos de Ranvier- a membrana do axnio est emcontinuidade com o espao extracelular;
A mielina uma subtncia gordurosa que isola com muita eficincia amembrana nervosa do espao extracelular;
A mielinizao incrementa fortemente a velocidade de conduo do potencialde ao para um dimetro particular. Isto permite que vrias fibras sejam
contidas no mesmo nervo, resultando num dimetro de dimenses moderadas.
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Canais
Permeabilidade da
membrana
plasmtica
Modelos de transporte. Protenas transportadoras: activo e passivo; Canais: sempre
passivo.
Gradiente eletroqumico o efeito combinatrio do gradiente de concentrao e osseus potenciais de membrana.
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Ciclo da bomba Na+/K+
Parece existir uma sobreposio consideravel entre os resduos que coordenam o K+ e
o Na+ apoiando o modelo de transporte consecutivo no qual o Na+ libertado para o
lado extracelular em troca do K+ ser transportado para o citoplasma pela mesma
cavidade; alterando o modelo de acesso.
-A hlice Am10 termina com trs argininas,
tornando a rea a volta do terminal C na
membrana altamente eletropositiva
- Os agregados de arginina atuam como sensores
de voltagem que movem em resposta
despolarizao da membrana. Isto altera a relao
entreo C-terminal e o seu bolso de ligao com
consequncias na afinidade do Na+.
Canais inicos
-Seletividade e gated (abrem e fecham)
Exemplo: estrutura de um canal de K+ de uma
bacteria. Selectividade 10,000 fold sobre Na, embora
K+ 0.133nm, Na+ 0.095 nm
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Seletividade do canal de K+: oxigenios do grupo carbonil no filtro seletivo.
Anlises hidropticas e estudos topolgicos previram a presena de 6 alfa-hlices
transmembranares no canal voltage-gates de K+. O ncleo do canal consiste em 5&6
hlices e as intervenientes H5 segmento de cada uma das 4 cpias da protena.
Hlices de 1-4 funcionam como domnio sensvel
voltagem, com a hlice nmero 4 tendo um papel
especial na deteo da voltagem. Este domnio no
tem canais de K+ que no so sensveis voltagem.
Os canais de K+ so mais seletivos para o K+
comparativamente com o Na+.
O flitro seletivo que determina que catio pode
passar aravs do canal est localizado na parte mais estreita.
Estudo de mutaes sugerem que o segmento de H5 essencial para a seletividade do
K+. H5 inclui uma sequencia (Thr-Val-Gly-Tyr-Gly) encontrada em todos os canais de
K+, com apenas poucas alteres no processo evolutivo.
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A sequncia
caratestica do canal de
K+ (em preto) forma o
filtro seletivo na parte
mais estreita do canal.
Os ies de K+ unem-se
dentro do filtro seletivo
(rosa).
medida que o K+ entra no canal, as suas guas de hidratao so trocadas por
tomos de oxignio alinhados no filtro seletivo.
4 lugares de ligao de K+ do filtro seletivo so definidos por 5 anis de tomos de
oxigenio. Cada anel inclui 4 tomos de oxignio, um de casa subunidade. A maioria so
oxigenios de suporte da sequncia tpica. Cada K+ ligado interage com 8 tomos de
oxignio a medida que se coloca entre 2 dos anis de oxignio.
Io K+ a interagir com a parte perifrica do anel de
tomos de oxignio.
O arranjo dos tomos de O em redor de cada K+ no filtro
seletivo imita o arranjo de um io K+ hidratado.
A energia de barreira para a entrada e sada do K+
baixa.
Estruturas obtidas por raios-X, como a da imagem, que fazem uma mdia de vriascpias do canal, mostram K+ em todos os locais de ligao
Baseado em predies eletrostticas e outras evidncias, K+
assume-se que ocupa qualquer outro local de ligao, com
uma gua por cada local interveniente. K+ & H2O passam
alternadamente, em fila, atravs do canal. Quando um K+ se
liga a umma ponto do filtro de seletivo, outro K+ escapa-se
pela outra ponta.
Vista lateral, vista do espao
normal membrana extracelular
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7/28/2019 Sebenta BFII 1.pdf
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Deteo de Voltagem ( voltage sensing )
Anlise de mutaes mostram que resduos (+) na hlice #4 so essenciais para a
voltage gating. Na hlice #4 cada terceiro resduo Arg ou Lys e intervm emresduos que so hidrofbicos.
Potencial transmembranar decrescente causa que a
hlice #4 mude posio, resultando em mais das suas
cargas (+) estarem acessveis a fase aquosa fora da
clula.
Uma pequena gating current mesurvel a medida
que as cargas (+) se vo para fora.
Um mecanismo "ball & chain" de ativao tem sido postulado,
no qual o N-terminal de uma das quatro cpias do canal de
protenas entra do citosol para a membrana de modo a inibir o
fluxo.