Las proteinas vistas desde la Fisica:

1. Las proteinas vistas desde la Fisica:

2. Las proteinas son estructuras moleculares • ‘diseñadas’ para realizar innumerables funciones • dentro de las celulas: • Catalizadores • Elementos de estabilidad y fuerzas mecanicas • Reconocimiento y anclaje de otras moleculas • Auto-ensamblaje de estructuras moleculares • Nano-maquinas • ...

3. Estructura primaria: Cadena de 102 a 103 eslabones combinando 20 de tipos de aminoacidos, unidos por un fuerte enlace covalente

4. Estructura primaria: Cadena de 102 a 103 eslabones combinando 20 de tipos de aminoacidos, unidos por un fuerte enlace covalente

5. Tan solo una minuscula fraccion (<105) de las posibles sequencias ( >10400 ) de aminoacidos es una proteina “nativa”, codificada por un gen y fabricada en una celula. ¿Qué tienen de peculiar esas secuencias?

6. Tan solo una minuscula fraccion (~105) de las posibles sequencias ( >10400 ) de aminoacidos es una proteina “nativa”, codificada por un gen y fabricada en una celula. ¿Qué tienen de peculiar esas secuencias? Se pliegan, como resultado de las interacciones laterales entre eslabones (acumulacion de enlaces debiles) formando estructuras bastante rigidas

7. Insulina

8. Proteina del veneno de una serpiente

10. Estructura secundaria: motivos basicos basados en los pleagmientos naturales de los enlaces peptidicos

11. Helices-a

12. Laminas-b

13. Estructura terciaria: Combinaciones de helices, laminas, con giros, inversiones,...

14. Proteina FtsZ

15. ¿ Por que es importante como se pliega una proteina? El plegamiento de las cadenas y determinan las interacciones de las proteinas entre si y con otras macromoleculas, a traves de establecer su FORMA:

16. ¿ Por que es importante como se pliega una proteina? El plegamiento de las cadenas y determinan las interacciones de las proteinas entre si y con otras macromoleculas, a traves de establecer su FORMA:

17. Debiles interaciones van der Waals o polares (hidrofobicas-hidrofilicas )entre las superfies se amplifican hasta dar energias del orden de kT si las formas son complementarias:

18. Debiles interaciones van der Waals o polares (hidrofobicas-hidrofilicas )entre las superfies se amplifican hasta dar energias del orden de kT si las formas son complementarias:

19. Debiles interaciones van der Waals o polares (hidrofobicas-hidrofilicas )entre las superfies se amplifican hasta dar energias del orden de kT si las formas son complementarias:

20. Debiles interaciones van der Waals o polares (hidrofobicas-hidrofilicas )entre las superfies se amplifican hasta dar energias del orden de kT si las formas son complementarias:

21. Debiles interaciones van der Waals o polares (hidrofobicas-hidrofilicas )entre las superfies se amplifican hasta dar energias del orden de kT si las formas son complementarias:

22. ¿Se puede predecir la forma a partir de la secuencia? Eso permitiria traducir el genoma de una especie en un catalogo real de sus proteinas como estructuras macromoleculares Aprender a ‘leer funcionalmente’ los genomas The billion dolars question!

23. La estructura primaria de las proteinas, codificada en el ADN ha sido seleccionada para producir las estructuras secundaria yterciaria robustas y utiles al metabolismo Cadenas aleatorias de aminoacidos, sistetizadas artificialmente, no tienen en la mayor parte de los casos un plegamiento bien definido

24. ¿Cuáles se pliegan?Diferencia entre una proteina (natural) y un polimero aleatorio de aminoacidosPaisaje y dinamica de plegamientoPlegamiento espontaneo vs. inducido Conformaciones rigidas vs. flexibles ...

25. Estructura cuaternaria: • Las proteinas son ‘piezas’ auto-ensamblables • Filamentos, valvulas, motores,... • ¿Cómo se ensamblan? • ¿Cómo actuan esas estructuras?

26. Filamentos de proteinas Aparecen en todas las celulas eucariotas haciendo diversas funciones El ejemplo mas estudiado es la tubulina (a-b) que forman los microtubulos: Cilindros con estructura periodica helicoidal, con una vuelta completa cada 13 monomeros.

27. Los microtubulos: • Son una parte esencial del citoesqueleto • Actuan como railes para las kinesinas • Forman cilios y flagelos • Forman los asteres en la mitosis

31. Estas tareas son tan vitales que la tubulina es una de las proteinas mas conservadas (con menos mutaciones) en las celulas eucariotas. ¿Cómo consigue una misma ‘pieza’ llevar a cabo tareas tan variadas?

32. La tubulina tiene actividad GTPasa: Hidroliza el GTP para formar GDP

33. la formacion • el crecimiento • la disolucion • de los microtubulos es un proceso mas versatil (complejo) que una • cristalizacion

34. La forma ‘activada’ de la tubulina esta asociada al GTP • Esa forma activada ‘cristaliza’ rapidamente, con las moleculas de GTP en el sitio de enlace entre las proteinas • Ese enlace cataliza la hidrólisis del GTP a GDP • El enlace se debilita con la molecula hidrolizada • Con ese enlace debil, los extremos del tubo son inestables, pero el interior se mantiene

35. Monomeros+GTP Crecimiento por incorporacion de monomeros+GTP al extremo Hidrólisis GTP a GDP Tubulo con GDP

36. Fluctuaciones en el frente de crecimiento respecto del frente de hidrólisis Tubulo con GDP

37. Fluctuaciones en el frente de crecimiento respecto del frente de hidrólisis Tubulo con GDP

38. Fluctuaciones en el frente de crecimiento respecto del frente de hidrólisis Monomeros+GTP Tubulo con GDP

39. Fluctuaciones en el frente de crecimiento respecto del frente de hidrólisis Monomeros+GTP Tubulo con GDP

40. Fluctuaciones en el frente de crecimiento respecto del frente de hidrólisis Tubulo con GDP

41. El frente de hidrólisis llega al extremo Tubulo con GDP

42. catastrofe de disolucion Monomeros+GDP Tubulo con GDP

43. catastrofe de disolucion Monomeros+GDP Tubulo con GDP

44. catastrofe de disolucion Monomeros+GDP Tubulo con GDP

45. catastrofe de disolucion Monomeros+GDP Monomeros+GTP

46. Las secuencias de: Crecimiento gradual + Disolucion catastrofica (subita) controladas por las concentraciones de GTP/GDP y por estabilizadores de los extremos, permite que la tubulina actue de formas diversas mediante las señales bioquimicas adecuadas.

47. Ecuacion maestra para la distribucion de tamaños de las caperuzas no hidrolizadas:

48. Crecimiento Difusion

49. Fragmentacion

50. Predicciones cuantitativas en funcion de unos pocos parametros (dependientes de las condiciones bioquimicas) Velocidad media de crecimiento de las zonas no hidrolizadas Dispersion tipica de ese crecimiento Probabilidad de hidrólisis interna (fragmentacion de la capucha)