By Clasificación de las proteínas Puesto que no existe un sistema sencillo y universalmente satisfactorio de clasificación de proteínas, en la actualidad persisten en uso varios sistemas de clasificación de las proteinas mutuamente contradictorios. Los sistemas que han evolucionado con los años para la clasificación de las proteínas son en la actualidad de valor comparativamente limitado en términos de su competencia de estos sistemas y de los términos usados particularmente en el laboratorio clínico dicta, sin embrago una consideración breve en un texto orientado al uso medico.
Las ue se describen adelante con características sobresalientes de los sistemas de clasificación de las prote[nas basados en su solubilidad, forma, función, propiedades físicas y estructura tridimensional. OF8 p Solubilidad Un sistema de clasifi en 1907 — 1908, toda en bioquímica clínica. la s bilidad que se creó nte, en particular ión entre las clases no son rigurosas. Por ejemplo, no se puede hacer una distinción clara entre las albuminas y globulinas únicamente en base a sus solubilidades en agua o en soluciones salinas.
Las globulinas, por lo tanto, se subdividieron en seudoglobulinas, que son rancamente solubles en agua y euglobulinas que son insolubles en agua exenta de sales. Forma general Pueden distinguirse dos extensas clases de prote[nas en base de sus proporciones axiales (la relación entre amplitud y longitud). Las proteínas globulares tienen proporciones axiales menores de 10 y lo general no excede de 3-4. Se caracterizan por estar plegadas en forma compacta compacta y con las cadenas polipeptidicas enrolladas.
Los ejemplos incluyen insulina, albuminas y globulinas y numerosas enzimas. Las proteína fibrosas tienen proporciones axiales mayores de 10 y se caracterizan porque sus cadenas olipeptídicas o sus grupos de cadenas están enrollados en una espiral o hélice y poseen entrecruzamientos a base de enlaces de hidrogeno y puentes bisulfuro. Los ejemplos incluyen a la queratina (la prote[na principal del pelo, la lana y la piel) y a la miosina (la proteína contráctil principal del musculo).
Propiedades físicas Para determinadas proteínas de gran interés médico, existen sistemas especializados de clasificación que distinguen entre proteínas íntimamente relacionadas. Esto se demuestra con las lipoproteínas plásticas cuya función consiste en el ransporte de lípidos de la alimentación y de los que se forman de manera endógena. Hay dos sistemas de nomenclatura de uso externo y un tercero bajo estudio. Los dos sistemas más comúnmente en base a su comportamiento en campos eléctricos o gravitacionales.
De este modo, se distinguen lipoproteínas de «origen», al-, a2-, p-, Y-, de acuerdo a si permanecen en el origen o emigran a electroforesis a pH 8. 6. En forma alternativa, las lipoproteínas con frecuencia son clasificadas en base a sus densidades cuando están hidratadas como quilomicrones [densidad = 0,94 g /ml], LMBD (lipoprote(nas de muy baja ensidad) [D = 0,94 — 1,006], LBD (lipoproteínas de baja densidad) [D = 1,006 – 1,063], LAD (lipoproteínas de alta densidad) [D — 21] LMAD (lipoproteínas de muy alta densidad) [D 1,063 -1, 1. 21].
El progreso en la determinación de las estructuras primarias de la diversas apoproteinas de las lipoproteínas plasmáticas las estructuras primarias de la diversas apoproteinas de las lipoproteínas plasmáticas sugiere no obstante otra forma en la cual pudieran clasificarse; es decir, sobre la base de la estructura primaria de las apoproteinas plasmáticas podrían, por lo tanto, er diferenciadas, basándose en si se encuentran presente la apoproteinas o F en la molécula de lipoproteína. Debido a que estas proteínas son antigénicas, pueden distinguirse mediante criterios inmunológicos.
Función Las proteínas se pueden clasificar de acuerdo a sus funciones biológicas, por ejemplo, como proteínas estructurales, catalíticas o de transporte. Las proteínas cataliticas (enzimas), que comprenden el grupo más numeroso de las proteínas, se clasifican a su vez según el tipo de reacción que cataliza Clasificación de las proteínas basadas en sus solubilidades Albuminas Solubles en agua y en soluciones salinas. Sin aminoácidos distintivos Globulinas Escasamente solubles en agua pero solubles en soluciones salinas. Sin aminoácidos distintivos.
Protaminas Solubles en etanol a 70 – 80 % pero insolubles en agua y en alcohol etílico absoluto. Ricas en arginina Histonas Solubles en soluciones salinas Escleroproteinas Insolubles en agua o en soluciones salinas. Ricas en glicina, alanina y prolina Estructura tridimensional Pueden distinguirse dos amplias clases de proteínas en base las semejanzas en la a que posean o no estruct 3 ultraestructura, revela inici la cristalograf[a con nen a los nucleótidos comparten una estructura terciaria común de «dominio de unión a nucleótidos», y todas estas proteínas pueden estar relacionadas desde su evolución.
ENLACES RESPONSABLES DE LA ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS Las estructuras de las proteínas son estabilizadas por dos clases de enlaces fuertes (peptídicos y disulfuro) y tres clases de enlaces débiles (de hidrogeno, hidrófobos y electrostáticos o salinos). La estructura primaria de las proteínas derivan del enlace covalente de los L-a-aminoácidos por enlaces peptídicos alfa. Si bien esto se dedujo desde hace mucho tiempo por múltiples ineas de evidencia, la prueba más convincente fue la síntesis, por media química de la insulina y la ribonucleica enlazando únicamente aminoácidos mediante peptídicas.
Enlaces peptídicos A pesar de que los péptidos son representados con un solo enlace que une los átomos a-carboxilo y a-nitrógeno, la unión carbono/nitrógeno tiene de hecho en parte las características de un doble enlace. Esto, a su vez, determina que no haya libertad de rotación alrededor del enlace que une los átomos de C y N y que la totalidad de los átomos permanezcan en el mismo plano (son coplanares). En cambio existe una gran libertad de rotación en torno a los enlaces de la cadena peptídica.
Esta sermrrigidez tiene consecuencias importantes en la disposición de la estructura de la proteína por arriba del nivel primario. Enlaces disulfuro El puente disulfuro formado entre 2 residuos de cisteína interconecta dos porciones de cadena polipeptídicas a través de residuos de cisterna. Este enlace de cisteína relativamente establece es resistente a las condiciones usuales para la desnaturalización de las proteínas. para separa cade resistente a las condiciones usuales para la desnaturalización e las proteínas. ara separa cadenas polipeptídicas sin afectar la estructura primaria puede emplearse ácido perfórmico, que oxida los enlaces S-S, o el B-mercapteotanol, que reduce los S-S regenerando dos residuos de cisteína. Enlaces de hidrogeno Los puentes de hidrogeno formados entre residuos presentes en las cadenas laterales de aminoácidos, unidos peptidicamente, y aquellos formados entre los átomos de hidrogeno y oxigeno de los propios enlaces peptídicos juega papeles importantes en el mantenimiento de la estructura proteínica más allá del orden primario. Interacciones hidrófobos
Las cadenas laterales no polares de los aminoácidos neutros tienden a asociarse en las proteínas. La relación no es estequiometria; de aquí que no se pueda decir que exista verdadero enlace. Sin embargo, estas acciones reciprocas desempeñan un importante papel en el mantenimiento de la estructura de las proteínas. Enlaces electrostáticos Estos son enlaces salinos formados entre grupos de carga opuesta de las cadenas laterales de los aminoácidos. El grupo E- amino de la lisina • porta una carga neta de 1 a pH funcional y el carboxilo que no es el a del aspartato y del glutamato na carga neta de -1 .
Por lo tanto estos pueden interactuar electrostáticamente para estabilizar una estructura proteica. DETERMINACION DE LA ESTRUCTURA PRIMARIA Métodos Las proteínas complejas se tratan primero para eliminar los grupos prostéticos (por eje Los puentes disulfuro 5 son oxidados para produci s lineales. A. Insulina: esta proteína (o gran polipéptido) consiste en dos cadenas polipeptidicas eslabonadas covalentemente por enlaces disulfuro. La cadena A tiene una Gli N-terminal y una Asn C- terminal; la cadena B tiene Fen y Ala como residuos N- y C- erminales, respectivamente.
Cuando la insulina es oxidada con ácido perfórmico, los enlaces disulfuro que eslabonan las cadenas Ay g se rompen. Ambas cadenas son sintetizadas como una cadena polipeptídicas única, la proinsulina, que después de su síntesis sufre un proceso de post-translación proteolítica para formar la insulina. B. Ribonucleasa: la estructura primaria de la ribonucleasa oxidada con ácido perfórmico, establecida en 1960 por Hirs, Moore y Stein consiste en una sola cadena polipeptidica de 124 residuos con lisina N-terminal y Val C-terminal.
Ocho residuos de cisteína stán unidos por enlacen disulfuro, lo que forma cuatro enlaces cruzados en la proteína. DETERMINACIÓN DE LA ESTRUCTURA SECUNDARIA Y TERCIARIA Cristalograffa con rayos X Si bien vanas técnicas (por ejemplo la dispersión rotatoria óptica y el intercambio de protones débiles con tritios) se emplearon mucho para inferir la presencia de estructuras helicoidales en la proteínas, en gran parte han sido suplantadas por la poderosa técnica de la cristalografía con rayos X. os rayos X son dirigidos a un cristal de proteínas y generalmente también a un derivado de esa proteína que contiene un ion de metal pesado. Los rayos son dispersados en una forma que depende de las densidades electrónicas en diferentes partes de la proteína. Las imágenes, que son recogidas en una placa fotográfica, son transcriptas a mapas de densidades electrónicas que, cuando se superponen unos a otros, permiten al transcriptas a mapas de densidades electrónicas que, cuando se superponen unos a otros, permiten al crirtalografo construir un modelo exacto de la proteína en cuestión.
Aunque la cristalograf’a por rayos X es tardada, costosa y requiere un entrenamiento muy especializado, revela conceptos precisos y detallados e la orientación de los aminoácidos en mucha proteína. Son inestimables contribuciones a nuestros conceptos actuales de las proteínas. Estructuras secundaria y terciaria de proteínas específicas: ribo nucleasa Los estudios de difracción de los rayos X de las ribonucleasa bovina indican dimensiones moleculares aproximadamente de 3. 2 X 2. 8 X 2. 2 nm. El escaso contenido de a-hélice esta redirigido a dos vueltas en los residuos 5-12 y dos vueltas cerca de los residuos 28-35.
Al contrario de la mioglobina, la ribonucleasa tiene expuesta una parte mucho más grande de su estructura. Ninguna porción está protegida por más de una tapa de la cadena principal. Hay un ion fosfato en el sitio catalito cercano a los residuos 119 y 112 de histidina. Se considera que las lisinas 741 y la histidina 48 están implementadas en el sitio catalítico. La enzima subtilinisa divide a la ribonucleasa en una fracción corta, el péptido S, y una mas larga, la proteína S, con perdida de la actividad enzimática.
Esta puede asociarse nuevamente en forma no covalente resteurandose la actividad catalítica. DETERMINACION DE LA ESTRUCTURA CUATERNARIA La determinación de la estructura cuaternaria de las proteinas ligómeras abarca la identificación del numero y clase de protomeros presentes, su orientación mutua y la naturaleza de las interacciones que las une. Determinación del peso molecular Ya que los olieómeros no s interacciones que las une. Ya que los oligómeros no son en principio desnaturalizados ni experimentan esta alteración durante el proceso usado para determinar su proceso molecular, sobre este particular.
Estas mismas técnicas pueden emplearse para determinar el peso ,olecular de los polímeros si el oligómero es desnturaizado pnmero. a. Ultracentrifugación: este método desarrollado por Svedberg, ue depende de la medición del grado de sedimentación en un campo de ultracentrífuga aproximadamente de 105 x g, se conserva como el método primario de referencia, pero en años recientes se tiende a desplazarlo por técnicas menos complejas como las que se describen a continuación. . Centrifugación en gradiente de densidad con sacarosa: difiere de la tecina de Svedberg en que no requiere una ultracentrífuga analítica, basta con una ultracentrifuga preparatoria de la que disponen la mayoría de los laboratorios de investigación. Proteinas patrón y desconocidas son estretificadas sobre n gradiente de sacarosa de 5-20% en un tubo de plástico y centrifugadas durante la noche a una velocidad aproximada de 105 x g. continuación se hace un pequeño agujero en el fondo del tubo y se van recogiendo diferentes fracciones en una seria de tubos pequeños; el tubo en que se localiza (y por lo tanto la posición relativa en el gradiente) la proteína por determinar y su movilidad son calculados. c. Filtración a través de cribas o tamices moleculares: las columnas de Sefadex o de otros materiales similares son calibradas usando proteinas de peso molecular conocido. El peso molecular desco 8
