estado nativo ( n )
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Estado nativo (N)
• Compactación óptima• Grupos polares en el exterior• Mínima superficie expuesta• Anisotropía y baja periodicidad• Organización jerárquica de la estructura• Flexibilidad óptima• Conformación única y cooperativa• Mínimo energético
Estado desplegado (U)
• Expansión máxima (5-10 veces el volumen de N)Máxima superficie expuesta al solvente
• No existen interacciones preferenciales entre residuos
• Infinitas conformaciones• Estado ideal, modelo teórico que describe
aproximadamente el comportamiento de muchas proteínas en condiciones fuertemente desnaturalizantes
Estados parcialmente plegados (I)
• Grupo heterogéneo de conformaciones no nativas• Estructura residual secundaria, nativa o no nativa• Sin estructura terciaria• Tendencia a la agregación• Existen como:
Precursores cinéticos de NEn trazas en equilibrio con N En ausencia de cofactores específicosResultado de vías muertas del plegamiento
¿Qué relación existe entre N, I y U?
• En soluciones fisiológicas N es absolutamente mayoritario
• En presencia de urea o cloruro de guanidinio concentrados (agentes caotrópicos), N se desestabiliza y aparecen I y U
• Los agentes caotrópicos solubilizan las cadenas laterales haciendo más favorable la interacción con el agua
N I 1 I2 In U
I2b
N I1 I2 In U
I2b
N I 1 I2 In U
N
I 2b
I1 I2 In U
N
I2b
I1 I2 In U
Inb
Poder desnatura lizante del so lvente
En
erg
íaU
N
I
No se observará I en el equilibrio
Poder desnatura lizante del so lvente
En
erg
íaU
N
I
Se observará N, I y U en equilibrio
caotrópo
En
erg
ía
U
N
I
osmolito
Urea0M 8M
Mig
raci
ón
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
20
24
28
32
36
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
WT IFABP1-131
Sto
kes
Rad
ius
(Å)
Trp
Flu
ores
cen
ce (
arb
itrar
y un
its)
GndCl (M)
Equilibrium unfolding of IFABP
-14
0
14
28
42
250 260 270 280 290 300 310 320
0.0 M
0.5 M
2.0 M
3.5 M
4.5 M
5.0 M
6.6 M
Wavelength (nm)
[]
(deg
cm
2 d
mo
l-1)
-14
0
14
28
42
250 260 270 280 290 300 310 320
0 M, WT
0.0 M, trunc.
2.0 M, trunc.
5.0 M, trunc.
6.6 M, trunc.
6.6 M, WT
Wavelength (nm)
[]
(deg
cm
2 d
mo
l-1)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
exo-small-L
exo-small-L
exo-small-LC(N)
exo-small-LC(N)F
olde
d fr
actio
n
Gdn-HCl (M)
Fluorescence emission of Trp
ß-lactamase enzymic activity
Nishimura et al J. Mol. Biol. (2005) 351, 383–392
quenching Met-Trp en la proteína salvaje y no en las mutantes
(1) UNu
f
k
k
(5)
[N]
[U]UN
f
u K
k
k
(2) ln UNUN KRTG
exp
-0.20
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
exp
Poder desnatura lizante del so lvente
0
UG
N
-0.20
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
exp
calc
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
0 20 40 60 80 100
Temperatura (grados centígrados)el
ipti
cida
d (m
ilig
rado
s)
IA-2ec
(T) U U U N N N( ) ( ) (1)S f S l T f S l T
N U ( )
11 (2)
1 eG
RT
f f
G
G
(T )(T) (T ) G
G G
( ) ( ln( )) (3)p p
H TG H C T T T C
T T
Differential Scanning Calorimetry (DSC)
STHG
100-400 kcal/mol
0-200 kcal/mol4-10 kcal/mol
Los efectos entalpicos y entrópicoscontribuyen con fuerza parecida. Además son marcadamentedependientes de la temperatura
¿Cuáles son las contribuciones entrópicas?
• La diferencia enorme entre el número de conformaciones permitidas a U y N
• El ordenamiento de las moléculas de agua sobre la superficie accesible
S=Rln(w)
¿Cuáles son las contribuciones entálpicas?
• Interacciones de van der Waals
• Puentes de hidrógeno
• Puentes salinos
50 100 150 200 250
5
10
15
20
25
30E
mpa
quet
amie
nto
Residuo
Átomos en una esfera de radio 5 A centrada en cada átomo(no se incluyen el átomo central ni los unidos covalentemente a él)
ESBL
Salvo muy escasas excepciones no existen puentes de hidrógeno sin satisfacer en el interior proteico. Todos son intramoleculares.
Son muy pocos los puentes salinos encontrados en el interior proteico. En general desestabilizan a la estructura nativa.
N U
Entropía conformacional
Entropía del solvente
Entalpía
Teoría clásica del efecto hidrofóbico
N U
Entropía conformacional
Entropía del solvente
Entalpía de solvatación
Modelo actual
Entalpía del solvente
H
T
S
lnT
UN
Cp,u
Cp,n
U
N
C p,u
Cp,n
STHG
Cp
T
H
Cp
T
ST
))
T
ln(
T
()T(
GG
)T(G)T()T(
G
G
TCH
TTCHG pp
-100
0
100
200
300
-20 0 20 40 60 80 100 120
delta HT x deltaSdelta G
Energía(kcal/mol)
Temperatura (ºC)
Estabilización entálpica de U
Estabilización entrópica de U
Simulación: H(TG)=100 kcal mol-1; CP=3 kcal mol-1 ºK-1; TG=333 ºK
G(28ºC)=4.8-0=4.8 kcal/mol
G(80ºC)=160-168=-8 kcal/mol
G(-20ºC)=-139-(-132)=-7 kcal/mol
Thanks Alberto Podjarny
Ermacora
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