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Estructura de la cadena lateral de triptófano, ¿cómo debe orientarse?

Estructura de la cadena lateral de triptófano, ¿cómo debe orientarse?



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Me gustaría alguna aclaración sobre si importa dónde se colocan el NH y el doble enlace en estas dos estructuras de triptófano (W) que dibujé. Marqué el lado derecho como correcto y el lado izquierdo como el incorrecto, pero de repente estoy pensando que dónde colocas el doble enlace y el NH no importa, siempre que se coloque en cualquier orientación de la estructura, debería ser triptófano, ¿verdad?

En pocas palabras, tomé mis clases de química hace unos años y no recuerdo si esto cambia la estructura si cambiaba la posición del NH y los dobles enlaces, eso es todo, y me gustaría alguna aclaración al respecto.

EDITAR / ACTUALIZAR:

Noté un error y volví a dibujar la estructura, pero aún no tengo claro la llamada rotación "trivial" mencionada. ¿La nueva imagen refleja si o la orientación no importa? Todavía estoy confundido si lo dibujé correctamente.


Buena pregunta, esto se refiere rotámeros!

Básicamente, la cadena lateral de aminoácidos puede rotar como se muestra en la siguiente figura para el glutamato (Glu; E). Las diversas opciones para la rotación de la cadena lateral se denominan rotámeros! Algunas cadenas laterales de aminoácidos tienen el potencial de muchos rotámeros (como el glutamato), mientras que algunas solo pueden adoptar unas pocas (como el triptófano) debido a restricciones estéricas. Puede leerlo aquí en FolditWiki o en el artículo 'Rotámeros: ¿Ser o no ser ?: Un análisis de las conformaciones de la cadena lateral de aminoácidos en proteínas globulares'.

El conjunto de conformaciones de cadenas laterales de aminoácidos en proteínas globulares no puede considerarse distribuido normalmente alrededor de algunos puntos de rotámeros. Los valores atípicos ocurren sistemáticamente. La rotamericidad de un aminoácido depende esencialmente de los diferentes entornos en los que se encuentra el aminoácido en las estructuras proteicas reales. Factores como los ángulos de torsión de la columna vertebral del propio residuo, la estructura secundaria y los contactos terciarios influyen en la rotamericidad. (…)

Al resolver la estructura de una proteína, los científicos dedican mucho tiempo a colocar las cadenas laterales de aminoácidos en su posición correcta de rotámero. Qué rotámero debe adaptar una cadena lateral en particular, depende de los entornos circundantes. Algunas cadenas laterales de aminoácidos también son muy flexibles y se moverán alrededor de las distintas posiciones de rotámero que pueden adoptar. En el ejemplo del glutamato (figura anterior), lo más probable es que adapte una posición de rotámero apuntando hacia los solventes (si la cadena lateral está en la superficie de la proteína), o quizás hacia una cadena lateral de aminoácidos cargados positivamente como Arginina (R) o Lisina (K) para formar puentes salinos o enlaces H.

En el caso del triptófano (W), a menudo participa en el apilamiento de pi y, por lo tanto, se encuentra en una posición de rotámero que se apila con otras cadenas laterales de aminoácidos aromáticos. También es un aminoácido muy voluminoso y, por lo tanto, solo puede tener espacio en una conformación particular. Tenga en cuenta que el triptófano (W) solo tiene dos rotámeros, que son similares a los dos que dibujó en la figura actualizada y que se muestran nuevamente a continuación. Tenga en cuenta que ambos son correctos y que mis ángulos de enlace dibujados a mano están un poco fuera de lugar. Estas dos opciones de rotámero para triptófano se encuentran incluso en el sitio catalítico de las enzimas, donde el 'cambio' de una confirmación a la otra es el mecanismo clave que permite que los sustratos entren o salgan del sitio activo.

Estos arreglos estructurales son mucho más fáciles de entender en tres dimensiones, si todavía tiene dificultades, entonces podría ser una buena idea usar un programa de visualización (por ejemplo, PyMol o Coot) y echar un vistazo a las cadenas laterales de triptófano y otros aminoácidos por descargando alguna estructura de proteína de la base de datos PDB.

Aquí también hay algunas preguntas relacionadas.


Comprensión de las características de la cadena lateral de aminoácidos para el MCAT

Los aminoácidos son los componentes básicos de los seres vivos. Las cadenas largas de aminoácidos forman las proteínas, que a su vez forman muchos componentes celulares estructurales y funcionales.

Me gusta pensar en la célula como una ciudad autónoma donde el núcleo es la capital, la mitocondria es la planta de energía, etc. Pero luego tienes a tus trabajadores, el sistema de transporte y la estructura misma de la ciudad celular, que están hechos de proteínas, que a su vez están hechas de aminoácidos.

La complejidad de la estructura de una proteína está determinada por su secuencia de aminoácidos y la naturaleza química de sus cadenas laterales de grupos variables. El MCAT requiere comprender la naturaleza de las cadenas laterales polares y apolares y las torsiones y conformaciones causadas por interacciones hidrofóbicas e hidrofílicas.

Y si, debe memorizar cada aminoácido para el MCAT. Esto incluye la cadena lateral, el nombre completo, el nombre de 3 letras y la abreviatura de una sola letra. Pero no se limite a pegar las palabras y las estructuras en tarjetas con la esperanza de forzarlas en su memoria. Necesitas activamente abordar cada aminoácido individualmente.

Para obtener una lista de referencia rápida, descargue mi guía de estudio gratuita de la hoja de trucos de aminoácidos

  1. Escriba el nombre completo
  2. Dibuja la estructura de aminoácidos y el grupo variable.
  3. Escriba las abreviaturas de 3 letras y de una sola letra
  4. Exprese verbalmente algo único sobre esta cadena lateral específica, ¡en voz alta! Cuanto más divertida y loca sea la conexión, más fácil la recordarás.
  5. Repita el proceso de nomenclatura / dibujo una vez INMEDIATO
  6. Repita semanalmente hasta que se sienta SÓLIDO con esta información.

Abstracto

La estructura del péptido y las movilidades de la cadena lateral de lisina y triptófano en el péptido sintético de 26 residuos melitina (MLT) enriquecido con 13 C se investigaron en solución líquida por 13 C T1 y mediciones del efecto Overhauser nuclear en estado estacionario en dos campos magnéticos y por mediciones de anisotropía de fluorescencia Trp y se analizaron utilizando el enfoque sin modelo de Lipari y Szabo. Los tiempos de correlación rotacional generales a 20 ° C fueron 1,28, 1,4, 2,8 y 4,2 ns para MLT de bobina aleatoria monomérica, para MLT helicoidal monomérica (en CD3OD), para MLT tetramérico en D puro2O, y para el tetrámero en tampón fosfato 50 mM, respectivamente. El movimiento del esqueleto en el interior de la secuencia fue más restringido en la hélice monomérica y menos restringido en el tetrámero. En el péptido monomérico desordenado, se observó un movimiento de la columna vertebral relativamente menos restringido que se extendía desde el extremo N hasta el cuarto residuo. Dichos "efectos finales" continuaron solo hasta el tercer residuo en la hélice monomérica y se observaron solo en el extremo amino glicina en el tetrámero. Las tres cadenas laterales de Lys mostraron el movimiento menos restringido en los monómeros y una restricción diferencial en los tetrámeros consistente con la estructura del tetrámero. El movimiento de la cadena lateral Trp era más restringido que el de las cadenas laterales de Lys y, en general, tan restringido como el de los átomos de la columna vertebral interior. Los tiempos de correlación efectivos para el movimiento local de los átomos de la columna vertebral se encontraban en el límite de estrechamiento del movimiento y mostraban patrones distintos. La concordancia entre la relajación de RMN y los datos de anisotropía de fluorescencia de Trp fue buena para el monómero pero no para el tetrámero. Se examinan las implicaciones de estos resultados para la dinámica de péptidos en general.

Este trabajo fue apoyado en parte por NSF Grant DMB-9105885 a M.D.K. y por PHS Grant GM34847 a F.G.P.

Autor a quien debe dirigirse la correspondencia.

Universidad de Indiana Universidad Purdue Indianapolis.

Dirección actual: Departamento de Medicina Interna, St. Luke's-Roosevelt Hospital Center, 1111 Amsterdam Ave., Nueva York, NY 10025.

Dirección actual: Química estructural, analítica y medicinal, Pharmacia & amp Upjohn, Inc., Kalamazoo, MI 49001.


Abstracto

Las geometrías de interacción de las cuatro cadenas laterales de triptófano (Trp) en la horquilla β trpzip2 diseñada con 12 residuos se investigan utilizando simulaciones de dinámica molecular de solvente explícito de todos los átomos. Las geometrías de interacción por pares de borde a cara (EtF) observadas experimentalmente son estables en una escala de tiempo de 10 ns. Sin embargo, la eliminación de los multipolares electrostáticos de las cadenas laterales de Trp mientras se retienen los dipolos de los restos NH de las cadenas laterales induce un cambio conformacional en una geometría en la que tres de las cuatro cadenas laterales interactúan de forma paralela desplazada (PD). Las simulaciones de energía libre del cambio conformacional de Etf a PD revelan que, con los momentos multipolares de la cadena lateral intactos (+ MP), la conformación de EtF se prefiere en 5,79 kcal / mol. Por el contrario, con solo los momentos dipolares de los restos NH de la cadena lateral intactos (-MP), la energía libre de la conformación PD es más favorable en 1,71 kcal / mol. En contraste con las similitudes energéticas para la cadena lateral Trp-agua electrostática y la cadena lateral Trp-cadena lateral Trp y la cadena lateral Trp-agua van der Waals, las interacciones electrostáticas + MP Trp cadena lateral-cadena lateral Trp son más favorables en 4,21 kcal / mol en la conformación EtF, mientras que en el caso -MP las energías electrostáticas de la cadena lateral Trp-Trp de las conformaciones EtF y PD son casi idénticas. Los resultados destacan la importancia de los momentos multipolares electrostáticos en la determinación de las geometrías de interacción aromático-aromática en sistemas biomoleculares acuosos y abogan por la inclusión de esta física en modelos simplificados utilizados para el acoplamiento proteína-ligando y la predicción de la estructura de la proteína, posiblemente a través de un término de Coulomb truncado entre aromáticos mitades.

En los artículos con más de un autor, el asterisco indica el nombre del autor al que se deben dirigir las consultas sobre el artículo.


Abstracto

Hemos desarrollado un enfoque computacional para el diseño y la predicción de núcleos hidrofóbicos que incluye flexibilidad explícita de la columna vertebral. El programa consiste en una combinación de dos etapas de un algoritmo genético y muestreo de monte carlo utilizando un modelo torsional de la proteína. Las estructuras de la columna vertebral se evalúan mediante un campo de fuerza canónico o un potencial restrictivo que enfatiza la preservación de la geometría local. La utilidad del método para el diseño y la ingeniería de proteínas se explora mediante el diseño de tres nuevas variantes de núcleo hidrófobo de la proteína 434 cro. Usamos el nuevo método para evaluar estas variantes y las 434 cro previamente diseñadas, así como una serie de variantes de lisozima del fago T4. Para evaluar adecuadamente la influencia de la flexibilidad de la cadena principal, también hemos analizado los efectos de diferentes cantidades de flexibilidad de la cadena lateral en el rendimiento de los métodos de la cadena principal fija. Comparación de resultados utilizando un fijo versus La columna vertebral flexible revela que, sorprendentemente, los dos métodos son casi equivalentes en sus habilidades para predecir estabilidades experimentales relativas, pero solo cuando se permite la flexibilidad total de la cadena lateral. La predicción de la estructura de la cadena lateral central puede variar drásticamente entre métodos. En algunos casos, pero no en todos, el método de la columna vertebral flexible es un mejor predictor de la estructura. El desarrollo de un enfoque de columna vertebral flexible para el diseño del núcleo es particularmente importante para los intentos de de novo diseño de proteínas, donde no hay conocimiento previo de una estructura de columna vertebral precisa.


3 Conclusiones

La investigación de las propiedades de la red de enlaces de hidrógeno en la interfaz entre las moléculas de agua de hidratación y el soluto juega un papel crucial en la caracterización de las propiedades físico-químicas de este último. Aquí presentamos un in-silico Método capaz de analizar las posiciones y orientaciones de las moléculas de agua alrededor de cualquier residuo de estructuras proteicas. Esto nos permite enfatizar la contribución a las propiedades de solvatación causadas por el ambiente estructural local, subrayando que no solo la naturaleza de un solo aminoácido determina sus características de hidropatía, sino también los tipos de residuos cercanos a él.

En particular, analizamos el movimiento de las moléculas de agua que pertenecen a las dos primeras capas de hidratación para un conjunto de proteínas, definiendo una nueva descripción de las propiedades de hidrofilicidad e hidrofobicidad. Estudiando la probabilidad de la orientación de la molécula de agua condicionada a la distancia al soluto, construimos un plano esencial de hidrofilicidad e hidrofobicidad, mediante una reducción de dimensionalidad de la distribución de densidad de probabilidad. En promedio, la ubicación de cada aminoácido en este plano está en perfecto acuerdo con sus propiedades bioquímicas, de hecho, un índice definido considerando la posición promedio de cada aminoácido tiene una excelente correlación con una de las escalas de hidrofobicidad más modernas. .

No obstante, la dispersión de cada aminoácido (considerando todas las apariciones de un residuo dado en las proteínas de nuestro conjunto de datos) es un buen marcador de su variabilidad en términos de características de solvatación. De hecho, esta dispersión clasifica bien los aminoácidos con propiedades marcadas, como los fuertes, de los aminoácidos con propiedades de hidropatía menos pronunciadas o intermedias, lo que significa que el entorno estructural local en estos casos juega un papel predominante en la modificación de su interacción con el disolvente.


Aminoácidos, péptidos, porfirinas y alcaloides

Joachim Stöckigt Martin Ruppert, en Química integral de productos naturales, 1999

4.05.2 Aparición de estrictosidina

Especialmente durante las décadas de 1960 y 1970, el aislamiento y elucidación estructural de los alcaloides indólicos fue uno de los mayores desafíos en la química orgánica. En ese momento, se estaban desarrollando métodos físicos y espectroscópicos de elucidación de la estructura, por ejemplo, la espectroscopia de RMN de campo alto (& gt240 MHz) aún no era una rutina y la espectrometría de masas (MS) todavía estaba en el proceso de establecerse como un método de rutina para la estructura. determinación. El trabajo sobre el aislamiento y la identificación de alcaloides indólicos monoterpenoides permitió comprender los procesos de fragmentación de la EM y desarrollar reglas generales de fragmentación. 18 y aplicación a la identificación de productos naturales.

La identificación de estos alcaloides y sus características estructurales permitió clasificarlos en tres grandes grupos:

el tipo Corynanthé (13)

el tipo Aspidosperma ( 14) y

el tipo Iboga15), todos con el monoterpenoide C10 unidad.

El esquema 2 muestra los esqueletos principales de la parte iridoide de los alcaloides indol monoterpenoides.

La cuestión de cómo la planta sintetiza productos naturales de estructura tan complicada pronto se convirtió en uno de los principales puntos de interés en el campo de la biosíntesis de productos secundarios. El paso desde el desarrollo de hipótesis biogenéticas durante la década de 1950 19–21 a su verificación experimental se hizo posible dentro de unos años después de la primera en vivo experimentos de alimentación con precursores marcados radiactivamente. 22–24

La evidencia acumulada indica que están involucrados dos precursores biosintéticos. El que libera la parte indol de la molécula es triptófano (1), que conduce a la triptamina (2), que se demostró que se incorporó a la Rauwolfia alcaloides ajmalina8), reserpina (7) y serpentina. 22 El segundo progenitor directo, que se sugirió que era un monoterpeno, fue mucho más difícil de identificar en los primeros días de desentrañar las vías de los alcaloides indol. Para otros grupos de alcaloides, un monoterpeno aldehídico era el bloque de construcción más probable y más tarde se demostró que este era la secologanina (4). Se llevaron a cabo muchos experimentos con trazadores para delinear los pasos principales en la biosíntesis de este secoiridoide derivado de la loganina (3). De acuerdo a en vivo experimentos de alimentación, geraniol16) y su isómero nerol (17) fueron ambos precursores de la loganina (3) (Esquema 3), 25 al igual que los 10-hidroxi derivados apropiados que se incorporaron en alcaloides indol monoterpenoides como la ajmalicina (9). 26,27 Estos derivados se incorporaron en iridodial (20), al igual que los derivados aldehídicos apropiados como el 10-oxogeraniol, el 10-hidroxigeraniol (18) y 10-oxogeranial, según lo discernido por experimentos sin células. 28 La secuencia que sigue a los compuestos 10-hidroxi que dan loganina (3) y secologanina (4) implica una serie de pasos, cuyos mecanismos son en su mayoría desconocidos. La formación de la unidad ciclopentano de loganina (3) y su transformación en la secologanina seco-iridoide (4) por apertura del anillo aún se desconoce. Sin embargo, los primeros pasos en esta vía de formación de iridodial (20) e iridotrial (21) y la importancia de la loganina (3) la biosíntesis han sido investigadas por en vivo y experimentos sin células. Teniendo en cuenta los experimentos con trazadores y los estudios enzimáticos, como los estudios de metiltransferasa del ácido logánico con Catharanthus roseus plántulas, 29,30 los resultados sugieren la formación secuencial de ácido 7-desoxilogánico → ácido logánico → loganina (3) → secologanina (4). De estas reacciones, la escisión del anillo de loganina (3) dando lugar a la formación de secologanina (4) parece ser de particular interés porque esta escisión no tiene precedentes en bioquímica o química orgánica. De varios experimentos de alimentación, solo se pudieron deducir dos mecanismos. Por un lado, parece haber participación de la 10-hidroxiloganina. 31 y por otro la fisión directa del anillo de loganina (3). 32 Extensos experimentos de alimentación y enzimáticos con cultivos de suspensión celular, especialmente de Rauwolfia serpentina Benth. ex Kurz como un sistema productor de alcaloides indol, y también investigaciones sobre varias loganina (3) - y secologanina (4Las culturas formadoras favorecen la segunda posibilidad mecanicista. 28,33–35 El aislamiento, la purificación y la caracterización de las enzimas particulares involucradas en ese paso son importantes para comprender mejor el mecanismo de esta excepcional reacción de escisión del anillo.

Aunque en esta etapa de la biosíntesis se estudia la formación de los dos principales precursores de alcaloides, la triptamina (2) y secologanina (4) había sido suficientemente explicado, la reacción de acoplamiento de (2) y (4) para dar el primer alcaloide indol monoterpenoide requirió aclaración.

En el curso de las investigaciones fitoquímicas concentradas especialmente en las familias de plantas Apocynaceae, Rubiaceae y Loganiaceae, el género Rhazya atrajo mucho interés. Rhazya Se encontró que las especies eran ricas en alcaloides indólicos solubles en agua que contienen una unidad de glucosa, los llamados glucósidos de aminoácidos. La investigación de este material vegetal produjo una serie de glucósidos alcaloides, un grupo raro de alcaloides de los cuales la estrictosidina (5) es probablemente el más importante.

4.05.2.1 Presencia de estrictosidina en plantas diferenciadas

En 1968, el análisis detallado de las hojas de la planta. Rhazya stricta Decaisne realizado por Smith 15 en Manchester reveló glucoalcaloides. El glucoalcaloide más interesante en Rhazya se encontró como un material amorfo con un rendimiento de aproximadamente 0,01%. Este alcaloide se denominó estrictosidina (5) debido a su primer aislamiento de R. stricta (Esquema 4). Al mismo tiempo se propuso su importancia en la biosíntesis de alcaloides indol monoterpenoides. El método analítico de distribución en contracorriente permitió el aislamiento de (5) porque es relativamente inestable, lo que da lugar a la formación de vallesiachotaminas por hidrólisis suave. Además, la aparición de estrictosidina (5) podría demostrarse mediante un análisis de dilución de isótopos después de administrar [aril-3 H] triptófano y [O-metil- 3 H] loganina a Vinca rosea plantas. 16 En este punto cabe señalar que, por razones taxonómicas, V. roseus fue reclasificado en un género independiente llamado Catharanthus y el nombre taxonómico correcto de la planta utilizada para los experimentos de alimentación no es Vinca rosea pero Catharanthus roseus (L.) G. Don. Después del experimento de alimentación, el glucoalcaloide (5) se purificó a una actividad específica constante a través de su pentaacetato, lo que indica claramente la presencia de estrictosidina (5) en el material vegetal. La función biogenética de (5) ya había sido sugerido en ese momento. 15,16 En experimentos similares usando [U-3 H] triptamina (22) y [O-metil- 3 H] secologanina (23), una mezcla epimérica de estrictosidina (= isovincósido) (5) y vincósido (24) fue preparado y administrado a Vinca rosea plantas y se obtuvo evidencia de su incorporación en algunas de las Vinca (=Catharanthus) alcaloides (esquema 4). Además, ambos glucoalcaloides se detectaron en el material vegetal mediante análisis de dilución de isótopos. 36 Estos conjuntos de experimentos junto con el aislamiento de etiquetados apropiados Catharanthus alcaloides apuntaron a la intermediación biogenética de tal glucoalcaloide (5, 24) para la biosíntesis de alcaloides indol monoterpenoides.

De en vivo experimentos de alimentación, se afirmó que el 3β-glucoalcaloide vincósido (24) fue el precursor biogenético de las diferentes clases de alcaloides indol monoterpenoides y que la 3α-estrictosidina (5) no fue un progenitor. 36 Debido a que los alcaloides indol monoterpenoides generalmente poseen la configuración 3α, la discrepancia de incorporación de 3β-vincósido (24) necesitaba ser explicado. Los experimentos sin células finalmente resolvieron este problema.


Glucosilación de proteínas

La glicosilación es una función crítica de la vía biosintética-secretora en el retículo endoplásmico (RE) y el aparato de Golgi. Aproximadamente la mitad de todas las proteínas expresadas típicamente en una célula sufren esta modificación, que implica la adición covalente de restos de azúcar a aminoácidos específicos. La mayoría de las proteínas solubles y unidas a la membrana expresadas en el retículo endoplásmico están glicosiladas hasta cierto punto, incluidas proteínas secretadas, receptores de superficie y ligandos y proteínas residentes en orgánulos. Además, algunas proteínas que se transportan desde el Golgi al citoplasma también están glicosiladas. Los lípidos y proteoglicanos también pueden glicosilarse, aumentando significativamente el número de sustratos para este tipo de modificación.

Alcance

La glicosilación de proteínas tiene múltiples funciones en la célula. En el RE, la glicosilación se usa para monitorear el estado del plegamiento de proteínas, actuando como un mecanismo de control de calidad para asegurar que solo las proteínas correctamente plegadas sean transportadas al Golgi. Los restos de azúcar en proteínas solubles pueden unirse a receptores específicos en el trans Red de Golgi para facilitar su entrega al destino correcto. Estos azúcares también pueden actuar como ligandos para receptores en la superficie celular para mediar en la unión celular o estimular las vías de transducción de señales (1). Debido a que pueden ser muy grandes y voluminosos, los oligosacáridos pueden afectar las interacciones proteína-proteína facilitando o impidiendo que las proteínas se unan a dominios de interacción afines. Debido a que son hidrófilos, también pueden alterar la solubilidad de una proteína (2).

Distribución

Las proteínas glicosiladas (glicoproteínas) se encuentran en casi todos los organismos vivos que se han estudiado, incluidos eucariotas, eubacterias y arqueo (3,4). Los eucariotas tienen la mayor variedad de organismos que expresan glicoproteínas, desde organismos unicelulares hasta organismos multicelulares complejos.

Diversidad de glicoproteínas

La glicosilación aumenta la diversidad del proteoma a un nivel incomparable con cualquier otra modificación postraduccional. La célula puede facilitar esta diversidad, porque casi todos los aspectos de la glicosilación pueden modificarse, incluidos:

  • Enlace glicosídico—El sitio de unión del glicano (oligosacárido)
  • Composición de glicanos—Los tipos de azúcares que están vinculados a una proteína en particular
  • Estructura de glicano—Cadenas ramificadas o no ramificadas
  • Longitud del glicano- oligosacáridos de cadena corta o larga

Se cree que la glicosilación es la modificación postraduccional más compleja debido al gran número de pasos enzimáticos involucrados (5). Los eventos moleculares de la glicosilación incluyen unir monosacáridos, transferir azúcares de un sustrato a otro y recortar los azúcares de la estructura del glicano. A diferencia de otros procesos celulares como la transcripción o la traducción, la glicosilación no tiene plantilla y, por lo tanto, todos estos pasos no ocurren necesariamente durante cada evento de glicosilación. En lugar de usar plantillas, las células dependen de una serie de enzimas que agregan o eliminan azúcares de una molécula a otra para generar las diversas glicoproteínas que se observan en una célula determinada. Si bien puede parecer caótico debido a todas las enzimas involucradas, los diferentes mecanismos de glicosilación son reacciones escalonadas y altamente ordenadas en las que la actividad enzimática individual depende de la finalización de la reacción enzimática previa. Debido a que la actividad enzimática varía según el tipo de célula y el compartimento intracelular, las células pueden sintetizar glicoproteínas que difieren de otras células en la estructura de los glicanos (5).

Las enzimas que transfieren mono u oligosacáridos de moléculas donantes a cadenas o proteínas de oligosacáridos en crecimiento se denominan glicosiltransferasas (Gtfs). Cada Gtf tiene especificidad para unir un azúcar particular de un donante (nucleótido de azúcar o dolicol) a un sustrato y actúa independientemente de otros Gtfs. Estas enzimas son de amplio alcance, ya que se han detectado enlaces glicosídicos en casi todos los grupos funcionales de proteínas, y se ha demostrado que la glicosilación incorpora la mayoría de los monosacáridos que ocurren comúnmente hasta cierto punto (6).

Las glicosidasas catalizan la hidrólisis de enlaces glicosídicos para eliminar los azúcares de las proteínas. Estas enzimas son críticas para el procesamiento de glucanos en el RE y el Golgi, y cada enzima muestra especificidad para eliminar un azúcar en particular (por ejemplo, manosidasa).

Tipos de glicosilación

Los enlaces glucopéptidos se pueden clasificar en grupos específicos según la naturaleza del enlace azúcar-péptido y el oligosacárido unido, incluida la glicosilación, glipilación y fosfoglicosilación ligadas a N, O y C. Debido a que la glicosilación y glicosilación N y O son los tipos de glicosilación detectados con mayor frecuencia, en este artículo se pondrá más énfasis en estas modificaciones.

Tipos de glicosilación
N-ligadoEl glicano se une al grupo amino de la asparagina en el ER
O-ligadoLos monosacáridos se unen al grupo hidroxilo de serina o treonina en el ER, Golgi, citosol y núcleo.
GlipiadoEl núcleo de glicano une un fosfolípido y una proteína
Ligado a CLa manosa se une al anillo indol del triptófano
FosfoglicosilaciónEl glicano se une a la serina mediante un enlace fosfodiéster

Las proteínas no se limitan a un tipo particular de glicosilación. De hecho, las proteínas a menudo se glicosilan en múltiples sitios con diferentes enlaces glicosídicos, lo que depende de múltiples factores, incluidos los que se describen a continuación.

1. Disponibilidad de enzimas

La glicosilación se controla moviendo las proteínas a áreas con diferentes concentraciones de enzimas; la célula secuestra las enzimas en compartimentos específicos para regular su actividad. Por ejemplo, después de que una proteína se N-glicosila en el RE, el procesamiento de glucanos se produce de forma escalonada mediante el tráfico de proteínas a distintas cisternas de Golgi que contienen altas concentraciones de Gtfs y glicosidasas específicas.

2. Secuencia de aminoácidos

Además del requisito del aminoácido correcto (por ejemplo, Asn para Ser / Thr ligado a N para ligado a O), muchas enzimas tienen secuencias de consenso o motivos que permiten la formación del enlace glicosídico (6).

3. Conformación de proteínas (disponibilidad)

A medida que se sintetizan las proteínas, comienzan a plegarse en su estructura secundaria naciente, lo que puede hacer que los aminoácidos específicos sean inaccesibles para la unión glucosídica. Por tanto, los aminoácidos diana deben ser conformacionalmente accesibles para que se produzca la glicosilación.


Abstracto

Una de las características omnipresentes de las proteínas de membrana es la preferencia de los residuos de triptófano y tirosina por las superficies de la membrana que presumiblemente surge de una mayor estabilidad debido a distintas interacciones interfaciales. Se cree ampliamente que la base física de esta preferencia surge de interacciones anfipáticas relacionadas con enlaces de hidrógeno del grupo imino y / o interacciones dipolo. Hemos examinado estas y otras posibilidades para la preferencia interfacial del triptófano mediante el uso de mediciones de desplazamiento químico de giro de ángulo mágico de 1 H (MAS), espectroscopía de efecto Overhauser nuclear bidimensional (2D) (2D-NOESY) 1 H MAS NMR y estado sólido 2 H RMN para estudiar las interacciones de cuatro análogos de triptófano con membranas de fosfatidilcolina. Encontramos que los análogos residen en la vecindad del grupo glicerol donde todos causan cambios modestos similares en la organización de la cadena de acilo y que la penetración de hidrocarburos no se incrementó por la reducción de los enlaces de hidrógeno o la capacidad de interacción del dipolo eléctrico. Estas observaciones descartan interacciones anfipáticas o dipolares simples como base física para la preferencia interfacial. Lo más probable es que la preferencia esté dominada por la forma rígida plana del triptófano que limita el acceso al núcleo de hidrocarburo y su estructura electrónica π y el momento cuadrupolar asociado (aromaticidad) que favorece la residencia en el entorno de interfaz electrostáticamente compleja.

Este trabajo fue apoyado en parte por Grant GM46823 a S.H.W. del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales.

Institutos Nacionales de Salud.

Dirección actual: Departamento de Bioquímica SL-43, Escuela de Medicina de la Universidad de Tulane, Nueva Orleans, LA 70112-2699.


Abstracto

Fondo: Contaminantes ambientales, como 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-pag-dioxina (TCDD) y otras "hormonas ambientales" estructuralmente relacionadas, ejercen sus efectos biológicos dañinos a través de la vía de señalización del receptor Ah. Varias sustancias de origen natural también se unen a este receptor, pero su función natural aún no se conoce. Derivados de triptófano del indolo [3,2-B] tipo carbazol, sugerido anteriormente por nosotros como ligandos endógenos para el receptor, debería ser una herramienta poderosa para comprender la función del receptor. Por lo tanto: nos propusimos determinar su identidad.

Resultados: Los dos ligandos del receptor Ah derivados del triptófano han sido analizados químicamente y caracterizados mediante espectrometría de masas, 1 H NMR y 13 C NMR. También se registraron los espectros de UV, infrarrojos y de fluorescencia. Todos los datos están de acuerdo con los dos compuestos que están estrechamente relacionados indolo [3,2-B] derivados de carbazol. Se presenta evidencia de que el compuesto A (MW = 312) es el simétrico 6,12-diformilindolo [3,2-B] carbazol, y el compuesto B (PM = 284) es el 6-formilindolo [3,2-B] carbazol.

Conclusiones: Elucidación de las estructuras de los dos ligandos del receptor Ah de alta afinidad 6,12-diformilindolo [3,2-B] carbazol y 6-formilindolo [3,2-B] carbazol proporciona la base necesaria para futuros estudios mecanicistas de este importante grupo de compuestos y ayudará a determinar el papel natural del receptor Ah.


Mecanismos de cambios de fluorescencia de triptófano en proteínas

La longitud de onda de la fluorescencia del triptófano se usa ampliamente como herramienta para monitorear los cambios en las proteínas y hacer inferencias con respecto a la estructura y dinámica local. Hemos predicho las longitudes de onda de fluorescencia de 19 triptófanos en 16 proteínas, comenzando con estructuras cristalinas y utilizando un método híbrido de dinámica molecular clásica-mecánica cuántica con el supuesto de que solo las interacciones electrostáticas de la densidad de electrones del anillo de triptófano con la proteína circundante y el solvente afectan la transición. energía. Con un solo parámetro ajustable, la escala de las cargas atómicas de la mecánica cuántica como se ve en el entorno de proteína / disolvente, la desviación absoluta media entre la longitud de onda máxima de fluorescencia predicha y observada es de 6 nm. El modelado de interacciones electrostáticas, incluida la hidratación, en proteínas es vital para comprender la función y la estructura, y este estudio ayuda a evaluar la efectividad de los modelos electrostáticos actuales.


Ver el vídeo: Estructura de aminoacidos y proteínas (Agosto 2022).