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Giro (bioquímica)

Un giro es un elemento de estructura secundaria en las proteínas donde la cadena polipeptídica invierte su dirección general. Definición Según una definición, un giro es un moti...

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Un giro es un elemento de estructura secundaria en las proteínas donde la cadena polipeptídica invierte su dirección general.

Definición

Según una definición, un giro es un motivo estructural donde los átomos C α de dos residuos separados por unos pocos (generalmente de 1 a 5) enlaces peptídicos están cerca (menos de 7 Å [0,70 nm ] ). [ 1 ] La proximidad de los átomos C α terminales a menudo se correlaciona con la formación de un enlace de hidrógeno entre las cadenas principales de los residuos correspondientes. Este enlace de hidrógeno es la base de la definición original, quizás más conocida, de giro. En muchos casos, pero no en todos, las definiciones de enlace de hidrógeno y de distancia C α son equivalentes.   

Tipos de giros

Esquema de giros beta (tipo I y tipo II)

Los giros se clasifican [ 2 ] según la separación entre los dos residuos terminales:

  • En un giro α, los residuos terminales están separados por cuatro enlaces peptídicos ( i → i  ±  4).
  • En un giro β (la forma más común), por tres enlaces ( i → i  ±  3).
  • En un giro γ , por dos enlaces ( i → i  ±  2).
  • En un giro δ , por un enlace ( i → i  ±  1), lo cual es estéricamente improbable.
  • En un giro π , por cinco enlaces ( i → i  ±  5).

Los giros se clasifican según sus ángulos diedros de la cadena principal (véase el diagrama de Ramachandran ). Un giro puede convertirse en su giro inverso (en el que los átomos de la cadena principal tienen quiralidad opuesta ) cambiando el signo de sus ángulos diedros. (El giro inverso no es un verdadero enantiómero ya que se mantiene la quiralidad del átomo C α ). Así, el giro γ tiene dos formas, una forma clásica con ángulos diedros ( φ , ψ ) de aproximadamente (75°, −65°) y una forma inversa con ángulos diedros (−75°, 65°). Existen al menos ocho formas del giro beta , que varían en si está involucrado un isómero cis de un enlace peptídico y en los ángulos diedros de los dos residuos centrales. Los giros β clásicos e inversos se distinguen con una prima, p. ej. , giros beta de tipo I y tipo I′ . Si se toma un enlace de hidrógeno i → i + 3 como criterio para los giros, las cuatro categorías de Venkatachalam [ 6 ] (I, II, II′, I′) son suficientes [ 4 ] para describir todos los posibles giros beta . Las cuatro ocurren con frecuencia en las proteínas, pero I es la más común, seguida de II, I′ y II′ en ese orden.     

Bucles

Un bucle ω es un término genérico para referirse a un bucle más largo, extendido o irregular que carece de enlaces de hidrógeno internos fijos.

Múltiples giros

En muchos casos, uno o más residuos participan en dos giros parcialmente superpuestos. Por ejemplo, en una secuencia de 5 residuos, tanto los residuos 1 a 4 como los residuos 2 a 5 forman un giro; en tal caso, se habla de un doble giro ( i , i + 1) . Los giros múltiples (hasta siete veces) ocurren comúnmente en las proteínas. [ 5 ] Las cintas de curvatura beta son un tipo diferente de giro múltiple.

Los diversos tipos de motivos de bucles cortos unidos por enlaces de hidrógeno están compuestos por giros superpuestos unidos por enlaces de hidrógeno del mismo tipo o de diferente longitud, incluyendo el bucle de Schellman y sus variantes, los múltiples tipos del bucle de abultamiento beta y otros. Estos motivos, que desempeñan funciones clave en las proteínas, como tapas de hélice, inversores de cadena en horquillas beta y conectores de ligandos, se han descrito como "giros compuestos" y se clasifican mediante una notación compacta que especifica los tipos y las posiciones de inicio en el bucle de los giros de cada motivo. La herramienta ExploreTurns permite la exploración y el análisis de estos motivos. También puede utilizarse para explorar giros individuales unidos por enlaces de hidrógeno de todos los tipos. [ 7 ]

horquillas

Una horquilla es un caso especial de giro, en el que la dirección del esqueleto proteico se invierte y los elementos de estructura secundaria adyacentes interactúan. Por ejemplo, una horquilla beta conecta dos hebras β antiparalelas unidas por enlaces de hidrógeno (un nombre algo confuso, ya que una horquilla β puede contener muchos tipos de giros: α, β, γ, etc.).

Las horquillas beta se pueden clasificar según el número de residuos que forman el giro, es decir, que no forman parte de las hebras β flanqueantes. [ 8 ] Si este número es X o Y (según dos definiciones diferentes de láminas β), la horquilla β se define como X:Y.

Los giros beta en los extremos de los bucles de las horquillas beta tienen una distribución de tipos diferente a la de los demás; el tipo I′ es el más común, seguido de los tipos II′, I y II.

Conectores flexibles

En ocasiones, se encuentran giros dentro de conectores flexibles o bucles que unen dominios proteicos . Las secuencias de los conectores varían en longitud y suelen ser ricas en aminoácidos polares sin carga . Los conectores flexibles permiten que los dominios conectados se retuerzan y roten libremente para reclutar a sus socios de unión mediante la dinámica de los dominios proteicos . También permiten que sus socios de unión induzcan cambios conformacionales a mayor escala mediante alostería de largo alcance . [ 9 ] [ 10 ]

Función en el plegamiento de proteínas

Se han propuesto dos hipótesis sobre el papel de los giros en el plegamiento de proteínas . Según una de ellas, los giros desempeñan un papel fundamental en el plegamiento al reunir y permitir interacciones entre elementos regulares de la estructura secundaria. Esta hipótesis se apoya en estudios de mutagénesis que indican un papel crucial de residuos específicos en los giros de algunas proteínas. Además, los isómeros no nativos de los enlaces peptídicos X- Pro en los giros pueden bloquear completamente el plegamiento conformacional de algunas proteínas. En la hipótesis opuesta, los giros desempeñan un papel pasivo en el plegamiento. Esta hipótesis se apoya en la escasa conservación de aminoácidos observada en la mayoría de los giros. Los isómeros no nativos de muchos enlaces peptídicos X-Pro en los giros también tienen poco o ningún efecto sobre el plegamiento.

Métodos de predicción de giros beta

A lo largo de los años, se han desarrollado numerosos métodos para predecir giros beta. Recientemente, el grupo del Dr. Raghava desarrolló el método BetaTPred3 , que predice un giro beta completo en lugar de residuos individuales que lo componen. Este método logra una alta precisión y es el primero en predecir los nueve tipos de giros beta. Además de la predicción, este método también puede utilizarse para determinar el número mínimo de mutaciones necesarias para iniciar o interrumpir un giro beta en una proteína en una ubicación específica.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Rose, GD; Gierasch, LM; Smith, JA (1985). "Giros en péptidos y proteínas". Advances in Protein Chemistry . 37 : 1–109 . doi : 10.1016/s0065-3233(08)60063-7 . ISBN 978-0-12-034237-2. PMID 2865874 . 
  2. ↑ Toniolo, C (1980). "Conformaciones de péptidos con enlaces de hidrógeno intramoleculares". CRC Critical Reviews in Biochemistry . 9 (1): 1– 44. doi : 10.3109/10409238009105471 . PMID 6254725 . 
  3. ↑ Venkatachalam, CM (octubre de 1968). "Criterios estereoquímicos para polipéptidos y proteínas. V. Conformación de un sistema de tres unidades peptídicas enlazadas". Biopolymers . 6 ( 10): 1425– 36. doi : 10.1002/bip.1968.360061006 . hdl : 2027.42/37819 . PMID 5685102. S2CID 5873535 .  
  4. 1 2 Richardson, JS (1981). "Anatomía y taxonomía de la estructura proteica". Advances in Protein Chemistry . 34 : 167–339 . doi : 10.1016/s0065-3233(08)60520-3 . ISBN 978-0-12-034234-1PMID 7020376​​ 
  5. 1 2 Hutchinson, EG; Thornton, JM (diciembre de 1994). "Un conjunto revisado de potenciales para la formación de giros beta en proteínas" . Protein Science . 3 (12): 2207– 16. doi : 10.1002/pro.5560031206 . PMC 2142776. PMID 7756980 .  
  6. ↑ Venkatachalam, CM (1968). "Criterios estereoquímicos para polipéptidos y proteínas. V. Conformaciones de un sistema de tres unidades peptídicas enlazadas" ( PDF) . Biopolymers . 6 (10): 1425– 1436. doi : 10.1002/bip.1968.360061006 . hdl : 2027.42/37819 . PMID 5685102. S2CID 5873535 .  
  7. ↑ Newell, NE (2025). "ExploreTurns: una herramienta web para la exploración, el análisis y la clasificación de giros beta y bucles estructurados en proteínas; aplicación a bucles beta-bulge y Schellman, tapas de hélice Asx, horquillas beta y otros motivos con enlaces de hidrógeno". Protein Science . 33 (9). PMID 39968865 . 
  8. ↑ Sibanda, BL; Blundell, TL; Thornton, JM (20 de abril de 1989). "Conformación de horquillas beta en estructuras proteicas. Una clasificación sistemática con aplicaciones al modelado por homología, ajuste de densidad electrónica e ingeniería de proteínas". Journal of Molecular Biology . 206 (4): 759– 77. doi : 10.1016/0022-2836(89)90583-4 . PMID 2500530 . 
  9. ^ Dunker AK, Lawson JD, Brown CJ, Williams RM, Romero P, Oh JS, Oldfield CJ, Campen AM, Ratliff CM, Hipps KW, Ausio J, Nissen MS, Reeves R, Kang C, Kissinger CR, Bailey RW, Griswold MD, Chiu W, Garner EC, Obradovic Z (2001). "Proteína intrínsecamente desordenada". Revista de modelado y gráficos moleculares . 19 (1): 26– 59. CiteSeerX 10.1.1.113.556 . doi : 10.1016/s1093-3263(00)00138-8 . PMID 11381529 .  
  10. ↑ Compiani M, Capriotti E (dic. 2013). "Métodos computacionales y teóricos para el plegamiento de proteínas" (PDF) . Biochemistry . 52 (48): 8601–24 . doi : 10.1021/bi4001529 . PMID 24187909. Archivado del original (PDF) el 4 de septiembre de 2015. 
  • BetaTPred3: plataforma in silico para predecir e iniciar giros beta en una proteína en la ubicación deseada. Enlace al artículo.
  • NetTurnP - Predicción de regiones de giro beta en secuencias de proteínas
  • BetaTPred: Predicción de giros beta en proteínas mediante algoritmos estadísticos.

Literatura

Estas referencias están ordenadas por fecha.

  • Venkatachalam CM. (1968). "Criterios estereoquímicos para polipéptidos y proteínas. V. Conformación de un sistema de tres unidades peptídicas enlazadas". Biopolymers . 6 (10): 1425– 36. doi : 10.1002/bip.1968.360061006 . hdl : 2027.42/37819 . PMID 5685102 . 
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