En bioquímica, la estructura primaria de una molécula biológica es la especificación exacta de su composición atómica y de los vínculos químicos que conectan esos átomos (estereoquímica incluyendo). Para un biopolímero no ramificado, un-crosslinked típico (tal como una molécula de la DNA, del ARN o de la proteína intracelular típica ), la estructura primaria es equivalente a especificar la secuencia de sus subunidades monoméricas, e., el nucleótido o secuencia del péptido. El " del término; structure" primario; primero fue acuñado por el Linderstrøm-Lang en sus conferencias médicas 1951 del carril. La estructura primaria a veces equivocadamente se llama el la secuencia primaria, pero no hay tal término, así como ninguÌn concepto paralelo de secuencia secundaria o terciaria.
¡Estructura primaria del polypeptides
Los polipéptidos son generalmente polímeros no ramificado, tan su estructura primaria puede ser especificado a menudo por la secuencia de los aminoácidos a lo largo de su espina dorsal. Sin embargo, las proteínas pueden reticularse, lo más comúnmente posible por los enlaces de disulfuro, y la estructura primaria también requiere especificar los átomos del cross-linking, e., especificando las cisteínas implicadas en los enlaces de disulfuro de la proteína. Otras reticulaciones incluyen desmosina…
Los centros quirales de una cadena del polipéptido pueden experimentar la racemización . Particularmente, los ácidos L-amino encontrados normalmente en proteínas pueden isomerizar espontáneo en el átomo del para formar los ácidos D-amino, que no se pueden hender por la mayoría de las proteasas
Finalmente, la proteína puede experimentar una variedad de modificaciones de Posttranslational que se resuman breve aquí.
El grupo amino del N-terminal de un polipéptido se puede modificar covalente, e.,
el la carga positiva en el grupo amino del N-terminal puede ser eliminado cambiándolo a un grupo del acetilo (N-terminal que bloquea).
l que la metionina del N-terminal encontró generalmente después de que la traducción tenga un N-término bloqueado con un grupo del formilo. Este grupo del formilo (y a veces el residuo sí mismo de la metionina, si es seguido por Gly o Ser) es quitado por el Deformylase de la enzima.
pyroglutamate el
l una glutamina del N-terminal puede atacarse, formando un grupo cíclico del pyroglutamate.
l similar a la acetilación. En vez de un grupo metílico simple, el grupo del myristoyl tiene una cola de 14 carbones hidrofóbicos, que le hacen el ideal para anclar las proteínas a las membranas celulares
El grupo del carboxilaato del C-terminal de un polipéptido se puede también modificar, e.,
del amidation del
(véase la figura) el C-término se puede también bloquear (así, neutralizando su carga negativa) por el amidation.
glycosyl del
del accesorio (GPI) del fosfatidilinositol del del
el fosfatidilinositol Glycosyl de es un grupo prostético del fosfolípido grande, hidrofóbico que las proteínas de los achors a las membranas celulares él están atadas al C-término del polipéptido a través de un acoplamiento de la amida que entonces conecte con la etanolamina, por lo tanto a los azúcares diversos y finalmente a la mitad del lípido del fosfatidilinositol.
Finalmente, las cadenas laterales del péptido se pueden también modificar covalente, e.,
de la fosforilación del
aparte de la hendidura, fosforilación es quizás la modificación química más importante de proteínas. Un grupo del fosfato se puede atar al grupo de hidróxido de la cadena lateral de residuos de la serina, de la treonina y de la tirosina, agregando una carga negativa en ese sitio y produciendo un aminoácido artificial. Tales reacciones son catalizadas por el de las cinasas del y la reacción reversa es catalizada por las fosfatasas. Las tirosinas phosphorylated son de uso frecuente como " handles" por qué proteínas pueden atar a una otra, mientras que la fosforilación de Ser/Thr induce a menudo los cambios conformacionales, probablemente debido a la carga negativa introducida. Los efectos de phosphorylating Ser/Thr pueden ser simulados a veces transformando el residuo de Ser/Thr al glutamato.
Glycosylation
nombre del atrapador de A para un sistema mismo de campo común y de modificaciones químicas muy heterogéneas. Las mitades del azúcar se pueden atar a los grupos de hidróxido de la cadena lateral de Ser/Thr o a los grupos de amida de la cadena lateral de Asn. Tales accesorios pueden servir muchas funciones, extendiéndose de solubilidad cada vez mayor al reconocimiento complejo. Todo el glycosylation se puede bloquear con ciertos inhibidores, tales como tunicamycin.
del de la desamidación (formación del succinimide) en esta modificación, una asparragina o cadena lateral del aspartato ataca el enlace de péptido siguiente, formando un intermedio simétrico del succinimide. La hidrólisis del intermedio produce el asparate o el ácido de β-amino, ISO (ASP). Para la asparragina, cualquier producto da lugar a la pérdida del grupo de amida, por lo tanto del " deamidation".
del de la hidroxilación los residuos de la prolina de pueden ser hidroxilan en cualquiera de dos átomos, al igual que lisina (en un átomo). La hidroxiprolina es un componente crítico del colágeno, que llega a ser inestable sobre su pérdida. La reacción de la hidroxilación es catalizada por una enzima que requiera el ácido ascórbico (vitamina C), las deficiencias en el cual llevan a muchas enfermedades del conectivo-tejido tales como escorbuto .
de la metilación el
l varios residuos de la proteína se puede desnaturalizar, especialmente los grupos positivos de lisina y arginina. La metilación en estos sitios se utiliza para regular el atascamiento de proteínas a los ácidos nucléicos. Los residuos de la lisina pueden estar solo, doble e incluso desnaturalizaron triple. La metilación hace el de no altera la carga positiva en la cadena lateral, sin embargo.
del de la acetilación la acetilación de de los grupos aminados de la lisina es químicamente análoga a la acetilación del N-término. Funcionalmente, sin embargo, la acetilación de los residuos de la lisina se utiliza para regular el atascamiento de proteínas a los ácidos nucléicos. La cancelación de la carga positiva en la lisina debilita la atracción electrostática para (negativamente - cargado) los ácidos nucléicos.
sulfation'
Las tirosinas pueden sulfatarse en su átomo del . Algo inusualmente, esta modificación ocurre en el aparato de Golgi, no en el retículo endoplásmico . Similar a las tirosinas phosphorylated, las tirosinas sulfatadas se utilizan para el reconocimiento específico, e., en receptores del chemokine en la superficie de la célula. Como con la fosforilación, la sulfatación agrega una carga negativa a un sitio previamente neutral.
Prenylation del
y
El isopreno hidrofóbico (los grupos e., del farnesyl, geranyl, y del geranylgeranyl) y los grupos del palmitoyl se pueden agregar al átomo del de los residuos de la cisteína para anclar las proteínas a las membranas celulares desemejante del GPI y las anclas del myritoyl, estos grupos no se agregan necesario en los términos.
de la carboxilación del
modificación relativamente rara de A que agrega un grupo adicional del carboxilaato (y, por lo tanto, una carga negativa doble) a una cadena lateral del glutamato, produciendo un residuo de Gla. Esto se utiliza para consolidar el atascamiento al " hard" iones del metal tales como calcio .
ADP-ribosylation del
El grupo grande ADP-ribosyl se puede transferir a varios tipos de cadenas laterales dentro de las proteínas, con efectos heterogéneos. Esta modificación es una blanco para las toxinas de gran alcance de las bacterias dispares, e., cholerae del vibrión del, diphtheriae del corynebacterium del y bordetella pertussis .
ubiquitination del del
y SUMOylation
Las varias proteínas integrales, dobladas se pueden atar en sus C-términos a los grupos del amonio de la cadena lateral de lysines de otras proteínas. Ubiquitin es más el campo común de éstos, y generalmente señales que la proteína ubiquitin-marcada con etiqueta debe ser degradada.
La mayor parte de las modificaciones del polipéptido enumeraron arriba ocurren el poste-de translación del, es decir, después de que la proteína se haya sintetizado en el ribosoma, ocurriendo típicamente en el retículo endoplásmico, un organelo subcelular de la célula eucariótica.
Muchas otras reacciones químicas (e., cyanylation) han sido aplicadas a las proteínas por los químicos, aunque no se encuentren en sistemas biológicos.
Modificaciones de la estructura primaria
Además de ésos enumerados arriba, la modificación más importante de la estructura primaria es la hendidura del péptido del (véase: Proteasa ). Las proteínas se sintetizan a menudo en una forma inactiva del precursor; típicamente, un N-terminal o un segmento del C-terminal bloquea el sitio activo de la proteína, inhibiendo su función. La proteína es activada hendiendo del péptido inhibitorio.
Algunas proteínas incluso tienen la energía de henderse. Típicamente, el grupo de hidróxido de una serina (raramente, treonina) o el grupo de tiol de un residuo de la cisteína atacará el carbón del carbonyl del enlace de péptido precedente, formando un intermedio tetrahedrally consolidado como hydroxyoxazolidine (Ser/Thr) o el intermedio del hydroxythiazolidine (Cys). Este intermedio tiende a invertir a la forma de la amida, expeliendo al grupo que ataca, puesto que la forma de la amida es favorecida generalmente por la energía libre, (probablemente debido a la estabilización fuerte de la resonancia del grupo del péptido). Sin embargo, las interacciones moleculares adicionales pueden hacer la forma de la amida menos estable; expelen al grupo amino en lugar de otro, dando por resultado un éster (Ser/Thr) o enlace del tioéster (Cys) en lugar del enlace de péptido. Esta reacción química se llama un NINGUÌN cambio del acil.
El enlace del éster/del tioéster se puede resolver de varias maneras:
La hidrólisis simple del
partirá la cadena del polipéptido, donde el grupo amino desplazado se convierte en el nuevo N-término. Esto se ve en la maduración del glycosylasparaginase.
La reacción del
A β-elimination también parte la cadena, pero da lugar a un grupo del pyruvoyl en el nuevo N-término. Este grupo del pyruvoyl puede ser utilizado como cofactor catalítico covalente atado en algunas enzimas, especialmente decarboxilasas tales como decarboxilasa {SAMDC) de S-adenosylmethionine esa hazaña la energía electrón-que se retira del grupo del pyruvoyl.
El transesterificación intramolecular del
, dando por resultado un ramificó polipéptido de . En el Inteins el nuevo enlace de éster está quebrado por un ataque intramolecular por la asparragina futura del C-terminal.
El transesterificación intermolecular del
puede transferir un segmento entero a partir de un polipéptido a otro, como se ve en la proteína del erizo autoprocessing.
Historia de la estructura primaria de la proteína
La oferta que las proteínas eran cadenas lineares de ácidos α-amino fue hecha casi simultáneamente por dos científicos en la misma conferencia en 1902, la 74.a reunión de la sociedad de científicos alemanes y los médicos, llevada a cabo en Karlsbad. El Francisco Hofmeister hizo la oferta por la mañana, basada en sus observaciones de la reacción del biuret en proteínas. Hofmeister fue seguido algunas horas más adelante por el Emilio Fischer, que amased una abundancia de detalles químicos que el apoyo péptido-enlaza el modelo. Para lo completo, la oferta que las proteínas contenidas los acoplamientos de la amida fueron hechas desde 1882 por el químico francés E.
A pesar de estos datos y evidencia posterior que las proteínas proteolytically digeridas rindieron solamente oligopeptides, la idea que las proteínas fueran polímeros lineares, no ramificado de aminoácidos no fue aceptada inmediatamente. Algunos científicos well-respected tales como Guillermo Astbury dudaron que los enlaces covalentes fueran bastante fuertes sostener tales moléculas largas juntas; temieron que las agitaciones termales sacudieran tales moléculas largas en partes. El Hermann Staudinger hizo frente a prejudicar similares en los años 20 en que él sostuvo que el caucho fue compuesto de las macromoléculas
Así, varias hipótesis alternativas se presentaron. La hipótesis coloidal de la proteína del indicó que las proteínas eran montajes coloidales de moléculas más pequeñas. Esta hipótesis era disproven en los años 20 por medidas de la ultracentrifugación por el el Svedberg que demostró que las proteínas tenían un peso molecular bien definido, reproductivo y por medidas electroforéticas por el Arne Tiselius que indicó que las proteínas eran solas moléculas. Una segunda hipótesis, la hipótesis de Cyclol del avanzó por el Dorothy Wrinch, propuesto que el polipéptido linear experimentó un cambio químico del cyclol el C (OH) de C=O + del HN - N que reticuló sus grupos de amida de la espina dorsal, formando una tela de dos dimensiones del . Otras estructuras primarias de proteínas fueron propuestas por los varios investigadores, tales como el modelo de la dioxopiperazina del Emilio Abderhalden y el pyrrol del /la piperidina modelo de Troensegaard en 1942. Aunque nunca estuvo dado mucho crédito, estos modelos alternativos fuera finalmente disproven cuando el Frederick Sanger ordenó con éxito la insulina y por la determinación cristalográfica de la mioglobina y de la hemoglobina por el Perutz máximo y el Juan Kendrew .
Relación a la estructura secundaria y terciaria
La estructura primaria de un polímero biológico determina en gran parte la forma tridimensional conocida como la estructura terciaria, pero el ácido nucléico y el plegamiento de proteína son tan complejos que saber la estructura primaria no ayuda a menudo a deducir la forma o a predecir la estructura secundaria localizada, tal como la formación de lazos o de hélices. Sin embargo, saber la estructura de una secuencia homóloga similar (por ejemplo miembro de la misma familia de la proteína) puede identificar inequívoco la estructura terciaria de la secuencia dada. La secuencia determinan a las familias de la secuencia a menudo que arracima, y los proyectos estructurales de la genómica apuntan producir un sistema de estructuras representativas para cubrir el espacio de la secuencia del de secuencias non-redundant posibles.
Estructura primaria en otras moléculas
Cualquier heteropolímero de la linear-cadena se puede decir para tener un " structure" primario; por analogía al uso del término para las proteínas, pero este uso está raro comparado al uso extremadamente común en referencia a las proteínas. En el ARN, que también tiene estructura secundaria extenso, la cadena linear de bases generalmente apenas se refiere como el " sequence" mientras que está en la DNA (que forma generalmente una hélice doble linear con poca estructura secundaria). Otros polímeros biológicos tales como polisacáridos se pueden también considerar para tener una estructura primaria, aunque el uso no sea estándar.
Ver también
Estructura secundariaEstructura terciaria
Estructura de cuaternario
Proteína que ordena
traducción
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