Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

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L’alanina è unL’alanina è un - -amminoacido amminoacido

acido 2(S)-ammino propanoicoacido 2(S)-ammino propanoico

C HH2N

COOH

CH3

Page 3: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

C HH

NH2

C HH

COOH

La La -alanina è un-alanina è un - -amminoacido amminoacido

Page 4: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

C HH

C

C HH

COOH

HH

NH2acido 4-ammino butanoico

Il GABA è un Il GABA è un - -amminoacidoamminoacido

Page 5: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Gli amminoacidi che si ottengono dall'idrolisi Gli amminoacidi che si ottengono dall'idrolisi delle proteine sono tutti delle proteine sono tutti -amminoacidi -amminoacidi

Gli amminoacidi che si ottengono dall'idrolisi Gli amminoacidi che si ottengono dall'idrolisi delle proteine sono tutti delle proteine sono tutti -amminoacidi -amminoacidi

C HH2N

COOH

R

Page 6: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Gli -amminoacidi naturali appartengonotutti alla serie sterica Lserie sterica L.

(ad eccezione della glicina, che non ha atomi di carbonio asimmetrici)

C HH2N

COOH

R

Page 7: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Allo stato cristallino gli amminoacidi sono nella forma zwitterionica

Allo stato cristallino gli amminoacidi sono nella forma zwitterionica

HC

OO

C HN

HH

R

-

+

Page 8: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Gli amminoacidi naturali differiscono per la struttura della catena laterale

Gli amminoacidi naturali differiscono per la struttura della catena laterale

GruppoGruppofunzionalefunzionale

C HH2N

COOH

R

Page 9: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

R apolareR apolare

COO-

C H

R

H3N+

GlyGlyAlaAlaValValLeuLeuIleIleProPro

GlyGlyAlaAlaValValLeuLeuIleIleProPro

GGAAVVLLIIPP

Page 10: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

H

COO-

C HH3N+

GlicinaGlicinaGlicinaGlicina GlyGlyGlyGly GGGG

Page 11: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CH3

COO-

C HH3N+

AlaninaAlaninaAlaninaAlanina AlaAlaAlaAla AAAA

Page 12: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CH2

COO-

C HH3N+

CHCH3H3C

LeucinaLeucinaLeucinaLeucina LeuLeuLeuLeu LLLL

Page 13: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

C CH3

CH3

CH2

H

COO-

C HH3N+

IsoleucinaIsoleucinaIsoleucinaIsoleucina IleIleIleIle IIII

Page 14: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

COO-

C HH3N+

CHCH3H3C

ValinaValinaValinaValina ValValValVal VVVV

Page 15: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

H HN

CH COO-

CH2

H2C

H2C

+

ProlinaProlinaProlinaProlina ProProProPro PPPP

Page 16: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

COO-

C H

R

H3N+

SerSerThrThrCysCysMetMetAsnAsnGlnGln

SerSerThrThrCysCysMetMetAsnAsnGlnGln

R polare non caricaR polare non carica

SSTTCCMMNNQQ

Page 17: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CH2OH

COO-

C HH3N+

SerinaSerinaSerinaSerina SerSerSerSer SSSS

Page 18: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

C

CH3

H OH

COO-

C HH3N+

TreoninaTreoninaTreoninaTreonina ThrThrThrThr TTTT

Page 19: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

SH

CH2

COO-

C HH3N+

CisteinaCisteinaCisteinaCisteina CysCysCysCys CCCC

Page 20: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CH2

S

CH3

CH2

COO-

C HH3N+

MetioninaMetioninaMetioninaMetionina MetMetMetMet MMMM

Page 21: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

COO-

C HH3N+

C

CH2

OH2N

AsparaginaAsparaginaAsparaginaAsparagina AsnAsnAsnAsn NNNN

Page 22: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CH2

COO-

C HH3N+

C

CH2

OH2N

GlutamminaGlutamminaGlutamminaGlutammina GlnGlnGlnGln QQQQ

Page 23: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

R aromaticaR aromatica

COO-

C H

R

H3N+

PhePheTyrTyrTrpTrp

PhePheTyrTyrTrpTrp

FFYYWW

Page 24: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

COO-

C HH3N+

CH2

FenilalaninaFenilalaninaFenilalaninaFenilalanina PhePhePhePhe FFFF

Page 25: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

OH

COO-

C HH3N+

CH2

TirosinaTirosinaTirosinaTirosina TyrTyrTyrTyr YYYY

Page 26: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

COO-

C HH3N+

N

H

CH2

TriptofanoTriptofanoTriptofanoTriptofano TrpTrpTrpTrp WWWW

Page 27: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

COO-

C H

R

H3N+

AspAspGluGluAspAspGluGlu

R con carica negativaR con carica negativa

DDEE

Page 28: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CH2

COO-

COO-

C HH3N+

Ac. asparticoAc. asparticoAc. asparticoAc. aspartico AspAspAspAsp DDDD

Page 29: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CH2

CH2

COO-

COO-

C HH3N+

Ac. glutammicoAc. glutammicoAc. glutammicoAc. glutammico GluGluGluGlu EEEE

Page 30: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

COO-

C H

R

H3N+

LysLysHisHisArgArg

LysLysHisHisArgArg

R carica positivamenteR carica positivamente

KKHHRR

Page 31: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CH2

CH2

CH2

CH2

NH3+

COO-

C HH3N+

LisinaLisinaLisinaLisina LysLysLysLys KKKK

Page 32: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

COO-

C HH3N+

H

N

N

CH2H +

IstidinaIstidinaIstidinaIstidina HisHisHisHis HHHH

Page 33: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2

NH2

+

COO-

C HH3N+

ArgininaArgininaArgininaArginina ArgArgArgArg RRRR

Page 34: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Alcuni amminoacidiAlcuni amminoacidisono essenzialisono essenziali

““o indispensabili”o indispensabili”

Page 35: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

glicina [G][G](Gly)

H

COO-

C HH3N+

alanina [A][A](Ala)

CH3

COO-

C HH3N+

isoleucina [I][I](Ile)

C CH3

CH3

CH2

H

COO-

C HH3N+

leucina [L][L](Leu)

CH2

COO-

C HH3N+

CHCH3H3C

valina [V][V](Val)

COO-

C HH3N+

CHCH3H3C

prolina [P][P](Pro)

H HN

CH COO-

CH2

H2C

H2C

+

indispensabiliindispensabili

Page 36: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

serina [S][S](Ser)

CH2OH

COO-

C HH3N+

C

CH3

H OH

Treonina [T[T ]](Thr)

COO-

C HH3N+

cisteina [C][C](Cys)

SHCH2

COO-

C HH3N+

Metionina [M][M](Met)

CH2

S

CH3

CH2

COO-

C HH3N+

CH2

(Q)lutammina [Q][Q](Gln)

COO-

C HH3N+

C

CH2

OH2NasparagiNa [N][N](Asn)

COO-

C HH3N+

C

CH2

OH2N

indispensabiliindispensabili

Attenzione!!!:Attenzione!!!: la corruzione del nome di alcuni AA è solo un trucco mnemonico utile a ricordarne i simboli

Page 37: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Tripto(W)fano [W][W](Trp)

tYrosina [Y][Y](Tyr)

Fenilalanina [F][F](Phe)

COO-

C HH3N+

N

H

CH2

COO-

C HH3N+

CH2

OH

COO-

C HH3N+

CH2

indispensabiliindispensabiliAttenzione!!!:Attenzione!!!: la corruzione del nome di alcuni AA è solo un trucco mnemonico utile a ricordarne i simboli

Page 38: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

acido aspar(D)ico [D][D](Asp)

CH2

COO-

COO-

C HH3N+

acido glu(E)tammico [E][E](Glu)

CH2

CH2

COO-

COO-

C HH3N+

Attenzione!!!:Attenzione!!!: la corruzione del nome di alcuni AA è solo un trucco mnemonico utile a ricordarne i simboli

Page 39: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

(K)lisina [K][K](Lys)

(H)istidina [H][H](His)

CH2

CH2

CH2

CH2

NH3+

COO-

C HH3N+

aRginina [R][R](Arg)

CH2

CH2

CH2

NH

C

NH2

NH2

+

COO-

C HH3N+

COO-

C HH3N+

H

N

N

CH2H +

Tutti indispensabiliTutti indispensabiliAttenzione!!!:Attenzione!!!: la corruzione del nome di alcuni AA è solo un trucco mnemonico utile a ricordarne i simboli

Page 40: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Caratteristiche chimicheCaratteristiche chimichedegli amminoacididegli amminoacidi

Page 41: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

+

PLP

COH

H

+N

CH2OPO3H2HO

H3C

COOH

C HR

NH2

-amminoacido

aldimmina

HC

COOH

C HR

N

+N

CH2OPO3H2HO

H3C

H

- H2O

+ H2O

Page 42: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

H

HC

+N

CH2OPO3H2HO

H3C

COOH

C HR

N

chetimmina

H

HC

+N

CH2OPO3H2HO

H3C

COOH

C

H

R

N

aldimmina

Page 43: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

+ H2O

- H2O

-chetoacido

chetimmina

H

HC

+N

CH2OPO3H2HO

H3C

COOH

C

H

R

N

COOH

C

R

O

+

H

CH2

+N

CH2OPO3H2HO

H3C

NH2

piridossammina-fosfato

Page 44: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

-amminoacido1 + -chetoacido2

-chetoacido1 + -amminoacido2

TransamminasiPLP-dipendenteTransamminasiPLP-dipendente

Page 45: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

ninidrina

C

C

O

O

OH

OH C

C

O

O

OH

OH

ninidrina

COOH

C H

R

H2N

amminoacido

pigmento violaceo

N

O

O OH

C

C

O

C

C

CO2R C

O

H3 H2O

Page 46: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

riduzione (+2H)ossidazione (-2H)

cistina

SH

CH2

COO-

C HH3N+

SH

CH2

COO-

C HH3N+

S

COO-

C HH3N+

SH2C

COO-

C HH3N+

CH2

cisteina

Page 47: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Allo stato cristallino gli amminoacidi sono Allo stato cristallino gli amminoacidi sono nella forma zwitterionica (anfionica)nella forma zwitterionica (anfionica)

Allo stato cristallino gli amminoacidi sono Allo stato cristallino gli amminoacidi sono nella forma zwitterionica (anfionica)nella forma zwitterionica (anfionica)

HC

OO

C HN

HH

R

-

+

Page 48: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

gli amminoacidi sono anfolitigli amminoacidi sono anfoliti

CO

OC

NH3

H

R H2O CO

OHC

NH3

H

R

OH-

CO

OC

NH2

H

R

H3O+

forma anionicaforma anionica forma anfionicaforma anfionica forma cationicaforma cationica

Page 49: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CO OH

C HH3N

R

CO O

C HH3N

R

H3O+ H2OH2O H3O+

CO O

C HH2N

R

Gli amminoacidi*Gli amminoacidi*Gli amminoacidi*Gli amminoacidi* possono essere considerati acidi diproticipossono essere considerati acidi diproticipossono essere considerati acidi diproticipossono essere considerati acidi diprotici

*monocarbossilici e monoamminici*monocarbossilici e monoamminici

Ciascuno dei due equilibri comporta la possibilità che l’amminoacido Ciascuno dei due equilibri comporta la possibilità che l’amminoacido funzioni da tamponefunzioni da tamponeCiascuno dei due equilibri comporta la possibilità che l’amminoacido Ciascuno dei due equilibri comporta la possibilità che l’amminoacido funzioni da tamponefunzioni da tampone

Page 50: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Il pKaIl pKa11 degli amminoacidi è influenzato dal gruppo amminico degli amminoacidi è influenzato dal gruppo amminicoIl pKaIl pKa11 degli amminoacidi è influenzato dal gruppo amminico degli amminoacidi è influenzato dal gruppo amminico

pKa1 = 2.34pKa1 = 2.34glicina (ac. amminoacetico)glicina (ac. amminoacetico)

CO OH

C HH3N

H

CO O

C HH3N

H

H3O+H2O H2O H3O+

CO O

C HH2N

R

pKa = 4.75pKa = 4.75acido aceticoacido acetico

CO OH

C HH

H

CO O

C HH

H

H3O+H2O

Page 51: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

0.50.5 11 1.51.5 22

OHOH-- (equivalenti)(equivalenti)

pKpKa1 a1 = 2.34= 2.34

pKpK2 2 = 9.60= 9.60

PuntoPuntoisoelettricoisoelettrico

PuntoPuntoisoelettricoisoelettrico

COOH

C HH3N

H

+

00

77

1212

pH

H2O

Ka1

COO-

C HH3N

H

+

OHOH--

Ka2

COO-

C HH2N

HHH22OOOHOH--

+ NaOH+ NaOH

+ NaOH+ NaOH

Page 52: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Al punto isoelettrico Al punto isoelettrico [AH[AH2 2 ]] = [A = [A--]]Al punto isoelettrico Al punto isoelettrico [AH[AH2 2 ]] = [A = [A--]]+

AHAH22++ A-AH

=

CO OH

C HH3N

H

CO O

C HH3N

H

H3O+H2O H2O H3O+

CO O

C HH2N

R

Page 53: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Ka1 =[AH] [H+]

[AH2+]

.

Ka2 =[A-] [H+]

[AH]

.

AH2+ AH + H +

Ka1

A-AH + H +Ka2

Per calcolare a quale valore di pH si abbia il punto isoelettricodell’amminoacido si può ricorrere ad un “artificio matematico”

Page 54: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

K1=[AH] [H+]

[AH2+]

.K2=

[A- ] [H+][AH]

.

K1·K2 =[AH] [H+]

[AH2+]

.· [A- ] [H+]

[AH]

.

Dal prodotto delle due equazioni si ottiene la seguente :

Elidendo i termini che compaiono sia al numeratore che al denominatore ...Elidendo i termini che compaiono sia al numeratore che al denominatore ...

Page 55: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

K1·K2 =[AH] [H+]

[AH2+]

.· [A- ] [H+]

[AH]

.

=[AH2+] [A-]

[H3O+]2 = K1 · K2deriva che :

pK1 + pK2pI =2

E considerando che al punto isoelettrico

E quindi: E quindi:

Page 56: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

R non polare

R aromatico

R polare non carico

R negativo

R positivo

glicina 2.34 9.60alanina 2.34 9.69valina 2.32 9.62leucina 2.36 9.60isoleucina 2.36 9.68prolina 1.99 10.96fenilalanina 1.83 9.13tirosina 2.2 9.11 10.07triptofano 2.38 9.39serina 2.21 9.15 13.6treonina 2.11 9.62 13.6cisteina 1.96 8.18 10.28metionina 2.28 9.21asparagina 2.02 8.80glutammina 2.17 9.13aspartato 1.88 9.60 3.65glutammato 2.19 9.67 4.25lisina 2.18 8.95 10.53arginina 2.17 9.04 12.48istidina 1.82 9.17 6.0

pK1 pK2 pKR

Page 57: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Gli amminoacidi si legano contraendolegami peptidici

Gli amminoacidi si legano contraendolegami peptidici

R

CN

H

CO

OH

H

H

R

CN

H

CO

OHH

H

R

CN

H

COH

H

H OH

OC

H

N C

R

Page 58: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

R

CN

H

COH

H

H OH

OC

H

N C

RR

CN

H

COH

H

H OH

OC

H

N C

R

Page 59: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

R

CN

H

COH

H

H OH

OC

H

N C

R

R

CN

H

CH

H

H OH

OC

H

N C

RO

Mesomeria delMesomeria delgruppo funzionalegruppo funzionalepeptidicopeptidico

Planarità delPlanarità delgruppo funzionalegruppo funzionalepeptidicopeptidico

Page 60: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

C

CH2OH

H3N

H

C

O

N

H

C

H

H

C

O

N

H

C

CH2

H

COOH

C

O

N

H

C

CH3

H

C

O

N

H

C

H

CH2

CHH3C CH3

COO-

seril-glicil-aspartil-alanil-leucina

SS GG DD AA LL

amminoacido N-terminaleamminoacido N-terminaleamminoacido C-terminaleamminoacido C-terminale

SGDAL

Page 61: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

2,4-dinitro-fluorobenzene

identificazione dell'amminoacido N-terminale

F

NO2

NO2

NH

HC H

R

CO N

H

C

R

H

CO N

H

NO2

NO2

NH

C H

R

CO N

H

C

R

H

CO N

H

+ HF

Page 62: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

NO2

NO2

NH

C H

R

CO N

H

C

R

H

CO N

H

NO2

NO2

NH

C H

R

CO OH

idrolisiidrolisi

dinitrofenil-peptide

dinitrofenil-AA

+ gli altri AA+ gli altri AA

Page 63: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

SGDAL

GDAL / GDLA / GADL / GALD / GLDA / GLADDALG / DAGL / DGAL / DGLA / DLAG / DLGA ADLG / ADGL / AGLD / AGDL / ALGD / ALDG LDAG / LDGA / LGDA / LGAD / LAGD / LADG

24 combinazioni24 combinazionipossibili degli possibili degli altri 4 AA altri 4 AA (n!)(n!)

C

CH2OH

H3N

H

C

O

N

H

C

H

H

C

O

N

H

C

CH2

H

COOH

C

O

N

H

C

CH3

H

C

O

N

H

C

H

CH2

CHH3C CH3

COO-

SS GG DD AA LL

Page 64: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Determinazione della sequenza mediante Determinazione della sequenza mediante ““degradazione di Edman”degradazione di Edman”

N C S H2N C

R1

H

C

O

N

H

C

R2

H

C

O

N

H

C

R3

H

C

O

N

H

C

R1

H

C

O

N

H

C

R2

H

C

O

N

H

C

R3

H

C

O

N

H

N

H

H

C

S

N

N

H

C

R2

H

C

O

N

H

C

R3

H

C

O

N

H

H

H

C

S

N

N HC

RH

CO

idrolisiidrolisiidrolisiidrolisi

oligopeptide di n-1 AAoligopeptide di n-1 AA(pronto per il ciclo successivo)(pronto per il ciclo successivo)

fenilisotiocianato

Page 65: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Nei polipeptidi, oltre al legame peptidico, esistono anche altre interazioni fra amminoacidi.

Queste interazioni danno origine a strutture superiori

-SCALIQAFTYKESENQPCTGWDFSIMDFIFESGDAL

C

CH2OH

H

C

O

N

H

C

H

H

C

O

N

H

C

CH2

H

COOH

C

O

N

H

C

CH3

H

C

O

N

H

C

H

CH2

CHH3C CH3

COO-N

H

C

O

C

CH2

CH2

COOH

H

N

H

C

O

C

CH2

H

N

H

C

O

Page 66: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.
Page 67: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Ogni polipeptide allo stato nativo ha uno Ogni polipeptide allo stato nativo ha uno specifico specifico foldingfolding, che è determinato dalla sua , che è determinato dalla sua struttura primariastruttura primaria

Page 68: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Le quattro interazioni deboli implicate nel folding Le quattro interazioni deboli implicate nel folding di un polipeptide in ambiente acquosodi un polipeptide in ambiente acquoso

Legame HLegame H

Interazione idrofobicaInterazione idrofobica

Forze di van der WaalsForze di van der Waals

fra catene lateralifra catene laterali

fra gruppi amidici fra gruppi amidici 3-73-7 kcal/mole kcal/mole

1-21-2 kcal/mole kcal/mole

< 1 < 1 kcal/molekcal/mole

Legame ionicoLegame ionicoattrazioneattrazione

repulsionerepulsione≈≈1010 kcal/mole kcal/mole

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La ribonucleasi batterica barnasi, un piccolo polipeptide di 110 aminoacidi e 12.4 kDa di massa molecolare, è un buon modello per descrivere il folding di un polipeptide

Forze implicate nel folding della barnasi

Phe7 Val10Ala11 Leu14Leu20 Tyr24Ala74 Ile76Ile88 Tyr90Trp94 Ile96Ile109

Effetto idrofobicoEffetto idrofobico

Page 70: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Forze implicate nel folding della barnasi Core Core idrofobico della barnasiidrofobico della barnasi

Phe56 Leu63Trp71 Leu89Tyr97 Tyr103Phe106

Page 71: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Forze implicate nel folding della barnasi Legami idrogenoLegami idrogeno

Barnase – helix I

Phe7-Asp-Gly-Val-Ala-Asp-Tyr-Leu-Gln-Thr-Tyr-His18

Amphipathic

Page 72: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Forze implicate nel folding della barnasi Interazioni elettrostaticheInterazioni elettrostatiche

Arg69

Asp93

Rompendo questo legame ionico la proteina diventa unfolded

Page 73: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Forze implicate nel folding della barnasi Ponti disolfuroPonti disolfuro

Ser-Cys85His-Cys102mutante

Page 74: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

• Planarità e isomeria cis/transPlanarità e isomeria cis/trans

• Angoli diedri di torsione intorno ai legami Angoli diedri di torsione intorno ai legami e e

Conseguenze della mesomeria del gruppo funzionale peptidico

Page 75: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Queste torsioni sono limitate dall’ingombro sterico Queste torsioni sono limitate dall’ingombro sterico (e da interazioni elettrostatiche). (e da interazioni elettrostatiche). La piccola catena laterale della alanina impedisce le modificazioni conformazionali molto meno di quella, “più ingombrante”, del triptofano.La glicina gode della massima libertà conformazionale mentre la prolina, per la struttura ciclica in cui è compreso l’azoto del gruppo funzionale, ha una libertà di modificazioni conformazionali fortemente limitata.

R R

Page 76: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Il paradosso di LevinthalPer un polipeptide di 101 amminoacidi : 8100 = 2x1090 conformazioni possibili.Con una frequenza di modificazione conformazionale = 1013 s-1 (diecimila milardi di volte al secondo) al polipeptide occorrerebbero poco meno di 1070 anni per assumere tutte le conformazioni possibili

Page 77: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

CooperativitàCooperatività

The folding funnelThe folding funnel

GG

stato “folded”stato “folded”

Page 78: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Ogni polipeptide allo stato nativo ha uno Ogni polipeptide allo stato nativo ha uno specifico specifico foldingfolding, che è determinato dalla sua , che è determinato dalla sua struttura primariastruttura primaria

Page 79: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Ogni polipeptide allo stato nativo ha uno Ogni polipeptide allo stato nativo ha uno specifico specifico foldingfolding, che è determinato dalla sua , che è determinato dalla sua struttura primariastruttura primaria

Page 80: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Legame H dellastruttura secondaria

Legame H dellastruttura secondaria

C O

N

R

C

H

H N

C O

C

H

N

H

C C

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--elicaelica

Mioglobina & GAPDHMioglobina & GAPDH

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--sheet antiparallelosheet antiparallelo --sheet parallelosheet parallelo

Struttura secondaria a “foglietto pieghettato”

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STRUTTURA CARATTERISTICHE ESEMPI

-elica con cross-linking di cistina

0,54 nm/giro dell’elica0,54 nm/giro dell’elica3,6 residui AA/ giro dell’elica3,6 residui AA/ giro dell’elicaCatene laterali rivolte all’esternoCatene laterali rivolte all’esterno

-cheratina (peli, unghie, piume)durezza e rigiditàdurezza e rigidità (variabili)

-sheet distanza fra i residui:distanza fra i residui:0,65-0,70 nm o 0,34 nm0,65-0,70 nm o 0,34 nmCatene laterali alternativamente Catene laterali alternativamente sopra e sotto il pianosopra e sotto il piano

Fibroina della setaFilamenti flessibiliFilamenti flessibili

Tripla elica del collageno

Coiled-coils determinati da legami non-covalenti (talora anche da ponti disolfuro)

Collagene dei tendini, proteine della matrice osseaAlta resistenza alla tensioneAlta resistenza alla tensione

Effetti della struttura secondaria sulle caratteristiche dei polipeptidi

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-cheratina-cheratina

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Coiled-coilsCoiled-coils(collageno)(collageno)

Page 88: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Si definiscono legami della struttura terziaria tutti i legami che si stabiliscono fra catene laterali di amminoacidi costituenti la stessa catena polipeptidica

Page 89: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.
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Gliceraldeide-3-fosfato-deidrogenasiGliceraldeide-3-fosfato-deidrogenasi

rasmolrasmol

Page 92: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Struttura quaternariadell’emoglobina

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R non polare

R aromatico

R polare non carico

R negativo

R positivo

prolinaprolinaglicinaglicinaalaninaalaninaleucina leucina valinavalinaisoleucinaisoleucinatirosinatirosinatriptofanotriptofanofenilalaninafenilalaninaasparaginaasparaginaglutamminaglutamminaserinaserinatreoninatreoninametioninametioninacisteinacisteinaaspartatoaspartatoglutammatoglutammatoarginina arginina lisinalisinaistidinaistidina

- 1.6- 1.6- 0.4- 0.4 1.81.8 3.83.84.24.24.54.5

- 1.3- 1.3- 0.9- 0.9

2.82.8- 3.5- 3.5- 3.5 - 3.5 - 0.8- 0.8- 0.7- 0.7 1.9 1.9 2.5 2.5

- 3.5- 3.5- 3.5- 3.5- 4.5 - 4.5 - 3.9- 3.9- 3.2- 3.2

indice idropatico

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2D-PAGE2D-PAGE

Page 97: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

La soluzione proteica viene risolta nelle sue La soluzione proteica viene risolta nelle sue componenti mediante focalizzazione isoelettrica su componenti mediante focalizzazione isoelettrica su

un gradiente di pH immobilizzato un gradiente di pH immobilizzato

pH 3 pH 10

++ --proteine acideproteine acide proteine basicheproteine basiche

Ogni proteina migra nel campo elettrico fino a raggiungere la zona Ogni proteina migra nel campo elettrico fino a raggiungere la zona il cui pH (immobilizzato) corrisponde al suo punto isoelettricoil cui pH (immobilizzato) corrisponde al suo punto isoelettrico

gradiente di pH immobilizzatogradiente di pH immobilizzato

Page 98: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

++

--

Gel dipoliacrilammide

Gel diagarosio

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++

--

Page 100: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

SDS – 2D PAGE

Mr (kD)Mr (kD)

1010

2020

3030

4040

44 55 66 77 88pIpI

5050

100100

Ad ogni proteina (spot) corrisponde uno specifico valore di MrMr e di pIpI

Page 101: Lalanina è un -amminoacido acido 2(S)-ammino propanoico.

Una procedura semplice per l’analisi proteomicaUna procedura semplice per l’analisi proteomica

coltura coltura cellularecellulareo tessutoo tessuto

estratto proteico estratto proteico elettroforesi

bidimensionale

““spot picking”spot picking”

digestionedigestionetripticatriptica

ricerca in banca-datiricerca in banca-dati

Spettrometria di massaSpettrometria di massaidentificazioneidentificazione

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mioglobinamioglobina

emeeme