La estructura terciaria de una proteína corresponde a su disposición tridimensional; es decir, es el enrollado de los elementos de la estructura secundaria, juntamente con la disposición espacial de sus cadenas laterales. La primera estructura de la proteína determinada por rayos X (mioglobina del esperma de ballena) fue clarificada a final de los años 1950 por John Kendrew (1917 – 1997) y por sus colaboradores. La cadena polipeptídica de esta proteína fue de tan difícil comprensión que estos investigadores reportaron su decepción y frustración al no conseguir obtener una estructura regular. En los años siguientes, documentaron más de 18000 estructuras de proteínas, en donde cada una de ellas posee una estructura única y altamente compleja.
Los elementos principales de estructura secundaria, las hélices a y las hojas b, aparecen frecuentemente en las proteínas globulares, aunque en diferentes proporciones y combinaciones. Algunas proteínas, como la mioglobina, presentan solamente hélices a generadas por pequeños enlaces que tienen conformaciones enrolladas. Otras, como la concanavalina A, tienen una gran proporción de hojas b y están privadas de hélices a. Sin embargo, la mayoría de las proteínas poseen cantidades significativas de ambos tipos de estructura secundaria (de media ~31% de hélices a y ~28% de hojas b, en que el total contenido de hélices, hojas, vueltas y loops corresponde ~90% de la estructura de la proteína). La anhidrasa carbónica humana así como la carboxipeptidasa y la isomerasa de la triosa fosfato son ejemplos de tales proteínas.
La estructura primaria de las proteínas globulares generalmente no contienen las secuencias repetitivas o pseudo-repetitivas que son responsables para conformación regular de las proteínas fibrosas. La cadena de aminoácidos en las proteínas globulares son, sin embargo, espacialmente distribuidas de acuerdo con su polaridad:
- Los residuos no polares como la Valina, Leucina, Isoleucina, Metionina y Fenilalanina están generalmente presentes en el interior de la proteína, fuera del contacto con el solvente acuoso.
- Los residuos polares cargados como la Arginina, Histidina, Lisina, Aspartón y Glutamato están generalmente localizados en la superficie de la proteína en contacto con el solvente acuoso.
- Los residuos polares no cargados como la Serina, Treonina, Asparagina, Glutamina, Tirosina y Triptofano se encuentran normalmente en la superficie de la proteína pero también se localizan en el interior de la molécula. En este caso, los residuos están casi siempre unidos por puentes de hidrógeno a otros grupos de la proteína.
Las proteínas globulares son compactas; no existe mucho espacio en el interior de ellas, por lo tanto, el agua está prácticamente ausente en su interior.
Las cadenas polipeptídicas que presentan más de 200 residuos usualmente se doblan en 2 o más centros globulares designados dominios, lo que concede a estas proteínas diversos lóbulos. La mayoría de los dominios presentan entre 100 y 200 residuos de aminoácidos y tienen un diámetro medio de ~25Å. Por ejemplo, cada subunidad de la enzima deshidrogenasa del gliceraldeido-3-fosfato posee 2 dominios distintos. Así, los dominios son unidades estructuralmente independientes que poseen características de una pequeña proteína globular. Sin embargo, a veces, la estructura de un dominio de una proteína no es obvia, puesto que sus dominios pueden efectuar diversos contactos entre ellos haciendo que la proteína se presente como una entidad globular singular.
Un análisis detallado a diversas estructuras de proteínas revela que los dominios consisten en dos a más capas de elementos pertenecientes a la estructura secundaria. La razón para este hecho es clara: por lo menos dos de estas capas son necesarias para aislar un dominio hidrofóbico del ambiente acuoso de su alrededor. Frecuentemente, los dominios poseen una función específica, como la unión a una pequeña molécula. Por ejemplo, el dinucleótido de nicotinamida y adenina se une al primer dominio de la enzima deshidrogenasa del gliceraldeido-3-fosfato.
Otros asuntos relacionados:
- Estructura primaria de la proteína
- Estructura secundaria de la proteína
- Estructura cuaternaria de la proteína
- Proteínas globulares
- Proteínas fibrosas
References:
- Chothia, C. e Finkelstein, A.V, The classification and origins of protein folding patterns, Annu. Rev. Biochem.59, 1007-1039 (1990).
