Cristalografia

Las unidades estructurales de las proteínas poseen cuatro funciones fundamentales:

Unión (binding), switching (control), catálisis y estructural. La función más elemental que

subyace en todas ellas es el binding.

Binding

La unión de ligandos ocurre en sitios específicos que proveen complementariedad

geométrica y química y se llaman sitios de unión a ligandos. Si en el sitio de unión a

ligando ocurre una reacción con el sustrato se llama sitio activo. Los sitios de unión tienen

un ambiente químico que es diferente del solvente y favorece la unión del sustrato o

ligando. Los sitios de unión para macromoléculas pueden ser cóncavos, convexos o planos.

Por su parte los sitios de unión a pequeños ligandos pueden ser cavidades, bolsillos o

ranuras. Los sitios de unión pueden está dentro de la proteína o en interfases entre

dominios o subunidades.

La afinidad entre el ligando y la proteína se debe mayormente a interacciones

hidrofóbicas, mientras que la especificidad se debe a interacciones anisotrópicas del tipo

puente de H. El desplazamiento de las moléculas de agua favorece la unión de sustratos y

ligandos.

Estructurales

En cuanto a proteínas estructurales hay varios ejemplos. En el caso de los

ribosomas hay más de 100 proteínas que estabilizan al ARN ribosomal. También pueden

estar involucradas en procesos dinámicos como en el caso de la actina. Proteínas

estructurales como el colágeno están diseñadas para permanecer toda la vida del

organismo. Por último, también están las proteínas scaffold que sirven como soporte donde

otras proteínas se ensamblan formando un complejo funcional.

Catálisis

Las enzimas aceleran las tasas de la reacciones químicas pero no cambian el

equilibrio bajando la barrera de activación de la reacción. Lo hacen de tres maneras:

incrementando la energía libre de los reactivos, bajando la energía del estado de transición

o tomado un camino diferente que tenga intermediarios de reacción. Los sitios activos

posicionan de manera óptima a los sustratos para que la reacción ocurra.

Fuerzas electrostáticas orientan al sustrato hacia el sitio activo. Algunos sitios se

encuentran cerrados al solvente y solo el sustrato adecuado puede abrirlos.

Dentro del sitio activo se puede encontrar un subsitio de reacción y un subsitio de

especificidad. Sí se muta el subsitio de reacción ya no habrá actividad ya que son los aa

encargados de la catálisis propiamente dicha. Por otro lado, sí se muta el subsitio de

especificidad probablemente baje la actividad pero no se anulará por completo.

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Switching

El switching se refiere a los dominios encargados del encendido o apagado de las

enzimas por la unión de moléculas regulatorias. La unión cooperativa de ligandos puede ser

positiva o negativa.

Cristalografía de rayos X

La Cristalografía de rayos X es el principal método de obtención de información

estructural en el estudio de proteínas y otras macromoléculas orgánicas. El análisis de

moléculas tan complejas requiere el procesamiento y análisis de un gran cúmulo de

información, obtenida a partir de una muestra (proteína) en estado cristalino que se expone

a radiación que proviene de un generador de rayos X. Esa complejidad molecular aporta un

volumen de información que hacen necesario, para este tipo de estudios, el empleo

intensivo de cálculo computacional. El análisis de la información experimental (mapa de

densidad electrónica que se obtiene a partir de la imagen de difracción de un monocristal

constituido por la proteína cuya estructura se desea conocer) consiste en ajustar a esa

densidad electrónica un modelo teórico (calculado u obtenido a partir de un modelo similar)

de la estructura atómica de la proteína estudiada. Cuando ese ajuste es estadísticamente

satisfactorio y el modelo atómico posee una estereoquímica adecuada para los aminoácidos

constituyentes de la proteína, se dice que 'la estructura está resuelta' y se puede entonces

analizar y - eventualmente- comprender la función biológica de la macromolécula.

Cuando se utiliza un microscopio, los rayos de luz visible son difractados por el

objeto y enfocados por un lente Los RXs no pueden ser enfocados por lentes debido a que

su longitud de onda es muy pequeña, por lo tanto, medimos la dirección e intensidad de los

rayos

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