Stabilità degli stati nativiModifica
TermostabilitàModifica
Una proteina ripiegata nel suo stato nativo o conformazione nativa ha tipicamente una minore energia libera di Gibbs (una combinazione di entalpia ed entropia) rispetto alla conformazione dispiegata. Una proteina tenderà verso conformazioni a bassa energia, che determineranno il ripiegamento della proteina nell’ambiente cellulare. Poiché molte conformazioni simili avranno energie simili, le strutture proteiche sono dinamiche, fluttuando tra un gran numero di strutture simili.
Le proteine globulari hanno un nucleo di residui di aminoacidi idrofobici e una regione superficiale di residui idrofili carichi ed esposti all’acqua. Questa disposizione può stabilizzare le interazioni all’interno della struttura terziaria. Per esempio, nelle proteine secrete, che non sono immerse nel citoplasma, i legami disolfuro tra i residui di cisteina aiutano a mantenere la struttura terziaria. C’è una comunanza di strutture terziarie stabili viste in proteine di diversa funzione e diversa evoluzione. Per esempio, il barile TIM, che prende il nome dall’enzima triosiofosfatoisomerasi, è una struttura terziaria comune così come la struttura altamente stabile, dimerica, a spirale. Quindi, le proteine possono essere classificate in base alle strutture che possiedono. I database di proteine che usano tale classificazione includono SCOP e CATH.
Trappole cineticheModifica
La cinetica di ripiegamento può intrappolare una proteina in una conformazione ad alta energia, cioè una conformazione intermedia ad alta energia blocca l’accesso alla conformazione a bassa energia. La conformazione ad alta energia può contribuire alla funzione della proteina. Per esempio, la proteina emagglutinina dell’influenza è una singola catena polipeptidica che, quando viene attivata, viene scissa proteoliticamente per formare due catene polipeptidiche. Le due catene sono tenute in una conformazione ad alta energia. Quando il pH locale scende, la proteina subisce un riarrangiamento conformazionale energeticamente favorevole che le permette di penetrare la membrana della cellula ospite.
MetastabilityEdit
Alcune strutture proteiche terziarie possono esistere in stati di lunga vita che non sono lo stato più stabile previsto. Per esempio, molte serpine (inibitori della serina proteasi) mostrano questa metastabilità. Subiscono un cambiamento conformazionale quando un ciclo della proteina viene tagliato da una proteasi.
Proteine chaperoneModifica
Si assume comunemente che lo stato nativo di una proteina sia anche il più stabile termodinamicamente e che una proteina raggiunga il suo stato nativo, data la sua cinetica chimica, prima di essere tradotta. I chaperoni proteici nel citoplasma di una cellula aiutano un polipeptide appena sintetizzato a raggiungere il suo stato nativo. Alcune proteine chaperone sono altamente specifiche nella loro funzione, per esempio la proteina disolfuro isomerasi; altre sono generali nella loro funzione e possono assistere la maggior parte delle proteine globulari, per esempio il sistema di proteine procariotiche GroEL/GroES e le omologhe proteine da shock termico eucariotiche (il sistema Hsp60/Hsp10).
Ambiente citoplasmatico
La previsione della struttura terziaria delle proteine si basa sulla conoscenza della struttura primaria della proteina e sul confronto della possibile struttura terziaria prevista con le strutture terziarie note nelle banche dati delle proteine. Questo tiene conto solo dell’ambiente citoplasmatico presente al momento della sintesi della proteina nella misura in cui un ambiente citoplasmatico simile può anche aver influenzato la struttura delle proteine registrate nella banca dati delle proteine.
Ligand bindingEdit
La struttura di una proteina, per esempio un enzima, può cambiare al legame dei suoi ligandi naturali, per esempio un cofattore. In questo caso, la struttura della proteina legata al ligando è conosciuta come holo structure, della proteina non legata come apo structure.