Protein Folding es un proceso cooperativo. ¿Cuál fue el ejemplo más elegante de lo mismo que has encontrado?

Aquí hay un video de ejemplo de una simulación de plegado:

Si echas un vistazo, notarás que la proteína se pliega en gran parte debido a la afinidad de los grupos hidrofóbicos voluminosos (triptófanos y fenilalaninas aquí). En general, los núcleos de proteínas se mantienen unidos mediante interacciones hidrofóbicas similares, que es lo más parecido a un mecanismo elegante (material pegajoso en el interior, material cargado / polarizable en el exterior, suponiendo una solución acuosa) como se puede obtener. Una pregunta que puede venir a mi mente es: “¿Por qué la porción hidrofóbica en azul no se une con los otros grupos hidrofóbicos?” La respuesta, por supuesto, es que puede, y sería un ejemplo de mal plegamiento de proteínas. Muchas proteínas, especialmente las más complejas, requieren proteínas de chaperona para ayudar con el plegamiento. He escuchado Hsp90, una de las proteínas intercelulares más comunes en las células eucariotas, conocida como la “WD-40” de las interacciones proteicas. Pero ese es otro tema.

Básicamente, lo que estás preguntando son caminos plegables. Como dijo Grant, las interacciones hidrofóbicas proporcionan una porción significativa de energía de plegamiento e impulsan a la proteína a colapsar en una gota. En la literatura, esto se llama un “glóbulo fundido”. Como su nombre lo indica, la visión actual es que este estado es un estado colapsado inespecífico que está “fundido” en el sentido de que aún no se han formado interacciones estabilizadoras específicas y, por lo tanto, la proteína no está estructurada y es dinámica (como un líquido; por analogía, está plegada La proteína es estructurada y ligeramente más densa y se parece más a un sólido). Finalmente, se forman contactos específicos (estructura secundaria), que inicia el proceso de transición de un glóbulo fundido a la estructura plegada específica de una proteína. En cuanto a los detalles sobre los que está preguntando, entiendo que en la mayoría de los casos no se conoce exactamente el momento de los eventos en una vía plegable. Actualmente podemos basarnos en simulaciones de MD (como Grant ha proporcionado), y aunque esto proporciona buena información, pocos científicos aceptarán las simulaciones de MD en su totalidad a menos que haya alguna evidencia experimental “real” que corrobore al menos parte de la simulación. Actualmente se está trabajando mucho en esta cuestión en este momento, pero el campo está cambiando muy rápidamente y no hay acuerdo sobre muchos temas. He mantenido mi respuesta bastante general debido a esto.

Sin embargo, en términos de “cooperatividad”, vale la pena señalar que la mayoría de las proteínas naturales (es decir, no diseñadas o fabricadas por humanos) tienen pocas o ninguna trampa cinética en el perfil de energía libre del plegamiento. Esto significa que la secuencia ha evolucionado no solo para generar la estructura necesaria, sino también para seleccionar la ruta correcta y reducir la cantidad de estados mal estables metaestables. De hecho, esta es una diferencia clave entre las proteínas naturales evolucionadas y las proteínas diseñadas artificialmente. Cuando diseñamos proteínas, a menudo incluyen más trampas cinéticas y estados mal plegados que las proteínas naturales, ya que nuestros modelos informáticos son mucho menos eficientes que la evolución en la producción de una secuencia peptídica que tendrá la estructura adecuada y evitará trampas cinéticas en su camino de plegamiento.

El estudio del plegamiento de proteínas es fascinante y queda mucho por entender sobre los principios básicos que subyacen a este proceso. Una de las historias más interesantes se discute en este artículo donde un solo cambio de aminoácido resulta en la formación de una estructura tridimensional completamente diferente. http://www.pnas.org/content/106/ …

El plegamiento de proteínas in vivo también depende de la cinética de la traducción. Las velocidades de traducción más rápidas pueden dar como resultado proteínas que están mal plegadas, mientras que las proteínas plegadas en su conformación nativa están asociadas con velocidades de traducción más lentas o normales. La velocidad de traducción está dictada por la secuencia de proteínas, por ejemplo, se sabe que los estiramientos de prolina ralentizan el ribosoma. Por lo tanto, el ribosoma también juega un papel crítico en el proceso de plegamiento de proteínas, agregando otra faceta más al concepto de plegamiento cooperativo.