Proteïnes Seqüència, estructura i funció

QIEP

Pràctica 1; Química i Enginyeria de Proteïnes, UVic-UCC 22-23

Jordi Villà-Freixa

Pràctica 1; Química i Enginyeria de Proteïnes, UVic-UCC 22-23

QiEP: Pràctica 1. Proteïnes que digereixen proteïnes

L’exercici consisteix a explorar l’estructura de sis proteïnes, una per a cada grup de la classe, de les quals ens donen les seqüències:

>A
MDFSRNLYDIGEQLDSEDLASLKFLSLDYIPQRKQEPIKDALMLFQRLQEKRMLEESNLSFLKELLFRINRLDLLITYLNTRKEEMERELQTPGRAQISAYRVMLYQISEEVSRSELRSFKFLLQEEISKCKLDDDMNLLDIFIEMEKRVILGEGKLDILKRVCAQINKSLLKIINDYEEFSKERSSSLEGSPDEFSNGEELCGVMTISDSPREQDSESQTLDKVYQMKSKPRGYCLIINNHNFAKAREKVPKLHSIRDRNGTHLDAGALTTTFEELHFEIKPHDDCTVEQIYEILKIYQLMDHSNMDCFICCILSHGDKGIIYGTDGQEAPIYELTSQFTGLKCPSLAGKPKVFFIQACQGDNYQKGIPVETDSEEQPYLEMDLSSPQTRYIPDEADFLLGMATVNNCVSYRNPAEGTWYIQSLCQSLRERCPRGDDILTILTEVNYEVSNKDDKKNMGKQMPQPTFTLRKKLVFPSD
>B
MSDMEKPWKEEEKREVLAGHARRQAPQAVDKGPVTGDQRISVTVVLRRQRGDELEAHVERQAALAPHARVHLEREAFAASHGASLDDFAEIRKFAEAHGLTLDRAHVAAGTAVLSGPVDAVNQAFGVELRHFDHPDGSYRSYVGDVRVPASIAPLIEAVLGLDTRPVARPHFRLRRRAEGEFEARSQSAAPTAYTPLDVAQAYQFPEGLDGQGQCIAIIELGGGYDETSLAQYFASLGVSAPQVVSVSVDGATNQPTGDPNGPDGEVELDIEVAGALAPGAKIAVYFAPNTDAGFLNAITTAVHDPTHKPSIVSISWGGPEDSWAPASIAAMNRAFLDAAALGVTVLAAAGDSGSTDGEQDGLYHVDFPAASPYVLACGGTRLVASAGRIERETVWNDGPDGGSTGGGVSRIFPLPSWQERANVPPSANPGAGSGRGVPDVAGNADPATGYEVVIDGETTVIGGTAAVAPLFAALVARINQKLGKPVGYLNPTLYQLPPEVFHDITEGNNDIANRARIYQAGPGWDPCTGLGSPIGIRLLQALLPSASQAQP
>C
MLGITVLAALLACASSCGVPSFPPNLSARVVGGEDARPHSWPWQISLQYLKNDTWRHTCGGTLIASNFVLTAAHCISNTRTYRVAVGKNNLEVEDEEGSLFVGVDTIHVHKRWNALLLRNDIALIKLAEHVELSDTIQVACLPEKDSLLPKDYPCYVTGWGRLWTNGPIADKLQQGLQPVVDHATCSRIDWWGFRVKKTMVCAGGDGVISACNGDSGGPLNCQLENGSWEVFGIVSFGSRRGCNTRKKPVVYTRVSAYIDWINEKMQL
>D
MAQALPWLLLWMGAGVLPAHGTQHGIRLPLRSGLGGAPLGLRLPRETDEEPEEPGRRGSFVEMVDNLRGKSGQGYYVEMTVGSPPQTLNILVDTGSSNFAVGAAPHPFLHRYYQRQLSSTYRDLRKGVYVPYTQGKWEGELGTDLVSIPHGPNVTVRANIAAITESDKFFINGSNWEGILGLAYAEIARPDDSLEPFFDSLVKQTHVPNLFSLQLCGAGFPLNQSEVLASVGGSMIIGGIDHSLYTGSLWYTPIRREWYYEVIIVRVEINGQDLKMDCKEYNYDKSIVDSGTTNLRLPKKVFEAAVKSIKAASSTEKFPDGFWLGEQLVCWQAGTTPWNIFPVISLYLMGEVTNQSFRITILPQQYLRPVEDVATSQDDCYKFAISQSSTGTVMGAVIMEGFYVVFDRARKRIGFAVSACHVHDEFRTAAVEGPFVTLDMEDCGYNIPQTDESTLMTIAYVMAAICALFMLPLCLMVCQWRCLRCLRQQHDDFADDISLLK
>E
MTMEKGMSSGEGLPSRSSQVSAGKITAKELETKQSYKEKRGGFVLVHAGAGYHSESKAKEYKHVCKRACQKAIEKLQAGALATDAVTAALVELEDSPFTNAGMGSNLNLLGEIECDASIMDGKSLNFGAVGALSGIKNPVSVANRLLCEGQKGKLSAGRIPPCFLVGEGAYRWAVDHGIPSCPPNIMTTRFSLAAFKRNKRKLELAERVDTDFMQLKKRRQSSEKENDSGTLDTVGAVVVDHEGNVAAAVSSGGLALKHPGRVGQAALYGCGCWAENTGAHNPYSTAVSTSGCGEHLVRTILARECSHALQAEDAHQALLETMQNKFISSPFLASEDGVLGGVIVLRSCRCSAEPDSSQNKQTLLVEFLWSHTTESMCVGYMSAQDGKAKTHISRLPPGAVAGQSVAIEGGVCRLESPVN
>F
MRGLLVLSVLLGAVFGKEDFVGHQVLRISVADEAQVQKVKELEDLEHLQLDFWRGPAHPGSPIDVRVPFPSIQAVKIFLESHGISYETMIEDVQSLLDEEQEQMFAFRSRARSTDTFNYATYHTLEEIYDFLDLLVAENPHLVSKIQIGNTYEGRPIYVLKFSTGGSKRPAIWIDTGIHSREWVTQASGVWFAKKITQDYGQDAAFTAILDTLDIFLEIVTNPDGFAFTHSTNRMWRKTRSHTAGSLCIGVDPNRNWDAGFGLSGASSNPCSETYHGKFANSEVEVKSIVDFVKDHGNIKAFISIHSYSQLLMYPYGYKTEPVPDQDELDQLSKAAVTALASLYGTKFNYGSIIKAIYQASGSTIDWTYSQGIKYSFTFELRDTGRYGFLLPASQIIPTAKETWLALLTIMEHTLNHPY

Usarem eines com:

  1. Chimera per a la visualització de proteïnes.
  2. UNIPROT per a obtenir informació sobre una proteïna determinada.
  3. PDB per a obtenir l’estructura tridimensional d’una proteïna.
  4. BRENDA. En tant que enzims, explorarem la seva funció i la seva classificació.

El primer que farem serà identificar quines són aquestes seqüències usant el programa BLAST a NCBI per a buscar les proteïnes per a les quals codifiquen (tinguem cura d’especificar que volem executar BLAST “contra” la base de dades Uniprot en el desplegable corresponent). Per exemple, en el cas de la proteîna del grup A obtenim un resultat a BLAST com el de la figura següent (mostrem només els 5 millors resultats): blast per a la proteïna A

Accedint al codi d’accés Q14790.1de la drerta de la primera línea trobem que es tracta de la caspasa-8 humana, amb codi d’accés UNIPROT Q14790. entrada per a la Caspasa 8

A la pròpia entrada UNIPROT hi trobem l’enllaç a BRENDA i el codi EC de l’enzim.

Així, identifiquem:

Grup: proteïna Codi UNIPROT Codi BRENDA/ENZYME
A: Caspasa-8 Q14790 EC 3.4.22.61
B: Kumamolisina Q8RR56 EC 3.4.21.B48 1
C: Quimotripsina-C Q99895 EC 3.4.21.2
D: BACE1 P56817 EC 3.4.23.46
E: Taspasa 1 Q9H6P5 EC 3.4.25.1 2
F: Carboxipeptidasa A1 P15085 EC 3.4.17.1

El més fàcil és accedir a la informació estructural directament des de la pàgina d’UNIPROT (secció Structure) sempre que estigui disponible (en general el més comú és no trobar estructures resoltes d’una proteïna al PDB i aleshores podem fer ús de la predicció que ens dona Alphafold2 accessible directament des de la pàgina d’UNIPROT). Fent-ho i escollint els PDB amb millor resolució i major cobertura, obtenim aquesta nova taula:

Grup: proteïna [UNIPROT] Funció 3 Codi PDB i cadena
A: Caspasa-8 [Q14790] Cisteina proteasa que juga un paper clau en la mort cel·lular programada actuant com a interruptor molecular per a l’apoptosi, la necroptosi i la piroptosi, i és necessària per prevenir danys en el teixit durant el desenvolupament embrionari i la vida adulta. 1QTN_A
B: Kumamolisina [Q8RR56] Serina proteasa, sedolisina hidrolitza preferentment pèptids que tenen un residu Ala o Pro a la posició P2 i prefereix residus d’aminoàcids carregats com Glu o Arg a la posició P2’.4 1T1E_A
C: Quimotripsina-C [Q99895] Serina proteasa, Regula l’activació i la degradació de tripsinògens i procarboxipeptidases dirigint-se a llocs de tall específics dins dels seus zimogens. Té activitat proteasa de tipus quimotripsina i activitat hipocalcèmica. 4H4F_A
D: BACE1 [P56817] Aspartat proteasa Responsable del processament proteolític de la proteïna precursora de l’amiloide (APP). L’escissió a l’extrem N de la seqüència de pèptids A-beta, entre els residus 671 i 672 de l’APP, condueix a la generació i l’alliberament extracel·lular d’APP soluble escindida en beta, i un fragment C-terminal associat a la cèl·lula corresponent que s’allibera més tard. per gamma-secretasa 1TQF_A
E: Taspasa 1 [Q9H6P5] Treonina proteasa, responsable del processament i activació de KMT2A/MLL1. També activa KMT2D/MLL2 (Per similitud). Mitjançant l’activació del substrat, controla l’expressió dels gens HOXA i l’expressió de reguladors clau del cicle cel·lular, inclosos CCNA1, CCNB1, CCNE1 i CDKN2A (Per similitud) 2A8J_A
F: Carboxipeptidasa A1 [P15085] Metaloproteasa Carboxipeptidasa que catalitza l’alliberament d’un aminoàcid C-terminal, però té poca o cap acció amb -Asp, -Glu, -Arg, -Lys o -Pro 5OM9_A
Grup: proteïna [UNIPROT] Codi PDB i cadena / Domini Visualització
A: Caspasa-8 [Q14790] 1QTN_A
SCOPe
B: Kumamolisina [Q8RR56] 1T1E_A
SCOPe
C: Quimotripsina-C [Q99895] 4H4F_A
SCOPe
D: BACE1 [P56817] 1TQF_A
SCOPe
E: Taspasa 1 [Q9H6P5] 2A8J_A
PFAM
F: Carboxipeptidasa A1 [P15085] 5OM9_A
SCOP

Veure intro a estructures supersecundàries aquí.

© Jordi Villà Freixa, Facultat de Ciències, Tecnologia i Enginyeries, Universitat de Vic - Universitat Central de Catalunya, 2023

  1. Cal notar que en aquest cas l’entrada UNIPROT no enllaça a BRENDA, però si entrem a BRENDA i cerquem directament el nom de la proteïna obtenim un preliminary BRENDA supplied EC number ↩

  2. En aquest cas, en accedir a ENZYME des de la pàgina d’UNIPROT, obtenim dues opcions de codi, i hem agafat el primer. ↩

  3. Si no s’especifica el contrari, la informació està extreta de la fitxa UNIPROT ↩

  4. Informació obtinguda de la fitxa a BRENDA. ↩