Fibrilarni protein: struktura, primjeri

S obzirom na njihovo preklapanje u trodimenzionalnom prostoru, razlikuju se dvije velike skupine proteina: globularne i fibrilarne. Većina proteina pripada prvoj frakciji, što odgovara tipičnom modelu tercijarne strukture, opisujući lanac aminokiselina kao sferni splet s hidrofobnim središtem i hidrofilnom površinom. Vlaknasti proteini su specifična skupina koju karakterizira filamentni oblik molekula.

Opće karakteristike prostorne strukture proteina

U svom izvornom obliku, sintetizirani protein je linearni lanac aminokiselina povezanih zajedno peptidnim vezama. Međutim, na putu do konačne funkcionalne forme, molekula prolazi kroz nekoliko stupnjeva prostornog preklapanja zbog različitih kemijskih interakcija. Svaka faza formiranja određena je odgovarajućim strukturama: primarnim, sekundarnim, tercijarnim i kvartarnim (ako ih ima).

Kuglasti proteini karakterizira trodimenzionalna prostorna konformacija, koju zadržava kompleks slabih kemijskih veza (vodik, ionski, hidrofobni, itd.). Oblik molekule takvog proteina podsjeća na sferni splet.

Polipeptidni lanci fibrilarnih proteina tvore duga vlakna, koja se sastoje od repetitivnih elemenata sekundarne strukture. Uređaj tercijarne konformacije filamentoznih proteina u usporedbi s globulom mnogo je primitivniji, ali pruža dobru stabilnost.

Glavne razlike filamentoznih proteina od sfernih

Osim prostornog oblika, fibrilarni proteini razlikuju se od globularnih u:

• veličina;
• topljivost;
• funkcije.

Vlaknasti proteini su obično veći od sfernih i dugi su štapići formirani iz spirala. Za razliku od globularnih proteina, prostorna konformacija fibrilarnih proteina osigurana je jakim vodikovim vezama. Zbog toga su vlaknasti proteini stabilniji i nisu tako lako denaturirani kao sferični.

Za razliku od globularnih proteina, fibrilarni:

• nisu topljivi u vodi, kao i slabe kiseline i baze;
• topljivi u jakim alkalijama i kiselinama;
• posjeduju svojstva rastezljivosti i kompresije;
• karakterizirana visokom otpornošću na probavne enzime.

Kuglasti proteini izgrađeni su iz ravnih sekcija sekundarnih struktura, koje, kada se kombiniraju jedna s drugom, dramatično mijenjaju smjer, tvoreći trodimenzionalni zaplet. Vlaknasti proteini sastoje se od jednog elementa, koji se ponavlja mnogo puta.

Značajke fibrilarnih proteina

Različiti fibrilarni proteini značajno su manji od globularnih. Ova skupina je specijalizirana frakcija proteina koja obavlja prvenstveno strukturne funkcije. U ovom slučaju, fibrilarni proteini djeluju na makro razini, tvoreći velike supramolekularne komplekse.

Vlaknasti proteini identificirani su samo kod životinja. Ovi proteini obavljaju funkciju potpornih komponenti nekih tkiva. Takva biološka uloga nameće povećane zahtjeve na snagu i urednost konstrukcije molekula. Zbog toga je fibrilarna struktura proteina stabilnija od globule.

Vlaknasti proteini su uključeni u stvaranje krutih struktura, kao što su:

• vezivno tkivo;
• tetiva;
• mišićnih vlakana.

Ovi proteini su dio raznih površinskih formacija (epiderma, kosa, vuna itd.), Koji obavljaju zaštitne funkcije.

U prirodnom fiziološkom okruženju fibrilarni proteini nisu prisutni u otopini. Međutim, ako umjetno miješate vlaknaste molekule proteina s vodom, formira se vrlo viskozna masa.

Primjeri fibrilarnih i globularnih proteina

Kuglasti proteini uključuju sve proteine ​​otopljene u međustaničnom i unutarstaničnom mediju, kao iu krvnoj plazmi. To uključuje enzime, proteinske hormone, transkripcijske faktore, imunoglobuline i tako dalje. Klasičan primjer globularnog proteina može se nazvati hemoglobin.

Sferični proteini obavljaju mnoge funkcije, dok vlaknasti proteini - samo strukturni. Tipični primjeri fibrilarnih proteina su kolagen, elastin i keratini. Skupina vlaknastih proteina također uključuje fibroin, od kojeg se sastoji svilena nit, i fibrin, koji nastaje tijekom polimerizacije fibrinogena u procesu zgrušavanja krvi.

kolagen

Kolagen je najčešći fibrilarni protein višestaničnih životinja. To je dio vezivnog tkiva, osiguravajući mu čvrstoću i elastičnost. Ovaj protein prisutan je u:

• hrskavice;
• dermisa;
• tetiva;
• organski koštani matriks;
• zidovi posuda;
• organski koštani materijal.

Kolagen se sastoji od tri lanca aminokiselina uvijenih u spiralu i međusobno povezanih kovalentnim vezama. Strukturne jedinice ovog proteina nazivaju se tropokolagene. Potonji su međusobno povezani krajevima koji su međusobno odmaknuti razmakom od 67 nanometara.

Ovisno o lokalizaciji u tijelu, postoji 28 vrsta kolagena. Sve sorte moraju imati najmanje jednu domenu trostruke spirale. Kolagen čini osnovu svih vrsta vezivnog tkiva. Strukturne komponente ovog proteina tvore vrlo jake fibrile koje mogu izdržati znatna opterećenja.

Kolagen obavlja funkcije potpore i zaštite, kao i elastičnost tkiva. Međutim, molekule ovog proteina nemaju sposobnost rastezanja. Svojstva gume karakteristična su za drugi protein, također prisutan u vezivnom tkivu, elastinu.

keratins

Postoje 2 glavne vrste keratina: alfa i beta. Prva skupina uključuje vlaknaste proteine ​​koji su dio pokrovnih formacija kralježnjaka. Alfa keratini čine većinu suhe mase:

• epiderme;
• dlaka i vuna;
• kandže i nokte;
• kopita, rogovi, školjke, igle itd.

Drugim riječima, keratini alfa grupe su strukturna osnova za formiranje derivata kože. Beta varijanta ovog tipa vlaknastog proteina nalazi se u sastavu mreže i svile. Ovi keratini su mekši.

Tvrdi alfa-proteinski proteini imaju zaštitne funkcije i osiguravaju snagu određenih anatomskih dijelova (rogovi, papci, kljunovi). Zbog keratina dolazi do stvaranja žuljeva na oštećenoj koži.

elastin

Elastin je glavna proteinska komponenta tkiva koja bi trebala imati visoka plastična svojstva. Ovaj protein je dio:

• arterije;
• pluća;
• zidovi mjehura;
• koža;
• elastični ligamenti;
• hrskavice.

Kao i drugi fibrilarni proteini, elastin se gradi iz elementarnih ponavljajućih jedinica. U tom slučaju, oni djeluju kao male molekule težine 65 kilodaltona, koje su poprečno povezane i tvore netopivi kompleks. Svaka strukturna jedinica naziva se protoelastin.