Strutture quaternarie e cooperatività
1
Quarto livello: catene polipeptidiche
autonomamente strutturate interagiscono
tra loro a formare un’unica supramolecola
2
L’interazione tra le subunità in una struttura
quaternaria riduce la libertà conformazionale di
ciascuna subunità
Si formano così interruttori molecolari
(trasportatori, recettori, enzimi, ecc.)  REGOLAZIONE!!
3
Legame dell’ossigeno all’eme
• Il legame dell’ossigeno al FeII dell’eme determina
variazioni conformazionali della struttura terziaria che
avvengono senza restrizioni
• La situazione sarebbe diversa in una struttura
quaternaria!!
4
• La struttura quaternaria impedisce le variazioni
conformazionali associate al legame dell’ossigeno
• In eccesso di ossigeno, la struttura quaternaria viene
forzata a raggiungere un nuovo “stato
conformazionale” ad elevata affinità per l’ossigeno
5
Due stati conformazionali
• Forma T: deossigenata, bassa affinità per
l’ossigeno
• Forma R: ossigenata, alta affinità per
l’ossigeno
6
Variazione dei contatti intercatena
conseguenti all’ossigenazione
7
Equilibrio di legame dell’ossigeno
all’Emoglobina
8
Grafico di Hill
P  L
h

PLn 
K
Y

P   PLn  P   P  Lh
h

L

h
K  L 
K

Y
L

1 Y
K
h
Log
Y
log
 h  log L   log K
1 Y
Y
1-Y
Log [L]
9
Grafico di Hill
10
Modelli termodinamici di cooperatività
 Monod, Wyman, Changeux
Koshland
11
Wyman, 1964: il quadrato termodinamico
L’effetto Bohr
13
L’effetto Bohr
14
L’effetto allosterico
15
Il bisfosfoglicerato modifica la “soglia” necessaria a far
avvenire la variazione conformazionale
16
Quante Emoglobine umane?!?
Embrionale
e
Fetale
g1
Pseudogene
g2
yh
Adulta
d
b
3’
5’
0
100
duplicazione genica
200
17
Mya
Perché?
18
Effetto allosterico
Esempio: il recettore del GABA
20
Cooperatività ed allosteria:
non solo emoglobina
21
GPCRs
22
GPCRs
5-HT7 Receptor
Muscarinic Receptor
GPCRs
24
GPCRs
25
Albumins are made up by
three homologous domains
Albumins are multi-site
binding proteins
FA1
FA5
FA2
FA4
FA7
FA3
FA6
Albumins are multi-site
binding proteins
Ghuman et al., JBC 2005
Albumins are allosteric proteins
N-state, PDB code 1AO6
B-state, PDB code 1O9X
Albumins are allosteric proteins
Evolution of vertebrate albumins
Primates
Mammals
Rodents
Birds
Lizards
Amphibians
Snakes
Fishes
Lampreys
Evolution of the three-domain
structure
40
225
Albumin
237
420
432
Albumin
611
Albumin
5
185
Albumin
615
805
Albumin
197
377
Albumin
810
1009 1021
Albumin
389
575
Albumin
1202 1217
Albumin
1397
Albumin
Lampreys
Other vertebrates
Evolution of the three-domain
structure