4.2

Interfaces proteína-proteína

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Muchos procesos biológicos dependen de las interacciones proteína-proteína. De hecho, un gran número de proteínas necesitan formar complejos proteicos u oligómeros para llevar a cabo sus funciones.

A veces, dos o más proteínas idénticas forman un complejo, como este dímero de kinesina, y en otros casos, diferentes proteínas o polipéptidos se unen para formar una unidad funcional.

Por ejemplo, los microtúbulos del citoesqueleto están formados por dímeros de alfa y beta-tubulina. Las superficies de unión de los monómeros de alfa y beta-tubulina tienen formas complementarias.

Estas formas coincidentes permiten que los monómeros formen un gran número de enlaces no covalentes entre sí, que luego mantienen unidas la tubulina alfa y beta. Este tipo de interfaz es un ejemplo de interacción superficie-superficie.

Al igual que los sitios de unión de ligandos, las interacciones en una interfaz proteína-proteína pueden involucrar enlaces no covalentes y fuerzas hidrofóbicas. Sin embargo, los enlaces disulfuro covalentes entre los aminoácidos de cisteína en cada superficie de proteína también pueden desempeñar un papel para mantenerlos unidos.

Sin embargo, no todas las interfaces de proteínas implican superficies muy coincidentes. Por ejemplo, muchas enzimas, como la proteína quinasa A aquí, forman una hendidura que puede reconocer y unirse a los bucles polipeptídicos de sus socios de unión. Este tipo de interfaz se conoce como interacción superficie-cadena.

Otro tipo de interfaz, conocida como hélice-hélice, o interacción bobinada-enrollada, se forma cuando las hélices de dos proteínas se envuelven entre sí. Esta interfaz se observa con frecuencia en proteínas que contienen dominios cremallera de leucina, como los factores de transcripción eucariotas.

En conclusión, la estructura física y las propiedades químicas de las partes que interactúan determinan el tipo de interfaz entre dos proteínas.

Overview

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Muchas proteínas forman complejos para llevar a cabo sus funciones, lo que hace que las interacciones proteína-proteína (IBP) sean esenciales para la supervivencia de un organismo. La mayoría de los IBP se estabilizan mediante numerosas fuerzas químicas no covalentes débiles. La forma física de las interfaces determina la forma en que interactúan dos proteínas. Muchas proteínas globulares tienen formas muy parecidas en sus superficies, que forman una gran cantidad de enlaces débiles. Además, muchos PPI se producen entre dos hélices o entre una hendidura superficial y una cadena o hilo polipeptídico.

Se utilizan varios métodos computacionales y bioquímicos para estudiar las interfaces de proteínas. Se pueden utilizar métodos de laboratorio, como la purificación por afinidad, la espectrometría de masas y los microarrays de proteínas, para identificar nuevas interacciones. La co-inmunoprecipitación de proteínas y la detección de dos híbridos de levadura se utilizan ampliamente para proporcionar evidencia sobre si dos proteínas interactúan in vitro. Los programas informáticos pueden predecir los PPI basándose en interacciones similares encontradas en otras proteínas comparando secuencias de proteínas y estructuras tridimensionales. Otros enfoques computacionales, como los perfiles filogenéticos, predicen los PPI basándose en la coevolución de los socios vinculantes. Además, el análisis de fusión de genes se utiliza para predecir parejas de interacción al encontrar pares de proteínas que están fusionadas en el genoma de otros organismos.

Las proteínas suelen interactuar con múltiples socios al mismo tiempo o en momentos diferentes, y pueden contener más de una interfaz de interacción. Muchas proteínas forman grandes complejos que realizan funciones específicas que sólo pueden ser realizadas por el complejo completo. En algunos casos, estas interacciones proteicas están reguladas; es decir, una proteína puede interactuar con diferentes socios según las necesidades celulares. Análisis computacionales y estadísticos adicionales clasifican dichas interacciones en redes, que se almacenan en bases de datos de interactomas en línea. Estas bases de datos con capacidad de búsqueda permiten a los usuarios estudiar interacciones de proteínas específicas, así como diseñar medicamentos que puedan mejorar o alterar las interacciones en la interfaz.

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Muchos procesos biológicos dependen de las interacciones proteína-proteína. De hecho, un gran número de proteínas necesitan formar complejos proteicos u oligómeros para llevar a cabo sus funciones.

A veces, dos o más proteínas idénticas forman un complejo, como este dímero de kinesina, y en otros casos, diferentes proteínas o polipéptidos se unen para formar una unidad funcional.

Por ejemplo, los microtúbulos del citoesqueleto están formados por dímeros de alfa y beta-tubulina. Las superficies de unión de los monómeros de alfa y beta-tubulina tienen formas complementarias.

Estas formas coincidentes permiten que los monómeros formen un gran número de enlaces no covalentes entre sí, que luego mantienen unidas la tubulina alfa y beta. Este tipo de interfaz es un ejemplo de interacción superficie-superficie.

Al igual que los sitios de unión de ligandos, las interacciones en una interfaz proteína-proteína pueden involucrar enlaces no covalentes y fuerzas hidrofóbicas. Sin embargo, los enlaces disulfuro covalentes entre los aminoácidos de cisteína en cada superficie de proteína también pueden desempeñar un papel para mantenerlos unidos.

Sin embargo, no todas las interfaces de proteínas implican superficies muy coincidentes. Por ejemplo, muchas enzimas, como la proteína quinasa A aquí, forman una hendidura que puede reconocer y unirse a los bucles polipeptídicos de sus socios de unión. Este tipo de interfaz se conoce como interacción superficie-cadena.

Otro tipo de interfaz, conocida como hélice-hélice, o interacción bobinada-enrollada, se forma cuando las hélices de dos proteínas se envuelven entre sí. Esta interfaz se observa con frecuencia en proteínas que contienen dominios cremallera de leucina, como los factores de transcripción eucariotas.

En conclusión, la estructura física y las propiedades químicas de las partes que interactúan determinan el tipo de interfaz entre dos proteínas.

Key Terms and Definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

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Protein protein Interfaces

Protein Complexes

Cytoskeletal Microtubules

Non covalent Bonds

Surface surface Interaction

Ligand Binding Sites

Hydrophobic Forces

Covalent Disulfide Bonds

Protein Kinase A

Polypeptide Loops

Surface string Interaction

Helix helix Interaction

Coiled coil Interaction