Ligação peptídica - Peptide bond

Ligação peptídica.

Uma ligação peptídica é um tipo de amida de ligação química covalente que liga dois alfa-aminoácidos consecutivos de C1 ( carbono número um) de um alfa-aminoácido e N2 ( nitrogênio número dois) de outro, ao longo de um peptídeo ou cadeia de proteína .

Também pode ser chamada de ligação eupeptídeo para separá-la de uma ligação isopeptídica , um tipo diferente de ligação amida entre dois aminoácidos.

Síntese

Formação de ligação peptídica via reação de desidratação .

Quando dois aminoácidos formam um dipeptídeo por meio de uma ligação peptídica , é um tipo de reação de condensação . Nesse tipo de condensação, dois aminoácidos se aproximam, com a porção de ácido carboxílico da cadeia não lateral (C1) de um chegando perto da porção amino da cadeia não lateral (N2) da outra. Um perde um hidrogênio e oxigênio de seu grupo carboxila (COOH) e o outro perde um hidrogênio de seu grupo amino (NH ₂ ). Esta reação produz uma molécula de água (H ₂ O) e dois aminoácidos unidos por uma ligação peptídica (-CO-NH-). Os dois aminoácidos unidos são chamados de dipeptídeo.

A ligação amida é sintetizada quando o grupo carboxila de uma molécula de aminoácido reage com o grupo amino da outra molécula de aminoácido, causando a liberação de uma molécula de água (H ₂ O), portanto o processo é uma reação de síntese por desidratação .

A condensação da desidratação de dois aminoácidos para formar uma ligação peptídica (vermelho) com expulsão de água (azul).

A formação da ligação peptídica consome energia, que, nos organismos, é derivada do ATP . Peptídeos e proteínas são cadeias de aminoácidos mantidos juntos por ligações peptídicas (e às vezes por algumas ligações isopeptídicas). Os organismos usam enzimas para produzir peptídeos não ribossômicos e ribossomos para produzir proteínas por meio de reações que diferem em detalhes da síntese por desidratação.

Alguns peptídeos, como a alfa-amanitina , são chamados de peptídeos ribossômicos, pois são produzidos pelos ribossomos, mas muitos são peptídeos não ribossômicos , pois são sintetizados por enzimas especializadas em vez de ribossomos. Por exemplo, o tripeptídeo glutationa é sintetizado em duas etapas a partir de aminoácidos livres, por duas enzimas: glutamato-cisteína ligase (forma uma ligação isopeptídica, que não é uma ligação peptídica) e glutationa sintetase (forma uma ligação peptídica).

Degradação

Uma ligação peptídica pode ser quebrada por hidrólise (adição de água). Na presença de água, eles se decompõem e liberam 8–16 kilojoule / mol (2–4 kcal / mol ) de energia de Gibbs . Este processo é extremamente lento, com meia-vida a 25 ° C entre 350 e 600 anos por ligação.

Em organismos vivos, o processo é normalmente catalisado por enzimas conhecidas como peptidases ou proteases , embora haja relatos de hidrólise de ligação peptídica causada por cepas conformacionais conforme o peptídeo / proteína se dobra na estrutura nativa. Este processo não enzimático, portanto, não é acelerado pela estabilização do estado de transição, mas sim pela desestabilização do estado fundamental.

Spectra

O comprimento de onda de absorção de uma ligação peptídica é de 190–230 nm (o que a torna particularmente suscetível à radiação UV ).

Isômeros cis / trans do grupo de peptídeo

A deslocalização significativa do par solitário de elétrons no átomo de nitrogênio dá ao grupo um caráter de ligação dupla parcial . A dupla ligação parcial torna o grupo amida plano , ocorrendo tanto nos isômeros cis quanto trans . No estado desdobrado das proteínas, os grupos peptídicos estão livres para isomerizar e adotar ambos os isômeros; entretanto, no estado dobrado, apenas um único isômero é adotado em cada posição (com raras exceções). A forma trans é esmagadoramente preferida na maioria das ligações peptídicas (proporção de cerca de 1000: 1 nas populações trans: cis). No entanto, os grupos de peptídeos X-Pro tendem a ter uma proporção de cerca de 30: 1, presumivelmente porque a simetria entre os átomos e da prolina torna os isômeros cis e trans quase iguais em energia (veja a figura abaixo). ${\ displaystyle \ mathrm {C ^ {\ alpha}}}$${\ displaystyle \ mathrm {C ^ {\ delta}}}$

Isomerização de uma ligação peptídica X-Pro. Os isômeros cis e trans estão na extrema esquerda e na extrema direita, respectivamente, separados pelos estados de transição.

O ângulo diedro associado ao grupo peptídeo (definido pelos quatro átomos ) é denotado ; para o isômero cis ( conformação sinperiplanar ) e para o isômero trans ( conformação antiperiplanar ). Os grupos amida podem isomerizar sobre a ligação C'-N entre as formas cis e trans, embora lentamente ( 20 segundos à temperatura ambiente). Os estados de transição requerem que a dupla ligação parcial seja quebrada, de modo que a energia de ativação seja de aproximadamente 80 quilojoule / mol (20 kcal / mol). No entanto, a energia de ativação pode ser reduzida (e a isomerização catalisada ) por mudanças que favoreçam a forma de ligação única, como colocar o grupo de peptídeo em um ambiente hidrofóbico ou doar uma ligação de hidrogênio para o átomo de nitrogênio de um grupo de peptídeo X-Pro . Ambos os mecanismos para diminuir a energia de ativação foram observados em peptidil prolil isomerases (PPIases), que são enzimas de ocorrência natural que catalisam a isomerização cis-trans de ligações peptídicas X-Pro. ${\ displaystyle C ^ {\ alpha} -C ^ {\ prime} -NC ^ {\ alpha}}$${\ displaystyle \ omega}$${\ displaystyle \ omega = 0 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ omega = 180 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ tau \ sim}$ ${\ displaystyle \ omega = \ pm 90 ^ {\ circ}}$

O enovelamento conformacional da proteína é geralmente muito mais rápido (tipicamente 10–100 ms) do que a isomerização cis-trans (10–100 s). Um isômero não nativo de alguns grupos de peptídeos pode interromper o dobramento conformacional significativamente, retardando-o ou impedindo que ocorra até que o isômero nativo seja alcançado. No entanto, nem todos os grupos de péptidos têm o mesmo efeito na dobragem; isômeros não nativos de outros grupos de peptídeos podem não afetar de forma alguma o dobramento.

Reações químicas

Devido à sua estabilização de ressonância, a ligação peptídica é relativamente não reativa em condições fisiológicas, ainda menos do que compostos semelhantes, como ésteres . No entanto, as ligações peptídicas podem sofrer reações químicas, geralmente através do ataque de um átomo eletronegativo ao carbono da carbonila , quebrando a ligação dupla da carbonila e formando um intermediário tetraédrico. Esta é a via seguida na proteólise e, mais geralmente, nas reações de troca de NO acil, como as de inteínas . Quando o grupo funcional que ataca a ligação peptídica é um tiol , hidroxil ou amina , a molécula resultante pode ser chamada de ciclol ou, mais especificamente, tiaciclol, oxaciclol ou azaciclol, respectivamente.

Veja também

• O Mapa da Proteólise

Referências