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Classificazione dei livelli strutturali in proteine 1

Classificazione dei livelli strutturali in proteine

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Classificazione dei livelli strutturali in proteine. Classificazione dei livelli strutturali in proteine. http://en.wikipedia.org/wiki/Protein_structure. Proteine: differenti funzioni ed architetture. Proteine: differenti funzioni ed architetture. Proteine: - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Classificazione dei livelli strutturali in

proteine

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Page 2: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Classificazione dei livelli strutturali in

proteine

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Page 3: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

http://en.wikipedia.org/wiki/Protein_structure 3

Page 4: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Proteine:differenti funzioni

ed architettur

e

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Page 5: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Proteine:differenti funzioni

ed architettur

e

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Page 6: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Proteine:non tutte

le strutture

sono possibili

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Page 7: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Gopalasamudram Narayana Iyer

Ramachandran

φ

ψ

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Page 8: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Gopalasamudram Narayana Iyer

Ramachandran

φ

ψ

180

180-180 0

0

φ

ψ

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Page 9: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

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Page 10: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Conformazionedelle catene laterali

Torsion Axes and Dihedral Angles of the side chain of LysineThe sample amino acid Lysine has four torsion axes within its side chain. The torsion axes are symbolized as arrows, the dihedral angles are labeled chi1 to chi4.

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eliche α

in α-helix hydrogen bonds between carbonyl i and amide i+4

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Folding mechanism of alpha helices12

eliche α

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φ

ψ

180

180-180 0

0

….ma non solo

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eliche α

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Page 15: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

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Page 16: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

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Page 17: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

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filamenti β

formano foglietti

β

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anse

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(e)

Strutture supersecondarie o motivi(elementi di struttura secondaria uguali o diversi si combinano)

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Domini strutturali(subunità avente stabilità strutturale ed una propria funzione)

gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi

dominio che lega il NAD+

dominio che lega ilgliceraldeide-3-fosfato

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Page 22: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Piruvato chinasiEnzima bifunzionale

PRA-isomerasi

IGP-sintetasi

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Page 23: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Struttura quaternaria Eteromultimeri

Omomultimeri 23

Page 24: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

mettere ordinealle conoscenze

strutturali acquisite 24

Page 25: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di

classificazione

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Page 26: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di

classificazione

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Page 27: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di

classificazione

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Page 28: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

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La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di

classificazione

Page 29: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di

classificazione

Rosso: principalmente αVerde: principalmente βGiallo: αβBlue: basso contenuto di strutture secondarie

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Page 30: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

La tassonomia è la scienza che si occupa genericamente dei modi di

classificazione

I possibili modi in cui la catena proteica si ripiega non sono infiniti. Ad oggi SCOP ne suggerisce

circa 1.200. Probabilmente, il loro numero non è superiore a 2.000

Dal momento che abbiamo un’ampia conoscenza di come le proteine si strutturano, possiamo fare

delle predizioni sulla base della loro sequenza con tecniche di Bioinformatica 30

Page 31: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Bioinformatica genoma + algoritmo*

• Allineamento di sequenze• Individuazione di geni• Ricostruzione di genomi da

frammenti• Allineamenti di strutture

proteiche• Predizione di strutture

proteiche • Predizione di espressione

 genica• Predizione di interazioni tra

proteine

* algoritmo= procedimento che risolve un determinato problema attraverso un numero finito di passi31

Page 32: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/index-en.html 32

Page 33: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

http://nmr.chinanmr.cn/guide/eNMR/proteins/protindex.html 33

Page 34: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

http://www.snaggledworks.com/em_for_dummies/34

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microscopy

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Page 36: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

microscopyIl potere risolutivo di un microscopio è la distanza minima alla quale due punti risultano distinti. Nel caso lo strumento si basi sull'utilizzo di radiazione con una propria lunghezza d'onda associata, come i tradizionali microscopi ottici, risoluzione e lunghezza d'onda utilizzata sono parametri tra loro strettamente correlati. Microscopi che si basino su diverse tecnologie, come ad esempio l'AFM, ovviamente rispondono a considerazioni differenti.In prima approssimazione, e non tenendo conto di effetti aberrativi, possiamo considerare che la relazione che lega il potere risolutivo (d o distanza tra due punti tra loro risolti), l'apertura numerica di un sistema ottico (tutto il sistema) e la lunghezza d'onda della radiazione utilizzata sia

Questa relazione è generalmente nota come principio di Abbe.Per un microscopio ottico in luce visibile d raggiunge i 0,2 micron, il microscopio elettronico giunge a 0,1nm.

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Page 37: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

Electron cryomicroscopy

  (cryo-EM or  cryo-electron microscopy)

a form of electron microscopy (EM) where the sample is studied at cryogenic temperatures

(generally liquid nitrogen temperatures (77 K or −196 °C)

Cryo-electron tomography (cryo-ET) is a type of

electron cryomicroscopy where tomography is used

to obtain a 3D reconstruction of a sample from tilted 2D images at cryogenic temperatures. 37

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Cryo Electron-Tomografy

  (cryo-ET)Schematic diagram illustrating the sequence of steps involved in obtaining a three-dimensional image of a plunge-frozen cell using cryo-electron tomography. a| A small volume (typically  3–5 l) of a suspension of cells in culture is deposited on a holey carbon grid and then plunge-frozen in liquid ethane cooled to temperatures of  100 K by liquid nitrogen. b | The grid is then transferred into the column of an electron microscope for collection of a series of images at varying tilts. c | The series of tilted images is then converted to a three-dimensional volume (tomogram) that provides a representation of the distribution of densities of cellular components. 38

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Cryo Electron-Tomografy

  (cryo-ET)

http://emnavi.protein.osaka-u.ac.jp/emnavi_gallery.php

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Cryo Electron-Tomografy

  (cryo-ET)

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Spectroscopy was originally the study of the interaction between light and matter as a function of wavelength λ

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emissionemission

spectroscopy

absorption absorption

spectroscopy

ΔΕ=hν

Spectrometry is the measurement of these responses and an instrument which performs such measurements is a spectrometer or spectrograph, although the latter term is more limited in use to the original field of optics. Normally, the quantity that is measured is an intensity, either of energy absorbed or produced.

Spectroscopy studies the interaction between energy and matter

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Nuclear Magnetic Resonance

NMR

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Nuclear Magnetic Resonance

NMR

Earth magnetic field: 30-60 µT

NMR spectrometer in Siena: 14.2 T

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1000 MHz NMR spectrometer (23.5 Tesla superconducting NMR magnet) was delivered to the new ‘Centre de RMN à Très Hauts Champs’ in Lyon, France in July 2009 49

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delivered to the new ‘Centre de RMN à Très Hauts Champs’ in Lyon, France in July 2009

Main FeaturesWorld’s first, standard-bore, high homogeneity 1 GHz NMR magnetPersistent superconducting magnetUltraStabilized™ sub-cooling technologyMagnetic field strength of 23.5 TeslaProton NMR frequency of 1000 MHzStandard bore size of 54 mm

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Centro NMR - Siena

NMRFAM - Madison

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folded unfolded

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Albert Overhauserborn August 17, 1925 in San Diego, California is an American physicist and member of the National Academy of Sciences. He is best known for his theory of dynamic nuclear polarization, also known as the Overhauser Effect. He is still at Purdue University as Distinguished Professor of Physics.

Nuclear Overhauser effect(NOE)

I(NOE) = K/r6

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Soluzioni di un calcolo di “distance geometry”

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Page 58: Classificazione dei livelli strutturali in proteine

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Residual Dipolar Couplings (RDC)

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http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm 64

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Circular dichroism spectroscopyThe phenomenon of circular dichroism is very sensitive to the secondary structure of polypeptides and proteins. Circular dichroism (CD) spectroscopy is a form of light absorption spectroscopy that measures the difference in absorbance of right- and left-circularly polarized light (rather than the commonly used absorbance of isotropic light) by a substance. It has been shown that CD spectra between 260 and approximately 180 nm can be analyzed for the different secondary structural types: alpha helix, parallel and antiparallel beta sheet, turn, and other.

Cartoon drawings ofA) triosephosphate isomerase B) hen egg lysozymeC) myoglobinD) chymotrypsin Secondary structures are color coded red:helix. green:strand, and yellow:other.

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