Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

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Dobramento de Proteínas


Introdução ao dobramento de proteínas

O dobramento de proteínas é o processo pelo qual uma cadeia de proteínas adquire sua estrutura nativa tridimensional. É um aspecto fundamental da biologia molecular, bioquímica e biologia estrutural. A forma de uma proteína é importante porque determina a função da proteína. Se uma proteína não se dobra na forma correta, ela não pode funcionar adequadamente, levando a doenças como Alzheimer, Parkinson e fibrose cística.

Noções básicas sobre a estrutura das proteínas

As proteínas são compostas por aminoácidos ligados em longas cadeias, normalmente variando de 50 a 2000 aminoácidos. A sequência de aminoácidos é definida pela estrutura primária da proteína e é codificada pelo gene correspondente.

Estrutura primária

A estrutura primária de uma proteína é uma sequência linear simples de aminoácidos. Ela é mantida por ligações covalentes conhecidas como ligações peptídicas. Um exemplo pode ser representado da seguinte forma:

Ala-Gly-Ser-Val-Pro-Leu

Nesta sequência, cada código de três letras representa um aminoácido, e os traços indicam as ligações peptídicas que os mantêm unidos.

Estrutura secundária

A estrutura secundária refere-se a estruturas locais dobradas que se formam dentro de um polipeptídeo devido a interações entre átomos da espinha dorsal. As estruturas secundárias mais comuns são a hélice α e a folha β.

hélice α: Uma hélice direita que resulta de ligações de hidrogênio entre átomos-chave, geralmente a cada quarto aminoácido.
folha β: Uma estrutura em forma de folha composta por fitas beta que são lateralmente ligadas por pelo menos duas ou três ligações de hidrogênio da espinha dorsal.

O padrão de ligação de hidrogênio em uma folha β se parece com isso:

Estrutura terciária

A estrutura terciária é a estrutura tridimensional geral de uma única molécula de proteína; a relação espacial das estruturas secundárias entre si. Este nível de estrutura é determinado por interações entre as cadeias laterais (grupos R) dos aminoácidos:

  • Interações hidrofóbicas
  • Ligações de hidrogênio
  • Pontes dissulfeto
  • Força de Van der Waals

Aqui está um exemplo de como um polipeptídeo se dobra em uma proteína globular típica:

cadeia de polipeptídeo

Estrutura quaternária

A estrutura quaternária é uma estrutura formada por várias moléculas de proteínas (cadeias de polipeptídeo), comumente chamadas de subunidades de proteína, que funcionam como um único complexo de proteínas.

Forças que impulsionam o dobramento de proteínas

O dobramento de proteínas é principalmente direcionado por interações bioquímicas:

  • Interações hidrofóbicas, que colapsam a estrutura para minimizar o contato com a água.
  • A ligação de hidrogênio estabiliza as proteínas dobradas, formando ligações entre hidrogênio e dipolos elétricos.
  • Forças de Van der Waals, atrações fracas entre átomos próximos.
  • Ligações dissulfeto, ligações covalentes que estabilizam a estrutura dobrada.

Caminhos de dobramento de proteínas

As proteínas dobram-se por meio de vários caminhos para atingir sua forma funcional. Esses caminhos incluem um colapso rápido em um estado globular fundido seguido por uma busca lenta para encontrar a estrutura nativa. Essas etapas podem ser resumidas da seguinte forma:

  1. Formação de estrutura secundária: hélice α e folha β
  2. Colapso rápido para um estado mais denso: esfera fundida
  3. Atingir o estado original por meio de diversos estados intermediários

Chaperonas e dobramento de proteínas

As chaperonas moleculares são proteínas que ajudam outras proteínas a dobrar-se corretamente. Elas ajudam a prevenir dobramentos incorretos e agregações que podem levar a potenciais toxicidades celulares. Exemplos incluem Hsp60s, Hsp70s e chaperoninas.

Dobramento incorreto de proteínas e doenças

O dobramento incorreto ou mal dobramento de proteínas pode causar doenças. Proteínas mal dobradas podem se agregar em formas tóxicas. Alguns exemplos de distúrbios causados por dobramento incorreto de proteínas incluem:

  • Doença de Alzheimer: Peptídeos de amiloide-β mal dobrados se agregam para formar placas.
  • Doença de Parkinson: A proteína α-sinucleína mal dobrada causa agregação.
  • Fibrose cística: Uma única deleção de fenilalanina causa dobramento incorreto da proteína CFTR.

Termodinâmica e dobramento de proteínas

Em condições fisiológicas, o processo de dobramento é geralmente termodinamicamente favorável. Ele pode ser representado pela equação:

ΔG = ΔH – TΔS

onde ΔG é a variação da energia livre de Gibbs, ΔH é a variação da entalpia, T é a temperatura e ΔS é a variação da entropia. O estado dobrado nativo de uma proteína é geralmente considerado como tendo sua menor energia livre de Gibbs.

Pesquisa pioneira e direções futuras

Pesquisas iniciais sobre o dobramento de proteínas foram lideradas por cientistas como Christian Anfinsen, que acreditava que todas as informações necessárias para dobrar uma proteína estavam contidas em sua sequência de aminoácidos. Seu famoso experimento com ribonuclease A levou a essa conclusão, que se tornou a base para pesquisas futuras.

Novos modelos computacionais, como o AlphaFold, revolucionaram nossa capacidade de prever estruturas proteicas com precisão notável, o que tem o potencial de ajudar na compreensão de doenças complexas e na descoberta de medicamentos.


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