De fibrösa proteinerna , även kända som skleroproteiner, är en klass av proteiner som är viktiga strukturella komponenter i alla levande celler. Kollagen, elastin, keratin eller fibroin är exempel på denna typ av protein.
De uppfyller mycket olika och komplexa funktioner. De viktigaste är skydd (som ryggmärgen) eller stöd (till exempel den som ger spindlarna nätet som de själva väver och som håller dem upphängda).
Repetitiv struktur av sidenfibroin, ett fibröst protein (Källa: Sponk via Wikimedia Commons)
Fibrösa proteiner består av helt utsträckta polypeptidkedjor, som är organiserade i ett slags "fiber" eller "rep" med stor resistens. Dessa proteiner är mekaniskt mycket starka och är olösliga i vatten.
För det mesta är komponenterna i fibrösa proteiner polymerer av i följd upprepade aminosyror.
Mänskligheten har försökt att återskapa egenskaperna hos fibrösa proteiner med olika biotekniska verktyg, men att belysa med sådan exakthet är arrangemanget av varje aminosyra i polypeptidkedjan inte en lätt uppgift.
Strukturera
Fibrösa proteiner har en relativt enkel komposition i sin struktur. De består i allmänhet av tre eller fyra aminosyror som är sammanfogade, som upprepas många gånger.
Det vill säga, om ett protein består av aminosyror som lysin, arginin och tryptofan, kommer nästa aminosyra som binds till tryptofan återigen att vara en lysin, följt av en arginin och en annan tryptofanmolekyl, och så vidare.
Det finns fibrösa proteiner som har aminosyramotiv mellan två eller tre olika aminosyror bortsett från de repetitiva motiven för deras sekvenser, och i andra proteiner kan aminosyrasekvensen vara mycket varierande, 10 eller 15 olika aminosyror.
Strukturerna för många av fibrösa proteiner har kännetecknats av röntgenkristallografitekniker och med kärnmagnetisk resonansmetoder. Tack vare detta har fiberformade proteiner, rörformiga, laminära, spiralformade, formade som en "tratt" osv. Detaljerats.
Varje unik polypeptid för repetitionsmönster bildar en tråd och varje tråd är en av de hundratals enheter som utgör ultrastrukturen för ett "fibröst protein". I allmänhet är varje glödtråd anordnad spiralformat relativt varandra.
Funktioner
På grund av nätverket av fibrer som utgör fibrösa proteiner består deras huvudfunktioner av att fungera som ett strukturellt material för stöd, resistens och skydd för vävnaderna från olika levande organismer.
Skyddande strukturer som består av fibrösa proteiner kan skydda ryggradsdjurens vitala organ mot mekaniska stötar, ogynnsamma väderförhållanden eller attacker av rovdjur.
Specialiseringsnivån för fibrösa proteiner är unik i djurriket. Spindelväv är till exempel ett väsentligt stöttyg för livsstils spindlar leder. Detta material har unik styrka och flexibilitet.
Så mycket att numera många syntetiska material försöker återskapa spindelvävets flexibilitet och resistens, även med transgena organismer för att syntetisera detta material med biotekniska verktyg. Det bör dock noteras att den förväntade framgången ännu inte har uppnåtts.
En viktig egenskap som fibrösa proteiner har är att de tillåter anslutning mellan olika vävnader hos ryggradsdjur.
Dessutom tillåter de mångsidiga egenskaperna hos dessa proteiner levande organismer att skapa material som kombinerar styrka och flexibilitet. Detta är i många fall det som utgör de väsentliga komponenterna för muskelrörelser i ryggradsdjur.
Exempel på fibröst protein
Kollagen
Det är ett protein av animaliskt ursprung och är kanske en av de vanligaste i kroppen av ryggradsdjur, eftersom det utgör de flesta bindvävnader. Kollagen sticker ut för sina starka, töjbara, olösliga och kemiskt inerta egenskaper.
Molekylstruktur av kollagen, ett fibröst protein av animaliskt ursprung (Källa: Nevit Dilmen via Wikimedia Commons)
Det består främst av hud, hornhinna, intervertebrala skivor, senor och blodkärl. En kollagenfiber består av en parallell trippel spiral som är nästan en tredjedel av bara aminosyran glycin.
Detta protein bildar strukturer kända som "kollagenmikrofibriller", som består av sammanslagningen av flera kollagen trippelhjälmar tillsammans.
elastin
Liksom kollagen är elastin ett protein som ingår i bindväv. Till skillnad från det första ger det emellertid elasticitet till vävnaderna istället för resistens.
Elastinfibrer består av aminosyrorna valin, prolin och glycin. Dessa aminosyror är mycket hydrofoba och det har fastställts att elasticiteten hos detta fibrösa protein beror på elektrostatiska interaktioner i dess struktur.
Elastin finns rikligt i vävnader som utsätts intensivt för förlängnings- och avslappningscykler. Hos ryggradsdjur finns det i artärer, ligament, lungor och hud.
keratin
Keratin är ett protein som huvudsakligen finns i det ektodermala skiktet hos ryggradsdjur. Detta protein bildar viktiga strukturer såsom hår, naglar, taggar, fjädrar, horn, bland andra.
Keratin kan bestå av a-keratin eller ß-keratin. Α-keratin är mycket styvare än ß-keratin. Detta beror på att a-keratin består av a-helices, som är rika på aminosyran cystein, som har förmågan att bilda disulfidbryggor med andra lika aminosyror.
I ß-keratin är det å andra sidan sammansatt i en större andel polära och apolära aminosyror, som kan bilda vätebindningar och är organiserade i vikta ß-ark. Detta innebär att dess struktur är mindre motståndskraftig.
fibroina
Detta är proteinet som utgör spindelbanan och trådarna som produceras av sidenmaskar. Dessa trådar består mestadels av aminosyrorna glycin, serin och alanin.
Strukturerna för dessa proteiner är p-ark organiserade antiparallellt mot orienteringen av filamentet. Denna egenskap ger det motstånd, flexibilitet och liten förmåga att sträcka.
Fibroin är dåligt lösligt i vatten och är tack vare sin stora flexibilitet till den stora styvheten som tillhandahålls av föreningen av aminosyror i dess primära struktur och till Vander Waals-broarna, som bildas mellan de sekundära grupperna av aminosyror.
referenser
- Bailey, K. (1948). Fibrösa proteiner som komponenter i biologiska system. Brittisk medicinsk bulletin, 5 (4-5), 338-341.
- Huggins, ML (1943). Strukturen för fibrösa proteiner. Chemical Reviews, 32 (2), 195-218.
- Kaplan, DL (1998). Fibrösa proteinsilke som ett modellsystem. Polymernedbrytning och stabilitet, 59 (1-3), 25-32.
- Parry, DA, & Creamer, LK (1979). Fibrösa proteiner, vetenskapliga, industriella och medicinska aspekter. I International Conference on Fibrous Proteins 1979: Massey University). Academic Press.
- Parry, DA, & Squire, JM (2005). Fibrösa proteiner: nya strukturella och funktionella aspekter avslöjade. I Advances in proteinkemi (vol. 70, s. 1-10). Academic Press.
- Schmitt, FO (1968). Fibrösa proteiner - neuronala organeller. Förfaranden från National Academy of Sciences of the United States of America, 60 (4), 1092.
- Wang, X., Kim, HJ, Wong, C., Vepari, C., Matsumoto, A., & Kaplan, DL (2006). Fibrösa proteiner och vävnadsteknik. Material idag, 9 (12), 44-53.