Estructura cuaternaria de la hemoglobina, tomada de Wikipedia.
La estructura cuaternaria solamente se manifiesta en las proteínas (globulares o fibrosas) formadas por la asociación de varias cadenas polipeptídicas, ya sean iguales o diferentes. A esas cadenas polipeptídicas se les denomina subunidad, monómero o protómero, y se suelen representar con letras griegas: α(alpha), β(beta), γ(gamma), etc. Las proteínas con estructura cuaternaria se denominan oligoméricas.
Por tanto, las proteínas constituidas por un único polipéptido, como la mioglobina, no pueden tener estructura cuaternaria. Como ejemplos de proteínas oligoméricas tenemos: la insulina (dímero, dos subunidades), colágeno (trímero, tres subunidades), hemoglobina (tetrámero, cuatro subunidades, dos de tipo α y dos de tipo β), ARN polimerasa (pentámero, cinco subunidades), etc. Cuando intervienen gran número de subunidades se les denomina polímeros, como ejemplo tenemos la cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de 60 subunidades proteicas.
Enlaces que estabilizan la estructura cuaternaria:
Son los mismos enlaces que estabilizan la estructura terciaria:
- Enlace disulfuro (-S-S-). Se trata de un enlace covalente que se establece entre dos grupos tiol (-SH) de dos aminoácidos cisteína. Son enlaces muy fuertes pero que se rompen fácilmente por el calor. Este tipo de enlace aparece en las inmunoglobulinas.
- Enlace de hidrógeno, enlace débil entre cadenas de aminoácidos polares sin carga.
- Interacciones hidrofóbicas y fuerzas de Van der Waals, entre radicales alifáticos y aromáticos de las cadenas laterales.
- Enlace electrostático. Entre cadenas laterales ionizadas con cargas de signo opuesto.
Estructura cuaternaria y funcionalidad biológica de la proteína.
La estructura cuaternaria de las proteínas (o la terciaria, en aquellas que sólo presentan esta estructura), es responsable de su actividad biológica. La estructura cuaternaria depende de la terciaria, la terciaria depende de la secundaria, que a su vez depende de la estructura primaria, es decir, de la secuencia de aminoácidos que componen cada una de las cadenas polipeptídicas. Por esta razón, cualquier variación de la secuencia de aminoácidos puede afectar a los distintos niveles de plegamiento y, por tanto, a la funcionalidad de la proteína.
En el caso de la anemia falciforme, el aminoácido n° 6 de las cadenas β (el glutámico) es sustituido por la valina, como consecuencia de esto se produce un ensamblaje anormal de los componentes de la hemoglobina que tiene como consecuencia la pérdida de su funcionalidad, puesto que transporta una menor cantidad de 02 y los eritrocitos adoptan forma de hoz.
Conformación nativa de las proteínas.
La conformación nativa de una proteína resulta de la combinación de las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria que puedan coexistir en esa proteína. Cada proteína requiere unas condiciones de pH, temperatura y salinidad del medio en las cuales adopta la conformación más estable posible, que se corresponde con su conformación o estructura nativa. Las proteínas manifiestan su actividad biológica cuando se encuentran en su estructura nativa. La información necesaria para que una proteína alcance su estructura nativa se encuentra en su secuencia de aminoácidos (estructura primaria). Sin embargo, algunas proteínas no pueden alcanzar su conformación funcional por sí mismas y requieren la ayuda de otras proteínas, llamadas chaperonas, para conseguir un plegamiento correcto.
¿Qué ocurre cuando una proteína no se pliega correctamente? Una proteína sin estructura nativa es afuncional (sin función), tiende a agregarse a otras cadenas polipeptídicas y suele ser degradada. Pero en muchas ocasiones, las proteínas mal conformadas no son degradadas por los sistemas enzimáticos de las células y tienden a acumularse, en forma de depósitos insolubles de naturaleza proteica, que impiden o dañan la función normal de las células y de los tejidos. Se ha observado que en algunas patologías degenerativas del sistema nervioso, como la enfermedad de Alzhéimer o las encefalopatías espongiformes, se producen plegamientos erróneos en ciertas proteínas.
