Estructura tridimensional digitalizada de la mioglobina, tomada de Wikipedia.
La estructura terciaria es la forma en que la estructura secundaria se pliega en el espacio, adoptando una determinada disposición espacial. En la estructura secundaria se pueden dar interacciones entre aminoácidos que están muy alejados en la estructura primaria. Básicamente distinguimos dos tipos de estructuras terciarias: la globular y la filamentosa . También es cierto que para muchos autores la estructura filamentosa es la ausencia de estructura terciaria.
A- Estructura terciaria de las proteínas globulares:
En las proteínas globulares, la estructura secundaria se pliega sucesivamente como un ovillo, hasta formar una proteína esferoidal, compacta y, por lo general, soluble en agua.
Algunas proteínas como la mioglobina, sólo poseen hélice-α y otras como la concavalina están constituidas por lámina-β, pero lo habitual es que las proteínas globulares contengan ambas conformaciones en proporciones diferentes.
Como las proteínas globulares se encuentran generalmente en un ambiente acuoso de naturaleza polar (medio intra y extracelular), el plegamiento y la distribución de las hélice-α y de las lámina-β se hace de tal manera que los aminoácidos que posean cadenas hidrófobas se dispongan en el interior de la estructura, mientras que los que posean restos polares se localicen en la superficie. Sin embargo, en las proteínas de las membranas biológicas ocurre lo contrario, ya que al encontrarse inmersas en un ambiente lipídico y apolar, disponen los aminoácidos con cadenas hidrófobas en la superficie.
En las proteínas globulares es frecuente encontrar combinaciones de hélice-α y lámina-β, las principales son:
- Asociación βαβ. Dos láminas-β unidas mediante una hélice-α.
- Asociación αα. Dos hélice-α.
- Meandro de láminas β. Láminas-β antiparalelas conectadas.
En las proteínas con estructura terciaria es frecuente encontrar dominios estructurales, formados por determinadas combinaciones de hélice-α y lamina-β que se repliegan para formar estructuras compactas, con una geometría concreta, particularmente estables, que desempeñan funciones importantes en la actividad biológica de las proteínas, como por ejemplo, el centro activo de una enzima.
Existen proteínas con un único dominio y otras con varios. Los dominios son muy estables y pueden aparecer los mismos en proteínas distintas. Son secuencias de aminoácidos que a lo largo de la evolución han sido especialmente útiles, tanto estructural como funcionalmente, y tienden a repetirse en diferentes proteínas. Un ejemplo lo tenemos en las enzimas que utilizan como coenzimas determinados nucleótidos, como el NAD+, el FAD o el AMP. Se trata de enzimas con estructura y función diferentes pero que presentan en su superficie el mismo dominio y que se denomina plegamiento de mononucleótido, puesto que constituye el área de unión de los nucleótidos a las enzimas.
B- Estructura terciaria de las proteínas fibrosas:
Las proteínas fibrosas cuyas cadenas polipeptídicas se disponen en forma de hebras alargadas alargadas y suelen formar parte de estructuras de soporte y protección. Debido a su elevada proporción de aminoácidos hidrofóbicos, las proteínas fibrosas son insolubles en agua. Las proteínas fibrosas constan mayoritariamente de un único tipo de estructura secundaria, que es la que domina su estructura terciaria. Tenemos la hélice-α en al queratina del pelo, la hélice de colágeno en el colágeno y la lámina-β en la fibroína de la seda. En este tipo de proteínas, la estructura terciaria es muy simple, ya que las cadenas laterales R de los aminoácidos apenas influyen, puesto que suele haber pocos grupos polares. Como ejemplo tenemos el colágeno, constituido por tres cadenas con hélice-α levógira, que se enrollan entre sí para formar una súper hélice dextrógira.
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.
- 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.