O mito do gráfico de Ramachandran

O gráfico de Ramachandran não é, geralmente, bem compreendido entre os estudantes da Licenciatura em Biologia que frequentam a disciplina de Bioquímica. A razão, na minha opinião, terá a ver com uma falta de prática na organização dos conhecimentos adquiridos. Assim, este documento é, simultaneamente, uma tentativa de explicação e uma demonstração de uma forma particular de organização de conhecimentos.

Conhecimentos prévios

Simplificadamente, podemos dividir os aminoácidos em dois grupos: a prolina e os outros (fig. 1). O que os distingue é o facto da ligação entre o Carbono alfa e o Azoto envolvido na formação da ligação peptídica estar, na prolina, integrada num anel, o que faz com que as posições relativas dos dois átomos sejam fixas. Os outros aminoácidos não sofrem desta limitação, mas de outra. Esta última resulta do facto da ligação peptídica ser parcialmente uma dupla ligação. Isso faz com que a ligação peptídica seja relativamente rígida. As ligações simples existentes entre o Carbono alfa dum aminoácido e as duas ligações peptídicas que o rodeiam (fig. 2) podem rodar. A rotação livre é, no entanto, impedida pelo tamanho das nuvens electrónicas dos Oxigénios carbonílicos e dos Hidrogénios ligados a Azoto das ligações peptídicas. O que implica que existem ângulos preferidos para as ligações entre o Carbono alfa e o Carbono e o Azoto das ligações peptídicas adjacentes.

prolina e os outrosângulos peptídicos

O temido gráfico

O que o gráfico de Ramachandran nos mostra, em traços gerais, são as combinações mais estáveis (de energia mais baixa) de pares de ângulos C alfa-N e C alfa-C, dentre todas as teoricamente possíveis. Como se pode ver (fig. 3), há basicamente três tipos de estruturas estáveis para uma cadeia polipeptídica: hélice-alfa, folha-beta e hélice de colagénio.

gráfico

Consequências práticas

Simplificando, para os peptídeos de origem biológica que não contenham prolina existem duas estruturas estáveis: a hélice-alfa (direita) e a folha-beta. Uma das características que as distingue, e que é consequência directa dos diferentes ângulos da ligação, é que a hélice-alfa apresenta ligações de hidrogénio mais ou menos alinhadas com o eixo da molécula, possibilitando a formação de ligações INTRA-cadeia (fig. 4), e a folha-beta apresenta ligações de hidrogénio mais ou menos perpendiculares ao eixo da molécula, permitindo a formação de ligações INTER-cadeia (fig. 5). A conformação da hélice-alfa é um tubo alongado e a da folha-beta, uma "superfície" plana rígida.

hélice-alfaFolha-beta

Os peptídeos com conteúdo elevado de prolina, como por exemplo o colagéneo e a hélice de poliprolina têm uma estrutura que resulta directamente da rigidez da ligação C-N na prolina. Esta determina um outro tipo de hélice, que difere da hélice-alfa no número de resíduos por volta, no sentido de enrolamento (esquerdo) e no facto de apresentar ligações de hidrogénio voltadas para fora (mais ou menos perpendiculares ao eixo da molécula). Esta última característica é comum à folha-beta, não sendo surpreendente a proximidade das combinações angulares respectivas no gráfico de Ramachandran. A característica propriedade da prolina de "quebrar" hélices-alfa pode ser entendida como uma consequência directa da rigidez da ligação C alfa-N daquele aminoácido, que lhe não permite adoptar uma conformação compatível com a hélice-alfa ou a folha-beta.

Diferenças entre a hélice de colagéneo e a hélice de poliprolina

A maior diferença é, obviamente, a composição. A nível estrutural, a predominância de prolinas garante que não há diferenças significativas entre as hélices isoladas. Mas o facto da sequência do colagéneo conter glicina de três em três resíduos, possibilita a aproximação de três hélices de colagéneo e a sua combinação numa super-hélice tripla, estabilizada por ligações de hidrogénio INTER-cadeia.


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Revisto em: 2 de Setembro de 2003; visualizar preferencialmente com Netscape 3.0 ou superior

Manuel J. Matos (http://www.uc.pt/pessoal/manolo/)
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