1. ESTRUCTURA PRIMARIA DE LAS PROTEÍNAS
La estructura primaria viene determinada por
la secuencia de AA en la cadena proteica, es
decir, el número de AA presentes y el
orden en que están enlazados (Figura de la
derecha). Las posibilidades de estructuración a
nivel primario son prácticamente ilimitadas.
Como en casi todas las proteínas existen 20
AA diferentes, el número de estructuras
posibles viene dado por las variaciones con
repetición de 20 elementos tomados de n en n,
siendo n el número de AA que componen la
molécula proteica.
Generalmente, el número de AA que forman una proteína oscila entre 80 y
300. Los enlaces que participan en la estructura primaria de una proteína son
covalentes: son los enlaces peptídicos. El enlace peptídico (Figura de la
izquierda) es un enlace amida que se forma entre el grupo carboxilo de una
AA con el grupo amino de otro, con eliminación de una molécula de agua.
Independientemente de la longitud de la cadena polipeptídica, siempre hay un extremo amino terminal
y un extremo carboxilo terminal que permanecen intactos. Por convención, la secuencia de una
proteína se lee siempre a partir de su extremo amino (Figura superior).
Como consecuencia del establecimiento
de enlaces peptídicos entre los distintos
AA que forman la proteína se origina
unacadena principal o "esqueleto" a
partir del cual emergen las cadenas
lateralesde los AA (Átomos sombreados
en la Figura de la derecha).Los átomos
que componen la cadena principal de la
proteína son el N del grupo amino
(condensado con el AA precedente), el
C (a partir del cual emerge la cadena
lateral) y el C del grupo carboxilo (que se
condensa con el AA siguiente). Por lo
tanto, la unidad repetitiva básica que
aparece en la cadena principal de una
proteína es: (-NH-C -CO-)

2. Como la estructura primaria es la que determina los niveles
superiores de organización, el conocimiento de la secuencia de AA
es del mayor interés para el estudio de la estructura y función de
una proteína. Clásicamente, la secuenciación de una proteína se
realiza mediante métodos químicos. El método más utilizado es el
de Edman, que utiliza el fenilisotiocianato para marcar la proteína
(representado en la Figura de la izquierda como un triángulo) e
iniciar una serie de reacciones cíclicas que permiten identificar cada
AA de la secuencia empezando por el extremo amino. Hoy en día
esta serie de reacciones las realiza de forma automática un aparato
llamado secuenciador de AA.
Los avances de la Biología Molecular permiten
conocer la secuencia de un gen mucho antes de
que se haya podido purificar la proteína que
codifica. El análisis de la secuencia del DNA
permite secuenciar una proteína sin que se
haya purificado previamente, ya que cada
grupo de tres bases de la secuencia del DNA
especifica un aminoácido. El Código
Genético establece para cada grupo de tres
nucleótidos (codón) el AA que codifica. En la
Tabla de la derecha, la letra sobre fondo rosáceo
corresponde a la primera base del codón, la letra
sobre fondo morado a la segunda, y la letra
sobre fondo amarillo a la tercera. El Código
Genético es de validez universal, ya que es el
mismo para todos los seres vivos.
Pincha en el icono pdf para ver un artículo de
Nature sobre el código genético ( ).
U C A G
U
Phe Ser Tyr Cys U
Phe Ser Tyr Cys C
Leu Ser STOP STOP A
Leu Ser STOP Trp G
C
Leu Pro His Arg U
Leu Pro His Arg C
Leu Pro Gln Arg A
Leu Pro Gln Arg G
A
Ile Thr Asn Ser U
Ile Thr Asn Ser C
Ile Thr Lys Arg A
Met Thr Lys Arg G
G
Val Ala Asp Gly U
Val Ala Asp Gly C
Val Ala Glu Gly A
Val Ala Glu Gly G
U C A G

3. La comparación de la estructura primaria de una misma proteína en especies diversas tiene un enorme
interés desde los puntos de vista funcional y filogenético. Cuanto más alejadas estén las especies analizadas
en el árbol filogenético, más diferencias se podrán observar en la estructura primaria de proteínas análogas.
Así, si comparamos las secuencias del citocromo c de diversas especies, y determinamos cuántos AA son
distintos entre cada pareja, se puede construir una matriz como la de la Figura inferior, a partir de la cual se
podrá establecer el árbol filogenético que nos indica para el caso de la proteína citocromo c, cómo ha ido
evolucionando a medida que aparecen nuevas especies.
Número de AA distintos en las moléculas de
citocromo c de cada pareja estudiada
Árbol filogenético del citocromo c

4. Sin embargo, a menudo se encuentra que el mismo aminoácido aparece siempre en idéntica posición
en todas las especies estudiadas. Estos AA reciben el nombre de AA invariantes o AA conservados, y
suelen ser indispensables para la función y estructura correcta de la proteína. Cualquier mutación en
estas posiciones es letal para el organismo, y por tanto hay una fortísima selección en contra. En la
Figura inferior se muestra la comparación de las secuencias de los primeros 50AA de la proteína
Troponina C. Los AA conservados están sombreados en negro.