Disulfuro (bioquímica) ⇐ Proyectos de artículos

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Los '''disulfuros''' (o '''disulfuros''' en inglés británico) suelen aparecer como modificaciones postraduccionales dentro de las proteínas. El enlace también se denomina '''enlace SS''' o, a veces, '''puente disulfuro''' y generalmente deriva de dos grupos tiol. Los puentes disulfuro formados entre grupos tiol en dos residuos de cisteína son un componente importante de la estructura terciaria y cuaternaria de las proteínas.

== Ocurrencia en biología ==

===Ocurrencia en proteínas===
Los enlaces disulfuro se pueden formar en condiciones oxidantes y desempeñan un papel importante en el plegamiento y la estabilidad de algunas proteínas, generalmente proteínas secretadas al medio extracelular. Dado que la mayoría de los compartimentos celulares son ambientes reductores, en general, los enlaces disulfuro son inestables en el citosol, con algunas excepciones como se indica a continuación, a menos que esté presente una sulfhidril oxidasa.

Los enlaces disulfuro en las proteínas se forman entre los grupos tiol de los residuos de cisteína mediante el proceso de plegamiento oxidativo. El otro aminoácido que contiene azufre, la metionina, no puede formar enlaces disulfuro. Un enlace disulfuro generalmente se indica separando con guiones las abreviaturas de cisteína, por ejemplo, cuando se hace referencia a la ribonucleasa A, el "enlace disulfuro Cys26-Cys84", o el "enlace disulfuro 26-84", o más simplemente como "C26-C84"
El enlace disulfuro estabiliza la forma plegada de una proteína de varias maneras:

# Mantiene juntas dos porciones de la proteína, desviando la proteína hacia la topología plegada. Es decir, el enlace disulfuro "desestabiliza la forma desplegada" de la proteína al reducir su entropía (entropía de bucle). # El enlace disulfuro puede formar el núcleo de un núcleo hidrofóbico de la proteína plegada, es decir, los residuos hidrofóbicos locales pueden condensarse alrededor del enlace disulfuro y entre sí a través de interacciones hidrofóbicas.
# Relacionado con 1 y 2, el enlace disulfuro ''enlaza'' dos segmentos de la cadena proteica, ''aumenta'' la concentración local efectiva de residuos proteicos y ''disminuye'' la concentración local efectiva de moléculas de agua. Dado que las moléculas de agua atacan los enlaces de hidrógeno amida-amida y rompen la estructura secundaria, un enlace disulfuro estabiliza la estructura secundaria en sus proximidades. Por ejemplo, los investigadores han identificado varios pares de péptidos que no están estructurados de forma aislada, pero que adoptan una estructura secundaria y terciaria estable tras la formación de un enlace disulfuro entre ellos.

Una "especie disulfuro" es un par particular de cisteínas en una proteína con enlaces disulfuro y generalmente se representa enumerando los enlaces disulfuro entre paréntesis, por ejemplo, las "especies disulfuro (26–84, 58–110)". Un "conjunto de disulfuro" es una agrupación de todas las especies de disulfuro con el mismo número de enlaces disulfuro y generalmente se denomina conjunto 1S, conjunto 2S, etc. para especies de disulfuro que tienen uno, dos, etc. enlaces disulfuro. Por lo tanto, las especies de disulfuro (26–84) pertenecen al conjunto 1S, mientras que las especies (26–84, 58–110) pertenecen al conjunto 2S. La especie única sin enlaces disulfuro suele denominarse R para "completamente reducida". En condiciones típicas, la reorganización de disulfuro (intercambio de tiol-disulfuro) es mucho más rápida que la formación de nuevos enlaces disulfuro o su reducción; por lo tanto, las especies de disulfuro dentro de un conjunto se equilibran más rápidamente que entre conjuntos.

La forma nativa de una proteína suele ser una única especie de disulfuro, aunque algunas proteínas pueden alternar entre algunos estados de disulfuro como parte de su función, por ejemplo, la tioredoxina. En proteínas con más de dos cisteínas, se pueden formar especies de disulfuro no nativas, que casi siempre están mal plegadas. A medida que aumenta el número de cisteínas, el número de especies no nativas aumenta factorialmente.

====En bacterias y arqueas====
Los enlaces disulfuro desempeñan un papel protector importante para las bacterias como un interruptor reversible que enciende o apaga una proteína cuando las células bacterianas están expuestas a reacciones de oxidación. El peróxido de hidrógeno (hidrógeno|H2oxígeno|O2) en particular podría dañar gravemente el ADN y matar la bacteria en bajas concentraciones si no fuera por la acción protectora del enlace SS. Las arqueas suelen tener menos disulfuros que los organismos superiores.
====En eucariotas====
En las células eucariotas (eucariotas), en general, se forman enlaces disulfuro estables en la luz del RER (retículo endoplásmico rugoso) y el espacio intermembrana mitocondrial, pero no en el citosol. Esto se debe al ambiente más oxidante de los compartimentos antes mencionados y al ambiente más reductor del citosol (ver glutatión). Así, los enlaces disulfuro se encuentran principalmente en proteínas secretoras, proteínas lisosomales y dominios exoplásmicos de proteínas de membrana.

Hay excepciones notables a esta regla. Por ejemplo, muchas proteínas nucleares y citosólicas pueden entrecruzarse con disulfuro durante la muerte celular necrótica.
Los enlaces disulfuro también se forman dentro y entre las protaminas en la cromatina del esperma de muchas especies de mamíferos.

====Disulfuros en proteínas reguladoras====
Como los enlaces disulfuro se pueden reducir y reoxidar de forma reversible, el estado redox de estos enlaces se ha convertido en un elemento de señalización. En los cloroplastos, por ejemplo, la reducción enzimática de los enlaces disulfuro se ha relacionado con el control de numerosas vías metabólicas, así como con la expresión genética. Hasta ahora, se ha demostrado que la actividad de señalización reductora es transportada por el sistema ferredoxina-tioredoxina (Ferredoxina-tioredoxina reductasa), canalizando electrones de las reacciones luminosas del fotosistema I para reducir catalíticamente los disulfuros en proteínas reguladas de una manera dependiente de la luz. De esta manera, los cloroplastos ajustan la actividad de procesos clave como el ciclo de Calvin-Benson (Ciclo de Calvin-Benson), la degradación del almidón, la producción de ATP (Trifosfato de adenosina) y la expresión genética según la intensidad de la luz. Además, se ha informado que los disulfuros desempeñan un papel importante en la regulación del estado redox de los sistemas de dos componentes (TCS), que podrían encontrarse en ciertas bacterias, incluidas las cepas fotogénicas. Un enlace disulfuro de cisteína intramolecular único en el dominio de unión a ATP de SrrAB TC que se encuentra en Staphylococcus aureus es un buen ejemplo de disulfuros en proteínas reguladoras, cuyo estado redox de la molécula SrrB está controlado por enlaces disulfuro de cisteína, lo que lleva a la modificación de la actividad SrrA, incluida la regulación genética.
====En pelo y plumas====
Más del 90% del peso seco del cabello está compuesto por proteínas llamadas queratinas, que tienen un alto contenido de disulfuro del aminoácido cisteína. La robustez conferida en parte por los enlaces disulfuro queda ilustrada por la recuperación de cabello prácticamente intacto de tumbas del antiguo Egipto. Las plumas tienen queratinas similares y son extremadamente resistentes a las enzimas digestivas proteicas. La rigidez del pelo y de las plumas está determinada por el contenido de disulfuro. La manipulación de los enlaces disulfuro del cabello es la base de la onda permanente en el peinado. Los reactivos que afectan la formación y ruptura de enlaces S-S son clave, por ejemplo, el tioglicolato de amonio. El alto contenido de disulfuro de las plumas determina el alto contenido de azufre de los huevos de las aves. El alto contenido de azufre del pelo y las plumas contribuye al olor desagradable que se produce cuando se queman.

====En enfermedad====
La cistinosis es una afección en la que la cistina se precipita en varios órganos. Esta acumulación interfiere con la función corporal y puede ser fatal. Este trastorno puede resolverse mediante tratamiento con cisteamina. :

==Lecturas adicionales==
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Estructura proteica
Modificación postraduccional

More details: https://en.wikipedia.org/wiki/Disulfide_(biochemistry)