Estructura secundaria
La estructura secundaria de un péptido o de una proteína designa los motivos de plegamiento local estabilizados principalmente por enlaces de hidrógeno entre los átomos del esqueleto (carbonilos C=O y amidas N-H), con independencia de la naturaleza de las cadenas laterales. Es el segundo nivel de organización descrito por Linderstrøm-Lang, entre la estructura primaria (secuencia) y la estructura terciaria (plegamiento 3D global).
Los tres motivos canónicos son la hélice α (3.6 residuos por vuelta, paso de 5.4 Å, enlaces de hidrógeno entre el residuo i y el i+4), la lámina β (hebras extendidas con enlaces de hidrógeno entre hebras, paralelas o antiparalelas) y los giros β (inversiones de dirección de 4 residuos, a menudo enriquecidas en glicina, prolina y aminoácidos polares). Entre las estructuras minoritarias figuran la hélice 3-10, la hélice π, los bucles Ω y las regiones intrínsecamente desordenadas (IDR), que carecen de estructura definida en solución.
La propensión de un aminoácido a adoptar cada motivo depende de sus propiedades fisicoquímicas: la alanina, la leucina, el glutamato y la metionina favorecen la hélice α; la valina, la isoleucina, la fenilalanina y la tirosina favorecen la lámina β; la prolina rompe las hélices y se encuentra a menudo en los giros; la glicina, por su flexibilidad, permite las inversiones de dirección.
La caracterización experimental recurre principalmente al dicroísmo circular (DC) en el UV lejano (190-250 nm), que ofrece firmas espectrales distintas para cada motivo, a la espectroscopia infrarroja (amida I en torno a 1650 cm⁻¹), a la RMN (NOE, acoplamientos ³J) y a la cristalografía de rayos X. Las herramientas predictivas (DSSP, STRIDE, algoritmos recientes basados en AlphaFold) permiten la anotación automática de estructuras conocidas.
En el diseño de péptidos, la estabilización de la estructura secundaria es una palanca importante de actividad: los péptidos grapados, los péptidos biciclados y los análogos con aminoácidos α-metilados o β-aminoácidos rigidifican una hélice activa y aumentan la afinidad, la resistencia a las peptidasas y la selectividad. Un plegamiento local predecible es, por tanto, esencial para el diseño racional.