Strutture non ripetitive delle proteine

Le strutture secondarie regolare, le eliche e i foglietti ripiegati β, rappresentano soltanto la metà della struttura di una proteina media. La rimanente parte dei segmenti della catena polipeptidica ha conformazione a forma di spirale (coil) o di cappio (loop). Queste strutture secondarie non sono ripetitive, ma ciò non vuol dire che sono meno ordinate delle eliche o dei foglietti β. Quasi tutte le proteine con più di 60 residui contengono una o più anse costituite da 6 a 16 residui che non fanno parte né di eliche né di strutture β. Questa struttura nota con il nome di Ω loop (ansa Ω, deriva dal fatto che questa lettera greca ha una forma simile alla struttura in questione) può contenere anche ripiegamenti inversi ed è un'entità globulare molto compatta in quanto le catene laterali dei residui che la compongono tendono a riempire la cavità interna. Poiché gli Ω loop sono sempre localizzati sulla superficie delle proteine, è possibile che essi abbiano un ruolo fondamentale nei processi di riconoscimento biologico. Infatti sono spesso i siti attivi degli enzimi ma anche i domini di legame degli anticorpi.
Oltre ai due elementi regolari di struttura secondaria appena descritti, α-elica e foglietto β nelle proteine sono presenti tratti di catena apparentemente disorganizzati, di lunghezza anche molto variabile. Questi tratti, definiti loop, fanno da collegamento fra α eliche o filamenti β ed hanno un ruolo assai importante nella organizzazione 3D della catena peptidica. Sono relativamente flessibili e, soprattutto, consentono cambi di direzione, anche repentini, alle sequenze a conformazione α e β.
Molto comuni sono i brevi loop di 3-5 residui che collegano due filamenti β consecutivi, orientati in modo antiparallelo (β-turns). Inoltre, i loop partecipano spesso alla formazione di siti di legame (vedi loop "a forcina" degli anticorpi) o del sito attivo degli enzimi. Nelle regioni loop è quasi costante la presenza degli amminoacidi glicina o prolina. Praticamente in tutte le proteine di cui sia nota la struttura 3D, gli elementi fondamentali di struttura secondaria si trovano combinati in particolari motivi strutturali di struttura supersecondaria. Spesso è anche possibile associare alcuni motivi strutturali, o più propriamente la loro organizzazione in domini, a particolari funzioni di una proteina. I motivi strutturali più ricorrenti sono i seguenti:
α elica - loop - α elica: è presente in molte proteine che legano il Ca (calmodulina e troponina C).
β-turn: due filamenti β antiparalleli uniti da un breve loop di 2-5 residui.
chiave greca: per formare questo motivo occorrono (minimo) quattro filamenti β, due brevi loop e un loop più lungo.
β-α-β: è costituito da due filamenti β paralleli, intercalati da un'α-elica.