O que são as Proteínas Chaperone?

Por Hannah Simmons, M.Sc.Reviewed by Deepthi Sathyajith, M.Pharm.

Chaperones são uma família de proteínas que desempenham um papel vital na estabilização de proteínas desdobradas. Esta estabilização ajuda em muitos processos como translocação, degradação e dobramento.

Calnexin, um chaperone, caracterizado por auxiliar o dobramento de proteínas e controle de qualidade, assegurando que apenas as proteínas devidamente dobradas e montadas prossigam pelo caminho secreto. Crédito da imagem: ibreakstock /

Dobra de proteínas

O início da síntese de proteínas é realizado por ribossomos que sintetizam uma cadeia linear de aminoácidos chamada cadeia de polipéptidos. O mRNA especifica a seqüência dos aminoácidos.

Cada aminoácido dentro desta cadeia de polipeptídeos tem uma propriedade diferente. Por exemplo, a glicina é altamente hidrofóbica, enquanto a arginina é muito hidrofílica. Estas propriedades ditam a estrutura tridimensional da proteína. Os aminoácidos hidrofóbicos precisam ser mantidos no interior da proteína enquanto os aminoácidos hidrofílicos precisam estar no exterior da proteína.

As ligações de hidrogênio se ligam às cadeias de polipeptídeos para formar uma estrutura secundária de proteínas que são as hélices alfa e folhas beta. O empilhamento destas hélices e folhas forma a estrutura terciária.

O dobramento das proteínas deve ser mantido na sua forma tridimensional e não deve ser agregado ou degradado. Proteínas desdobradas ou desdobradas dão lugar a uma série de doenças.

O papel das conchas na dobragem de proteínas

As conchas são um grupo de proteínas que têm semelhança funcional e auxiliam na dobragem de proteínas. São proteínas que têm a capacidade de prevenir agregação não específica ligando-se a proteínas não-nativas.

Existem várias famílias de chaperones e cada uma possui funções diferentes. Exemplo de proteínas de chaperon são as “proteínas de choque térmico” (Hsps).

O nome Hsp foi dado após estas proteínas terem sido descobertas em bactérias. Estas bactérias produziram mais destas proteínas em condições de stress, tais como temperaturas mais elevadas, variação do pH e condições hipóxicas. Dois exemplos de Hsps são Hsp70 e Hsp60.

Hsp70

As proteínas Hsp70 chaperone são catalisadores dobráveis que auxiliam em muitos tipos de processos de dobra, como a redobramento ou desdobramento de proteínas agregadas, e dobra e montagem de novas proteínas. Estas proteínas são monoméricas e contêm dois domínios diferentes chamados de terminais N e C. O terminal N contém ATPase enquanto o terminal C se liga ao substrato. A ATP hidrólise dentro do terminal N permite que o terminal C se abra e se ligue ao substrato.

Hsp70 reconhece uma região da cadeia de polipeptídeos desdobrada, denominada “região estendida”. Esta região estendida contém muitos resíduos hidrofóbicos. A ligação da Hsp70 impede a agregação destas proteínas.

Hsp60

Como a Hsp70, as proteínas Hsp60 chaperone também têm a capacidade de se ligar a resíduos hidrofóbicos expostos para formar agregados que são estáveis mas inativos. Estas proteínas não estão envolvidas na prevenção da agregação, mas funcionam para a quarentena e isolam as proteínas desdobradas. O isolamento também evita que a cadeia de polipeptídeos se agregue em tufos com outras cadeias dentro do citoplasma.

Hsp 60 contém 14 componentes diferentes de proteínas. Estas proteínas formam dois anéis, cada um feito de 7 proteínas, que são colocadas uma em cima da outra. As proteínas desdobradas dentro desses anéis são então capazes de dobrar sem agregar com outras proteínas desdobradas e sem interferência de Hsp70.

Como visto em Hsp70, Hsp60 também tem duas formas diferentes. A primeira forma é a de ligação, na qual o ATP é ligado e as proteínas desdobradas podem entrar no orifício entre os dois anéis. A hidrólise do ATP inicia então a formação de um estado fechado, chamado estado de dobra-activo. Esta mudança conformacional impede que a proteína saia e encoraja a dobra das proteínas. Este estado fechado dura cerca de 15 segundos antes da mudança de conformação e a proteína devidamente dobrada é liberada no citoplasma.

As conchas desempenham um papel muito importante dentro do citoplasma prevenindo a agregação e promovendo várias funções importantes como translocação, degradação e dobramento adequado da proteína.

Perda ou mutações destas conchas dão origem a várias doenças. Um exemplo de um grupo de doenças genéticas associadas a chaperones mutantes são as proteopatias multissistêmicas (MSP) que afetam uma ampla gama de funções corporais envolvendo o músculo, osso e sistema nervoso.

Aplicação terapêutica dos inibidores de Hsp

De tarde, inibidores de Hsp como os inibidores de Hsp 90 estão sendo usados para inibir vias de sinalização que são responsáveis pelo crescimento e proliferação de células tumorais.

Caperones químicos têm sido usados para tratar doenças metabólicas. Por exemplo, o acúmulo de proteínas desdobradas ou desdobradas pode causar estresse reticulum endoplasmático (ER). Para aliviar este stress das ER, são utilizadas pequenas moléculas chamadas chaperones químicas que promovem o dobramento adequado das proteínas. As influências positivas das chaperones químicas nas patologias relacionadas com as ER tornam-nas úteis no tratamento de distúrbios metabólicos como diabetes tipo 2, obesidade e aterosclerose.

Além de as chaperones serem proteínas de stress essenciais para a manutenção de outras proteínas e sobrevivência celular, a sua aplicação na área terapêutica tem aumentado drasticamente.

Outras Leituras

• Todas as Proteínas Dobradas
• Proteínas de Choque de Calor
• Alpha Dobradores de Peptídeo
• De Nova Estrutura Proteica Predição

Escrito por

Hannah Simmons

Hannah é um escritor de ciências médicas e da vida com um Mestrado em Ciências (M.Sc.) da Universidade de Lancaster, Reino Unido. Antes de se tornar escritora, a pesquisa de Hannah concentrou-se na descoberta de biomarcadores para a doença de Alzheimer e Parkinson. Ela também trabalhou para elucidar ainda mais os caminhos biológicos envolvidos nestas doenças. Fora de seu trabalho, Hannah gosta de nadar, levar seu cão para passear e viajar pelo mundo.

Citações