Proteassoma

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Proteassoma é uma protease dependente de ATP usada para destruir proteínas danificadas ou proteínas com erros de síntese, as quais são marcadas para degradação através da ligação de cadeias de ubiquitina em série, que serão reconhecidas para que o processo se inicie. É importante que a célula destrua essas proteínas pois elas são potencialmente perigosas. Essa via funciona no citoplasma e no núcleo das células, tendo também como função a destruição de proteínas anormais associadas ao retículo endoplasmático (RE). Proteínas que não se dobram corretamente após entrar no RE são transportadas para o citoplasma e degradadas pelo proteassoma.

Histórico[editar | editar código-fonte]

Rudolph Schönheimer sugeriu nos anos 1930 a possibilidade de haver algum tipo de mecanismo de degradação de proteínas existentes no interior da célula. Já na década de 1950, a proteólise intracelular dependente de energia metabólica foi comprovada, o que aumentou as evidências de que um sistema como o descrito por Schoenheimer poderia existir. Duas décadas depois, a degradação de proteínas intracelulares de forma altamente seletiva e envolvida na regulação da concentração de certas enzimas foi comprovada, embora ainda fosse difícil compreender a sua necessidade, já que ligações peptídicas são consideradas estáveis. A eliminação de proteínas com erros de síntese, proteínas não funcionais e polipeptídeos desnaturados, cuja existência poderia prejudicar o indivíduo, só pode ocorrer pela existência desse processo. A descoberta da via proteolítica dependente de ubiquitina trouxe uma nova visão sobre o processo de degradação proteica intracelular.

Estrutura e organização[editar | editar código-fonte]

Modelo representando proteassoma, com seus sítios ativos no interior do tubo e capas (em vermelho) nas pontas.

O proteassoma é formado por um cilindro oco, constituído por várias subunidades proteicas que se associam e formam um tubo de quatro anéis heptaméricos. Algumas dessas subunidades são proteases com sítios ativos voltados para o interior do tubo. Essa organização evita que essas proteases eficientes atuem desordenadamente na célula.

Além do cilindro central (20S), o proteassoma apresenta em cada uma das duas extremidades uma capa (19S), também chamada de partícula reguladora. As capas têm a função de se ligar seletivamente às proteínas que foram marcadas com ubiquitina para a degradação, desdobrando suas cadeias polipeptídicas e inserindo-as na câmara interna do cilindro. Um anel proteico com seis subunidades, com proteínas AAA ( proteínas de ‘’desespiralização’’) estão na estrutura da capa 19S. As proteínas que devem ser destruídas são introduzidas no centro do proteassoma a fim de serem degradadas pelas proteases.

Ação de degradação proteica[editar | editar código-fonte]

A hidrólise do ATP permite que a reação de desespiralização ocorra. Ela se inicia com o desenrolamento da proteína-alvo conforme ela se move através da capa 19S, expondo-a para as proteases da região central do proteassoma. As proteínas AAA no anel da capa atuam sob a forma de hexâmeros, podendo compartilhar características de ação com a DNA helicase e sua ação de desenrolamento de DNA-dependente de ATP.

Sua principal propriedade é a processividade do seu mecanismo, pois o proteassoma mantém o substrato ligado até que todo ele tenha sido transformado em pequenos peptídeos.

Uma das funções das capas 19S é sua ação de ‘’portões’' regulados na entrada da câmara proteolítica interna, ao assumirem a responsabilidade pela ligação do substrato-alvo ao proteassoma. Toda essa ação é desencadeada quando são identificadas proteínas marcadas para destruição por ligação covalente a um alvo de reconhecimento formado pela ubiquitina, uma proteína de tamanho reduzido que pode ser ligada a diferentes tipos de proteínas intracelulares. As ubiquitinas devem ser adicionadas em número definido e unidas de forma específica para determinar como a célula interpretará a mensagem e indicar, assim, que a destruição é necessária.

Sistema ubiquitina-proteassoma[editar | editar código-fonte]

Sistema de ubiquitinação

A ubiquitina só está apta a se associar a outras proteínas quando é preparada pela enzima ativadora de ubiquitina dependente de ATP. A ubiquitina ativada é transferida para as enzimas conjugadoras de ubiquitina, as quais agem em conjunto com proteínas acessórias (E3). Na associação entre E1 e E2, que é chamada de ubiquitina-ligase, as E3 se ligam a degrons (sinais de degradação) e auxiliam E2 a constituir uma cadeia poliubiquitina ligada a uma lisina específica da ubiquitina precedente, que já estava ligado à proteína-alvo, o que produzirá uma série linear de ubiquitinas. Essa sequência será reconhecida por um receptor no proteassoma e fará ser identificada a necessidade de destruição.

O sistema ubiquitina-proteassoma consiste em muitas vias distintas, envolvendo diversos tipos de proteínas E2 e E3, embora todas tenham organização semelhante. Elas se assemelham pela presença de um E1 na parte superior do complexo e um proteassoma na parte inferior e diferem pela composição de suas ubiquitinas-ligases E2-E3.

Esse sistema é essencial para que proteínas desnaturadas, inadequadamente dobradas ou contendo aminoácidos anormais possam ser degradadas. A conformação delas pode ser reconhecida por E3 como um sinal para dar início ao sistema ubiquitina-proteassoma. Porém, esse sistema pode apresentar erros. É possível que ele destrua muitas moléculas recém-formadas ou ainda em formação por exporem temporariamente sinais de degradação que depois seriam escondidos.

Referências[editar | editar código-fonte]

  • WATSON, James et al. Molecular Biology of The Cell. 5. ed. New York: Artmed, 2010. 1601 p.
  • RAMOS, Paula C.. A via proteolítica dependente de ubiquitina/proteassoma. Química: Boletim da Sociedade Portuguesa de Química, Lisboa, v. 1, n. 96, p.57-63, mar. 2005. Disponível em: <http://www.spq.pt/magazines/BSPQ/621/article/30001233/pdf>.

Ver também[editar | editar código-fonte]