Biologia e Fisiologia Celular - UFPB Virtual - Universidade Federal ...

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1. INTRODUÇÃO UNIDADE 3 ENDEREÇAMENTO DE PROTEÍNAS 32 Biologia e Fisiologia Celular A síntese de proteínas que são codificadas a partir do genoma nuclear, nos organismos eucariotos, pode ocorrer tanto nos ribossomos livres no citosol quanto nos ribossomos aderidos à face citosólica da membrana do Retículo Endoplasmático Granuloso. Nestes organismos, a síntese protéica também pode ocorrer nas mitocôndrias ou nos cloroplastos, a partir das informações contidas no DNA presente nestas organelas. Nesta unidade vamos discutir como as proteínas que são sintetizadas no citosol são endereçadas aos seus destinos finais. A primeira questão que devemos fazer é: como a célula “sabe” para onde uma determinada proteína deve ser endereçada? A resposta é simples: a célula não “sabe”. Bem, mas se a célula não “sabe”, como a proteína chega, então, ao seu destino correto? Quem respondeu a essa pergunta pela primeira vez foi o cientista alemão Günter Blobel no ano de 1970. Blobel verificou que determinadas proteínas apresentavam sequências específicas de resíduos de aminoácidos como parte de sua estrutura primária, e que estas sequências eram responsáveis pelo endereçamento da proteína para um determinado compartimento celular. Estas sequências funcionam como verdadeiros códigos postais biológicos e são conhecidas como sequência sinal ou peptídeo sinal. Pelas suas contribuições no campo da biologia celular, Blobel foi contemplado com o Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia no ano de 1999. 2. SEQUÊNCIAS SINAIS O endereçamento de uma proteína ao seu destino final é crucial para garantir à célula que todos os processos fisiológicos ocorram de forma adequada. As proteínas de localização citosólica são as únicas que não apresentam uma sequência sinal. Tais proteínas são sintetizadas nos ribossomos livres no citosol. As proteínas das mitocôndrias, dos cloroplastos, dos peroxissomos, e do interior do núcleo (nucleoplasma), são sintetizadas nos ribossomos livres no citosol (figura 3.1A). Por outro lado, as proteínas do retículo endoplasmático, do complexo golgiense, dos endossomos, dos lisossomos, das vesículas secretoras e da membrana plasmática, são sintetizadas nos ribossomos aderidos à face citosólica da membrana do retículo endoplasmático granuloso (figura 3.1B). O aspecto granuloso do retículo endoplasmático deve-se justamente à presença dos ribossomos envolvidos na síntese destas proteínas. É nesta região do retículo, conhecida como retículo endoplasmático granuloso (REG), onde ocorre a síntese da cadeia polipeptídica de forma simultânea ao transporte da mesma para o interior do retículo endoplasmático (lúmen do retículo). Diversas sequências sinais já foram descritas. A tabela 3.1 apresenta uma relação de algumas sequências sinais características para o endereçamento para alguns compartimentos celulares, incluindo sequências sinais de retenção de proteínas no retículo endoplasmático e de exportação de proteínas do núcleo para o citosol. Estudos modificando as sequências sinais demonstraram que pequenas alterações nas sequências podem comprometer o endereçamento correto destas proteínas para o seu destino final. Além do mais, a inserção de uma sequência sinal em uma proteína de localização citosólica, pode direcionar esta proteína para um determinado compartimento celular.
Figura 3.1 – Síntese e endereçamento de proteínas. Destino Sequência Sinal Transporte para o Núcleo ~Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val~ Exportação do Núcleo ~Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile~ 33 Biologia e Fisiologia Celular Transporte para o Retículo H3N Endoplasmático + -Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe- Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe- Gln~ Retenção no Retículo ~Lys-Asp-Glu-Leu-COO - (proteínas solúveis do lúmen) Endoplasmático Tabela 3.1 – Exemplos de sequências sinais. X representa qualquer resíduo de aminoácido hidrofóbico. COO - representa a porção carboxi-terminal e H3N + representa a porção amino-terminal. 3. ENOVELAMENTO DE PROTEÍNAS ~Asp-Asp-X-X-COO - (proteínas integrais da membrana) Transporte para a Matriz H3N + -Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala- Mitocondrial Transporte para os Peroxissomos Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu~ ~Ser-Lys-Leu-COO - H3N + -----Arg-Leu-X5-His-Leu~ As proteínas para exercerem a sua atividade biológica necessitam adquirir a sua conformação nativa, ou seja, uma estrutura terciária que permita uma interação com o(s) seu(s) substrato(s) e conseqüentemente permita o pleno exercício de sua atividade biológica. O enovelamento de proteínas é o processo pelo qual as mesmas adquirem as suas estruturas tridimensionais funcionais. As proteínas sintetizadas nos ribossomos livres no citosol são enoveladas por proteínas específicas denominadas chaperonas. As chaperonas citosólicas são importantes para prevenirem o dobramento incorreto das proteínas antes do término da síntese e por auxiliarem no enovelamento da proteína para a aquisição da sua conformação nativa (figura 3.2). Dentro do lúmen do retículo endoplasmático granuloso também são encontradas chaperonas. Estas chaperonas reticulares se ligam em regiões hidrofóbicas de proteínas não-
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