Chaperona
As chaperonas são proteínas essenciais que atuam como auxiliares no complexo processo de enovelamento de outras proteínas no corpo humano. Elas garantem que as proteínas atinjam sua forma tridimensional correta, prevenindo a formação de agregados prejudiciais e auxiliando na degradação de proteínas malformadas, desempenhando um papel crucial na saúde celular.
Pontos-chave
- Chaperonas são proteínas descobertas em experimentos de choque térmico, onde sua produção aumenta significativamente.
- Elas auxiliam no enovelamento correto de proteínas recém-sintetizadas ou em trânsito, e também previnem a agregação de proteínas malformadas.
- Grupos como HSP70 e HSP60 possuem funções específicas no auxílio ao enovelamento e no controle de qualidade proteica.
- Quando o reparo não é possível, chaperonas encaminham proteínas mal-enoveladas para degradação por proteassomas.
- O mau funcionamento do sistema chaperona-proteassoma pode levar ao acúmulo de agregados proteicos, associados a doenças neurodegenerativas.
Imagem: Universidad Internacional de Andalucía (UNIA) · BY-NC · Openverse
As chaperonas, inicialmente chamadas de proteínas de choque térmico (HSP), foram descobertas ao observar o aumento de sua produção em células expostas a temperaturas elevadas (cerca de 42°C). Experimentos com aminoácidos marcados radioativamente e análise por eletroforese e autorradiografia revelaram que, sob estresse térmico, um grupo específico de proteínas aparecia em maior quantidade. Essas proteínas, que hidrolisam ATP, associam-se a outras proteínas, especialmente as recém-sintetizadas, auxiliando em seu enovelamento. O aumento de sua quantidade em condições de estresse térmico é explicado pela maior necessidade de ajuda no enovelamento de proteínas sob síntese acelerada.
Imagem: Simón Newstead; Francis Barr · BY · Openverse
As chaperonas do grupo HSP70 desempenham duas funções vitais: auxiliar no enovelamento de proteínas e impedir a formação de agregados nocivos por proteínas malformadas com sequências hidrofóbicas expostas. Elas atuam tanto em proteínas sintetizadas em ribossomos livres no citoplasma quanto naquelas que transitam para o retículo endoplasmático, onde chaperonas como a BIP (marcador do retículo) atuam. O auxílio das HSP70 também é crucial no transporte de proteínas para organelas como a mitocôndria. Nesse processo, a proteína precisa ser desenovelada para atravessar membranas e reenovelada no destino, uma tarefa complexa que as chaperonas facilitam, especialmente para proteínas longas.
Imagem: BQUB24-Mestradera · BY-SA · Openverse
As chaperonas do grupo HSP60 focam no controle de qualidade de proteínas já formadas que apresentam erros na configuração terciária, geralmente manifestados como sequências de aminoácidos hidrofóbicos expostos. Ao reconhecerem e se ligarem a essas sequências, as HSP60 aprisionam a proteína em uma reentrância própria, criando um microambiente isolado do citosol. Nesse ambiente, com a energia liberada pela hidrólise de ATP, a chaperona facilita a correção do enovelamento. As HSP60 se assemelham estruturalmente a pequenos barris.
Imagem: Pavel Aprikian, Gianluca Interlandi, Brian A. Kidd, Isolde Le Trong, Veronika Tchesnokova, Olga Yakovenko, Matt J. Whitfield, Esther Bullitt, Ronald E. Stenkamp, Wendy E. Thomas, Evgeni V. Sokurenko · BY · Openverse
Quando as chaperonas não conseguem corrigir proteínas mal-enoveladas, mesmo após múltiplas tentativas, elas as encaminham para degradação. Contrariando a ideia antiga de que a degradação proteica ocorria apenas nos lisossomos, descobriu-se a existência de enzimas proteolíticas no citosol que funcionam em pH neutro (7,0). Essas enzimas não agem de forma dispersa, mas estão organizadas em complexos chamados proteassomas, que atuam na degradação controlada de proteínas no citosol.
Imagem: jclabbe · BY · Openverse
A colaboração entre chaperonas e proteassomas é vital para evitar o acúmulo de proteínas malformadas e, consequentemente, inúteis ou prejudiciais. Proteínas com sequências hidrofóbicas expostas tendem a formar agregados, especialmente se o sistema de degradação falhar. Esses agregados dificultam o acesso das proteases e não entram nos proteassomas. O acúmulo excessivo de agregados pode levar à morte celular ou causar danos teciduais. Um exemplo notório é a formação de placas β-amilóides, associadas a doenças neurodegenerativas como Alzheimer e Huntington, embora não sejam consideradas a causa única dessas patologias.
Imagem: tgutierr · BY-NC-SA · Openverse
Existem diversas famílias de chaperonas, cada uma com um mecanismo distinto de auxílio ao enovelamento. Em procariontes como a bactéria E. coli, muitas dessas proteínas são expressas em altas quantidades sob condições de estresse, como altas temperaturas. Por essa razão histórica, o termo "heat shock protein" (proteína de choque térmico) é frequentemente usado, com o prefixo "Hsp" indicando essa origem.
