UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E BIOLOGIA
MOLECULAR
Seminário de Tema Livre
Discente: Ana Camila O. Freitas
Orientador: Carlos Priminho Pirovani
Co-Orientadoras: Fátima Cerqueira Alvim
Amanda F.S. Mendes
Oligomerização: A quarta estrutura das proteínas
Oligomerização é o termo utilizado para designar complexos protéicos formados a partir
da ligação de duas ou mais cadeias peptídicas, idênticas ou não. Esta conformação
molecular também pode ser classificada como a estrutura quaternária das proteínas, já
que, após o enovelamento e compactação da cadeia peptídica, muitas proteínas
necessitam da ligação a outra cadeia para desenvolverem suas funções biológicas [1].
Como forma de nomenclatura, essas proteínas oligoméricas podem ser classificadas
quanto ao número de cadeias peptídicas ligadas, quanto à similaridade das cadeias e
quanto à simetria. A proteína humana Hemoglobina A, por exemplo, é formada por
quatro cadeias peptídica, duas α e duas β em simetria rotacional [2] e a proteína vegetal
Rubisco, é formada por oito cadeias maiores e oito cadeias menores, também
conhecidas como subunidades maior e menor [3]. Mas afinal, como essas ligações
acontecem? O que pode induzir a formação da estrutura quaternária em proteínas? É
possível que uma proteína ativa enquanto em estrutura terciária forme proteínas
oligoméricas? Fatores como a variação de pH e temperatura [4], a existência de
domínios específicos que induzem as ligações a outras proteínas [5], íons metálicos [6],
mutações [7], reações de redução [8] e chaperones moleculares [9] podem favorecer a
ligação ou induzir a produção de oligômeros. Além disso, esses fatores podem agir em
conjunto, como acontece com a proteína tóxica da difteria, que forma dímeros sob a
influencia de baixo pH e temperatura, e pela existência de um domínio de troca [4]; e a
cistatina C humana que ao sofrer mutação no códon CTG para CAG, promove a troca
de uma leucina por uma glutationa na posição 68. Essa mutação associada à temperatura
corporal acarreta na produção de agregados protéicos hidrofóbicos, os amilóides, que se
depositam no interior das células do sistema vascular e nervoso central, gerando
quadros de hemorragia e demência, que também podem estar associados à doença de
Alzheimer [10]. Mas seria possível prever a formação desses complexos e as interações
proteína-proteína? Existem alguns programas de bioinformática que são utilizados para
predizer as probabilidades de interações entre as proteínas e a formação de complexos
multiméricos. Essas predições são feitas a partir da análise das relações entre os
aminoácidos da proteína-problema comparados com outras proteínas oligoméricas
disponíveis em banco de dados de proteínas oligoméricas. Esses processos ainda são
limitados devido à baixa credibilidade da análise de predição da interface da interação
proteína-proteína, dos resíduos preferenciais de ligação e dos mecanismos de interação,
além do alto custo computacional [11]. Porém, apesar das dificuldades de análise e
predição de estruturas protéicas oligoméricas, o estudo das interações proteína-proteína
é um aspecto muito importante para a compreensão de suas funções, muitas vezes não
completamente elucidadas apenas com a análise do genoma.
Palavras-chave: Estrutura quaternária, interações proteína-proteína, dímeros
Referências Bibliográficas
[1] LEHNINGER, A. L; NELSON, D. L.; COX, M. Principios de bioquímica. São
Paulo: Sarvier, 2002. 839p.
[2] BERG, J. M.; TYMOCZKO, J. L.; STRYER, L. Bioquímica. 6. ed. Rio de Janeiro
Guanabara Koogan, 2008. 1114 p.
[3] GUTTERIDGEL, S. & GATENBY, A. A. Rubisco Synthesis, Assembly,
Mechanism, and Regulation. The Plant Cell, Vol. 7, pp. 809-819, 1995.
[4] BENNETT, M. J.; CHOE, S. AND EISENBERG, D. Domain swapping: Entangling
alliances between proteins. PNAS, Vol. 91, pp. 3127-3131,1994.
[5] HUESGEN, P. F.; SCHOLZ, P.; ADAMSKA, I. The Serine Protease HhoA from
Synechocystis sp. Strain PCC 6803:Substrate Specificity and Formation of a Hexameric
Complex Are Regulated by the PDZ Domain. Journal of Bacteriology, Vol. 189, pp.
6611–6618, 2007.
[6] BERRY, R. et al. Role of dimerization and substrate exclusion in the regulation of
bone morphogenetic protein-1 and mammalian tolloid. PNAS, vol. 106, pp. 8561–856,
2008.
[7] HODZIEWICZ-MOTOWIDLO, S. et al. Checking the conformational stability of
cystatin C and its L68Q variant by molecular dynamics studies: Why is the L68Q
variant amyloidogenic? Journal of Structural Biology, Vol.154, pp. 68–78, 2006.
[8] GROMES, R. et al. The redox switch of c-glutamylcysteine ligase via a reversible
monomer–dimer transition is a mechanism unique to plants. The Plant Journal, Vol.
54, pp.1063–1075, 2008.
[9] Ellis, R.J. Molecular chaperones: assisting assembly in addition to folding.
TRENDS in Biochemical Sciences, Vol.31, pp. 395-401, 2006.
[10] ABRAHAMSON, M. & GRUBB, A. Increased body temperature accelerates
aggregation of the Leu-68 -- Gln mutant cystatin C, the amyloid-forming protein in
hereditary cystatin C amyloid angiopathy. PNAS, Vol. 91, pp. 1416-1420,1994.
[11] LU, H.; LU, L., AND SKOLNICK, J. Development of Unified Statistical
Potentials Describing Protein-Protein Interactions. Biophysical Journal, Vol. 84,
pp.1895–1901, 2003.