Monday, July 16, 2007

Quinases, fosforilação, a atividade enzimática e o medo



Eu acho que eu falei algumas vezes sobre vias metabólicas, modificações pós translacionais, regiões reguladoras no DNA e nas proteínas... e eu colocava uma mini-explicaçãozinha que satisfazia as necessidades locais do post, mas eu nunca fui muito a fundo nesses temas. Mas hoje eu vi este artigo na internet sobre um grupo que descobriu uma forma de eliminar o medo adquirido (diferente do medo instintivo) em ratos através da inibição da atividade de uma quinase (kinase, em inglês), a enzima Cdk5. Então eu achei um ótimo pretexto para falar sobre quinases!

Proteínas são moléculas formadas por cadeias de aminoácidos (mais ou menos do mesmo jeito que um DNA é formado por seqüência de nucleotídeos...). Um aminoácido é uma molécula orgânica que possui um radical amina (NH2) e um radical ácido carboxílico (COOH) e é daí que vem o nome da molécula. Dois aminoácidos consecutivos em uma proteína estão unidos através de uma ligação formada entre o carbono do ácido carboxílico e o nitrogênio do aminoácido; essa ligação é conhecida como ligação peptídica e é por isso que proteínas também são conhecidas como peptídeos também. Além da amina e do grupo carboxil, um aminoácido possui também uma cadeia lateral, que é o componente variável. Existem 20 tipos diferentes de aminoácidos encontrados nos seres vivos e a única diferença entre esses aminoácidos são as cadeias laterais. Esses radicais podem possuir diversas funções químicas, havendo cadeias laterais com as mais diversas propriedades: cadeias polares, apolares, ácidas, básicas, aromáticas, álcoois, cíclicas, sulfuradas, ... É justamente nesta variedade que que está o segredo de como a proteína irá funcionar. O cabelo, por exemplo, é constituído por uma imensa quantidade de proteínas ricas em cisteína, um aminoácido capaz de formar pontes de enxofre e a quantidade de cisteína no cabelo determina o quão enrolado ele vai ser; a famosa chapinha nada mais é que um tratamento para quebrar essas ligações e a umidade é o terror feminio justamente porque ela aumenta a propensão de formação das pontes de hidrogênio.

Enzimas, como se ensina na escola, são proteínas com capacidade catalizadora, e a função desta enzima costuma ser determinada pela forma espacial da enzima, através do modelo chave-fechadura [um modelo mais preciso é o da chave-fechadura induzido]. Sendo enzimas proteínas, elas também são formadas por uma seqüência de aminoácidos e a interação entre as cadeias laterais é quem vai determinar a forma das enzimas, que por conseqüência determinará a função. Então, se quiséssemos elaborar um sistema que desativa temporariamente uma enzima, bastaria dar um jeito de alterar a forma da enzima através de uma reação facilmente reversível. Logicamente, se eu estou falando isso é porque é exatamente isso que a natureza faz!

Quinases são enzimas que catalizam uma reação bem específica: a fosforilação de proteínas. Uma das moléculas que navegam livremente nas células dos seres vivos é a ATP que significa Adenosina Trif(P)osfato. A fosforilação é a reação de transferência de um grupo fosfato do ATP, que vira ADP (Adenosina Dif(P)osfato). Nas proteínas, a fosforilação costuma acontecer nos aminoácidos Serina, Treonina e Tirosina, justamente pelo fato dos três possuirem o radical OH em suas cadeias laterais (o radical hidroxi é ideal para a reação de hidrólise que se dá no ATP, para soltar o fosfato). A fosforilação desses aminoácidos muda radicalmente sua natureza química e isso provoca alterações conformacionais da enzima que reduzem drasticamente a capacidade da enzima de exercer sua função original. Felizmente, a defosforilação também é uma reação relativamente simples. Então a fosforilação funciona como um interruptor para a atividade enzimática e as quinases são os responsáveis por ligar e desligar este interruptor. Assim, não é sempre necessário degradar proteínas e transcrever/traduzir proteínas novas toda vez que a célula quer alterar seu metabolismo; basta ativar ou desativar as proteínas de acordo com a necessidade. Note que não existe nenhuma regra para qual estado é o ligado; uma fosforilação pode tanto ativar quanto desativar uma proteína.

A quinase citada pelo artigo acima, o CDK5 (cujo nome vem de cyclin-dependent kinase) é uma quinase que está ligada com o ciclo de vida da célula. Essas enzimas estão sempre nas células e são ativadas por ciclinas, moléculas que, grosso modo, são sinalizadores que dizem quando está na hora de entrar em meiose. Justamente por estarem muito ligadas à atividade reprodutiva da célula, as ciclinas tem importância grande para a oncologia, uma vez que cancer, fundamentalmente, é um crescimento desordenado de tecidos. É interessante, então, ver que pode haver relação entre o medo adquirido e esta enzima que tem sua função traçável até leveduras. Será que as S. cerevisae fica com claustrofobia no tonel de cerveja?

Update: Mais sobre o assunto no blog do Mauro.

7 comments:

  1. Muito boa a descrição sobre as quinases. Eu buscava uma simples definição e aqui foi a melhor que encontrei, infelizmente, meus interesses são sobre as quinases envolvidas na produção de vitelogenina no fígado de animais (peixes a aves), sendo este um campo ainda escasso de bibliografia.

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  2. Obrigado pelo comentário!

    Eu realmente não tenho muito conhecimento específico sobre o assunto que você trouxe. Mas eu vou te dar uma sugestão: procure no Pubmed a respeito. Se você souber o nome de alguma das proteínas ou do gene ligado a isso (não sei se a vitelogenina é uma proteína, mas se for, serve!) e o site vai devolver um número grande de artigos.

    Desculpa por não conseguir te dar mais informação!

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  3. perfeitoooo!!!!

    simples, rápido e mto bem explicado.

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  4. O texto ficou otimo, estava procurando por algo assim , esclareceu bastante.

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  5. algumas pessoas realmente tem o dom da palavra. escrever tecnicamente sem cometer erros conceituais numa linguagem simples é admirável! parabéns!

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  6. oi amei o texto,, estava procurando algo que me desse indicios de que certas enzimas seriam liberadas por o sentimento de medo.. vc poderia me dizer se o medo produz, ou acelera o aumento de que substancias/enzimas?? queria me aprofundar nisto, nao sabia por onde comecar. Obrigada e muito boa a sua explicacao..

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