Qual a ligação que estabiliza a estrutura quaternária das proteínas?

As proteínas devido aos seus múltiplos grupos polares e não polares agarram-se a quase tudo; a quase tudo menos a outras proteínas.

As proteínas devido aos seus múltiplos grupos polares e não polares agarram-se a quase tudo; a quase tudo menos a outras proteínas. A isto se deve o facto de a evolução ter pressionado a que a disposição dos grupos da superfície da proteína evitassem a sua agregação sob determinadas condições fisiológicas. Se isto não acontecesse, o resultado da sua agregação não específica faria com a funcionalidade das proteínas fosse inútil. No entanto, em estudos protagonizados por Theodor Svedberg (1884 – 1971) provou-se que algumas proteínas são compostas por mais do que uma cadeia polipeptídica. Estudos posteriores estabeleceram que este facto ocorre na maioria das proteínas, principalmente nas proteínas com uma massa molecular superior a 100 kDa. Também se concluiu que estas subunidades polipeptídicas se associam numa forma geometricamente específica. A disposição espacial destas subunidades é designada de estrutura quaternária da proteína.

Existem diversas razões para que seja comum o facto de as proteínas possuírem diversas subunidades. Em organizações proteicas numerosas, como as fibrilas de colagénio, as vantagens da construção de subunidades em relação à síntese de uma cadeia polipeptídica enorme são análogas às vantagens de usar componentes pré-fabricados na construção de um edifício. Desta forma, os defeitos podem ser reparados substituindo simplesmente a subunidade defeituosa ao invés da proteína toda, o local da construção da subunidade pode ser diferente do local onde se encontra o produto final, e a única informação genética necessária para especificar o edifício inteiro é especificando as suas diferentes subunidades. No caso das enzimas, o aumento do tamanho da proteína induz uma melhor fixação das posições tridimensionais dos grupos que constituem o sítio ativo da enzima. O aumento do tamanho da enzima através da associação de subunidades idênticas é mais eficiente do que o aumento do comprimento da sua cadeia polipeptídica, uma vez que cada subunidade possui um sítio ativo. Adicionalmente, em algumas enzimas multiméricas, o sítio ativo localiza-se no interface entre as subunidades, onde o sítio ativo é compreendido por grupos de duas ou mais subunidades. Por último, mas não menos importante, sabe-se que a construção de subunidades de diversas enzimas fornece a base estrutural da regulação das suas atividades.

Uma proteína com múltiplas subunidades pode ser composta por cadeias polipeptídicas idênticas ou não idênticas. Por exemplo, a hemoglobina possui uma composição de subunidades α2β2. Geralmente designam-se de oligómeros às proteínas com subunidades idênticas e de protómeros às subunidades idênticas. Portanto, um protómero pode ser composto por uma ou por várias cadeias polipeptídicas. Desta forma, a hemoglobina é um dímero (um oligómero de dois protómeros) de protómeros αβ.

A associação de duas subunidades faz com que 1000 a 2000 Å2 de área superficial não esteja exposta ao solvente. O resultado do contacto destas regiões assemelha-se ao interior de uma subunidade singular de uma proteína: elas contêm cadeias não polares empacotadas, ligações de hidrogénio envolvendo as cadeias polipeptídicas e as suas cadeias laterais, e, em alguns casos, ligações dissulfeto entre cadeias. No entanto, interfaces entre subunidades tendem a possuir uma hidrofobicidade menor à do interior da proteína, mas maior à do seu exterior. Os interfaces entre subunidades de uma proteína que se dissociam in vivo têm menor hidrofobicidade do que interfaces permanentes. Para além disto, os interfaces proteína-proteína contêm pontes salinas que contribuem para a especificidade e também para a estabilidade da associação entre subunidades.

Outros assuntos relacionados:

• Proteínas globulares
• Estrutura primária da proteína
• Estrutura secundária da proteína
• Estrutura terciária da proteína
• Estabilidade das proteínas

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References:

• Eisenstein, E. e Schachman, H. K., Determining the roles of subunits in protein function, in Creighton, T.E. (Ed.), Protein Function. A Practical Approach, pp. 135-176, IRL Press (1989).

Licenciado e Mestre em Bioquímica pela Universidade da Beira Interior. Durante 2 anos estudou, sob a forma de uma bolsa de investigação, o comportamento de diversas proteínas ao adsorverem em suportes cromatográficos. Atualmente é assistente na área da qualidade e da segurança alimentar numa empresa do ramo alimentar e também exerce a função de explicador de conteúdos relacionados com a Química, Biologia, Física e Matemática. No seu tempo livre dedica-se à sua tese de doutoramento. É apaixonado pela ciência e pelo associativismo, tendo já sido organizador de diversos eventos ligados a estas temáticas. E-mail:

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