Carlos A. Tairum Jr

Trabalho da Unesp é publicado em revista do grupo Nature

Em artigo publicado na revista Scientific Reports, do grupo Nature, pesquisadores do Instituto de Biociências do Câmpus dp Litoral Paulista da Unesp, em São Vicente, SP, propõem um mecanismo para explicar como um resíduo conservado de treonina catalítica modula a estrutura quaternária das peroxirredoxinas, enzimas antioxidantes que têm um papel importante na sinalização redox e estão envolvidas em processos como câncer, neurodegeneração e interações patógeno-hospedeiro.

O trabalho havia sido selecionado na II Reunião Anual do Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) de Processos Redox em Biomedicina (REDOXOMA) como um dos quatro melhores trabalhos de um jovem pesquisador do Redoxoma e o melhor trabalho de um jovem pesquisador da área 2, dedicada ao estudo de estrutura de macromoléculas.

O estudo foi realizado pelos grupos dos professores Marcos A. de Oliveira (IB/CLP – Unesp) e Luis E. S. Netto (IB – USP), sendo que ambos são colaborador e membro do comitê gestor do CEPID REDOXOMA, respectivamente. O trabalho foi parte da tese de doutorado de Carlos A. Tairum Jr e contou com a participação dos pesquisadores Melina C. Santos e Carlos A. Breyer do LABIMES, e do Prof. Marcos H. Toyama, todos da Unesp - CLP. Também participaram do trabalho pesquisadores do Instituto de Química da USP e da UDELAR (Universidad de la República del Uruguay).

Dímeros, decâmeros e complexos de alto peso molecular

<p">2-Cys Peroxirredoxinas (2-Cys Prx) são tiol-proteínas que catalisam a redução de peróxido de hidrogênio, hidroperóxidos orgânicos e peroxinitrito. Devido às suas propriedades catalíticas, estas enzimas são consideradas sensores de peróxido de hidrogênio (H2O2), um oxidante relacionado com processos de sinalização celular, o que provavelmente explica a associação das 2-Cys Prx com processos tais como supressão de tumores, diferenciação neuronal e doenças cardiovasculares.

As 2-Cys Prx são capazes de reduzir hidroperóxidos com alta eficiência e especificidade, sendo que a reatividade da cisteína no ambiente do sitio ativo é de uma a dez milhões de vezes mais rápida do que a da cisteína livre do ambiente proteico. Isso se deve a um sitio ativo composto por uma tríade catalítica contendo uma cisteína peroxidásica, uma arginina e uma treonina (ou serina, em algumas espécies).

A cisteína peroxidásica (CP) é um resíduo de cisteína altamente conservado, usado pelas 2-Cys Prx para a redução dos hidroperóxidos, resultando na formação de um ácido sulfênico (CP-SOH). Entretanto em altas doses de peróxidos esta cisteína pode ser superoxidada em cisteína ácido sulfínico, (CP-SO2H).

Segundo os autores, uma característica interessante das 2-Cys Prx é sua capacidade de alternar entre estruturas quaternárias distintas: durante a catálise, elas fazem transições reversíveis entre decâmeros e dímeros. E essas transições dependem do estado de oxidação da cisteína. Adicionalmente, quando a cisteína forma ácido sulfínico, (CP-SOH) as Prx 2-Cys se associam formando estruturas de alto peso molecular. De fato estudos demonstram que a forma decamérica está relacionada com a decomposição e modulação dos níveis intracelulares de H2O2 enquanto que a forma superoxidada ativa outras vias sinalizadoras que envolvem reparo de proteínas e DNA.

modulacao estrutural de proteinas

Transições estruturais de 2-Cys Prx.

Segundo Carlos A. Tairum-Jr: “Apesar de ser sabido que a superoxidação de CP leva a formação de estruturas de alto peso molecular, as quais estão relacionadas com a sinalização celular, não se sabia qual mecanismo governava a dissociação estrutura decamérica em dímeros”.

Para entender o mecanismo envolvido nessa modulação, eles compararam as estruturas de diversas peroxirredoxinas. Com base nos dados cromatográficos e estruturais obtidos, concluíram que a treonina catalítica localizada na interface entre dois dímeros funciona como uma espécie de interruptor: “Quando a proteína é oxidada, ela sofre uma mudança conformacional, e a treonina passa a ocupar o espaço de outros aminoácidos, desestabilizando a estrutura decamérica da enzima. “Esse movimento da treonina ocorre quando a Prx vai de reduzida para oxidada”, afirmou Luis E. S. Netto, acrescentando que, “provavelmente, a desestabilização do decâmero ocorre por impedimento estérico, ou seja, por uma questão espacial. As variantes da proteína que possuem uma serina no sítio ativo são sempre decaméricas. A serina é um aminoácido menor do que a treonina e, por isso, teria mais espaço para se movimentar”.

Peroxirredoxinas e sinalização redox

Um dado interessante em relação às peroxirredoxinas é que a sequência de aminoácidos de sua tríade catalítica é altamente conservada, sendo praticamente igual em todos os seres vivos, de bactérias a humanos. E em todas as Prx a cisteína reativa está na mesma posição.

As peroxirredoxinas são muito abundantes e reagem rapidamente com peróxidos, por isso são consideradas sensores de peróxidos nas células e teriam um papel central na sinalização redox, ao interagir com proteínas envolvidas claramente em sinalização celular, como quinases e fatores de transcrição.

Quando essas vias de sinalização são interrompidas, podem ser iniciados processos patológicos, como câncer, doenças neurodegenerativas e morte celular.

De acordo com Marcos A de Oliveira: “Um ponto importante de nosso trabalho foi de auxiliar na compreensão dos mecanismos moleculares que regem a dissociação dos decâmeros. Nos parece claro que se por um lado a associação de Prx em complexos de alto peso molecular está relacionada com a sinalização celular, a dissociação dos decâmeros em dímeros também deve ter características regulatórias e estamos trabalhando para demonstrar isto in vivo. Acreditamos que nosso trabalho abre uma nova linha de pesquisa para a sinalização redox celular”.

O artigo Catalytic Thr or Ser Residue Modulates Structural Switches in 2-Cys Peroxiredoxin by Distinct Mechanisms, pode ser lido em http://www.nature.com/articles/srep33133.

Diretoria do IB/CLP/Unesp
Portal Unesp

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