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Proteasoma

proteasoma - Wikilingue - Encydia

Modelo estrutural de um proteasoma. Os lugares activos encontram-se dentro do cano azul. Os extremos vermelhos regulam a entrada da proteína ao cano onde será degradada.
Vista superior do anterior proteasoma.

O proteasoma ou proteosoma é um complexo proteico grande presente a todas as células eucariotas e Archaea, bem como em algumas bactérias, que se encarrega de realizar a degradação de proteínas (denominada proteólisis) não necessárias ou danificadas. Nas células eucariotas os proteosomas costumam encontrar no núcleo e no citoplasma.[1] Os proteosomas representam um importante mecanismo pelo qual as células controlam a concentração de determinadas proteínas mediante a degradação das mesmas.[2] As proteínas a ser degradadas são marcadas por uma pequena proteína chamada ubiquitina. Uma vez que uma destas moléculas de ubiquitina se uniu a uma proteína a eliminar, por médio da enzima ubiquitina ligasa, se começam a agregar mais proteínas de ubiquitina dando como resultado a formação de uma corrente poliubiquitínica que lhe permite ao proteasoma identificar e degradar a proteína.[2]

Estruturalmente um proteasoma é um complexo com forma de barril que contém um "núcleo" composto de quatro anéis empilhados ao redor de um poro central. A cada um destes anéis está composto por sete proteínas individuais. Os dois anéis internos contêm subunidades proteicas β, conformando os lugares activos das proteasas. Estes lugares encontram-se nas caras internas dos anéis, de maneira que a proteína a ser degradada tenha que entrar através do poro dantes de ser processada. Os dois anéis exteriores contêm subunidades α, cuja função é manter uma "porta" pela qual as proteínas possam entrar ao barril. As subunidades α são controladas por regiões reguladoras, às vezes chamadas flanges", que reconhecem os compostos poliubiquitínicos nos sustratos das proteínas e iniciam o processo de degradação. O processo de ubiquitinación mais o processo de degradação proteosómica recebe o nome de sistema ubiquitino-proteosómico.

A degradação proteosómica é um mecanismo essencial em vários processos celulares, incluindo o ciclo celular, a regulação da expressão genética e as respostas ao estrés oxidativo. A importância da degradação proteica dentro das células e o papel da ubiquitina em dito processo foi reconhecido com o Prêmio Nobel de Química em 2004 , outorgado a Aarón Ciechanover, Avram Hershko e Irwin Rose.[3]

Conteúdo

Descoberta

Dantes da descoberta do sistema ubiquitino proteosómico, pensava-se que a degradação de proteínas se levava a cabo principalmente nos lisosomas, orgánulos cujo interior é ácido e rico em proteasas que podem degradar e reciclar proteínas exógenas e outros orgánulos danificados.[2] No entanto, um trabalho de Alfred Goldberg em 1977 onde se estudava a degradação de uma proteína dependente de ATP em reticulocitos , os quais carecem de lisosomas, sugeria a existência de um segundo sistema intracelular de degradação.[4] Em 1978 demonstrou-se que este sistema contava com várias correntes diferentes de proteínas, algo totalmente inovador quanto a proteasas se refere.[5] Posteriores trabalhos na modificação de histonas levaram à inesperada identificação de uma modificação covalente apresenta nas histonas, que consistia em um enlace ramificado de um residuo de lisina da histona com o residuo de glicocola do extremo C-terminal da ubiquitina, de função desconhecida.[6] Foi então quando se descobriu que a proteína já identificada como factor proteico dependente de ATP 1 (FPA 1), envolvida na degradação proteica, era a ubiquitina.[7] Mais tarde descobriu-se o complexo proteolítico dependente de ATP que era responsável pela degradação de proteínas dependente de ubiquitina, sendo denominado proteasoma 26S.[8] [9]

A maior parte do trabalho que levou à descoberta do sistema ubiquitino proteosómico teve lugar ao final dos anos 70 e princípios dos 80, no Instituto Tecnológico de Israel, concretamente no laboratório de Avram Hershko, onde Aarón Ciechanover trabalhava como estudante graduado. Hershko passou em um ano sabático no laboratório de Irwin Rose, no Fox Chase Cancer Center de Filadelfia , Estados Unidos, concebendo as ideias principais da teoria. O papel de Rose na descoberta também foi decisiva.[10] Os três cientistas compartilharam o Prêmio Nobel de Química em 2004 pela descoberta deste sistema.[3]

Ainda que a microscopía electrónica revelava os anéis empilhados do proteosoma em meados dos anos 80,[11] a primeira estrutura do núcleo proteosómico não foi resolvida até 1994 por médio da cristalografía de raios X.[12] Até 2006 não se resolveu nenhuma estrutura do núcleo formando um complexo com as zonas reguladoras.

Estrutura e organização

Esquema do núcleo 20 S de um proteosoma em vista lateral. As subunidades α conformam os aros externos (verdes) enquanto as subunidades β conformam os aros internos (azul).
Vista superior do anterior proteosoma, que ilustra a simetría heptagonal dos anéis.

As subunidades dos proteosomas são normalmente referidas em base a seu coeficiente de sedimentación svedberg (S). A forma mais comum de proteosoma denominada 26S, que tem ao redor de 2.000 kilodalton (kDa) de massa molecular, apresenta um núcleo 20S e dois subunidades reguladores 19S. O núcleo, que é oco, apresenta uma cavidade fechada onde as proteínas são degradadas. As aberturas nos extremos do núcleo servem primeiramente às proteínas. As subunidades reguladoras 19S situadas nos extremos do barril apresentam múltiplos lugares com actividade ATPasa e lugares de união a ubiquitina, conformando assim a estrutura que se encarrega tanto de reconhecer às proteínas poliubiquitinadas, como de transferir ao núcleo catalítico. Também existe uma subunidad reguladora 11S alternativo, que basicamente actua da mesma maneira que as subunidades 19S. Supõe-se que as subunidades 11S jogam um papel fundamental na degradação de péptidos exógenos produzidos após ter sofrido uma infecção viral.[13]

Núcleo de 20S

O número e a diversidade das subunidades dos núcleos de 20S dependem do organismo. As subunidades especializadas são maiores em número nos organismos multicelulares que nos unicelulares, e são maiores nas células eucariotas que nas procariotas. Todas os núcleos de 20S consistem de 4 anéis heptagonales empilhados, compostos por dois tipos diferentes de subunidades; subunidades α, de natureza estrutural e subunidades β, geralmente de natureza catalítica. Os dois anéis exteriores estão compostos de subunidades α, que servem de ancoragem às partículas reguladoras e servem de porta evitando a entrada arbitrária de proteínas à cavidade interior. Os dois anéis internos, compostos de subunidades β, albergam os lugares activos das proteasas que realizam as reacções catalíticas. O tamanho dos protesomas é relativamente conservado e costuma ser de 150 angstrom (Å) a 115Å. A câmara interior é quando muito de 53Å de largo, ainda que a entrada pode ser de quase 13Å, dando a supor que os substratos proteínicos devem ser desdoblados para poder entrar.

Os organismos Archaea têm todas as subunidades proteosómicas α e β idênticas, enquanto os proteosomas eucariontes têm 7 tipos diferentes de subunidades. Nos mamíferos, as subunidades β1, β2 e β5 são catalíticas, e ainda que apresentam um mecanismo comum, apresentam 3 tipos diferentes de sustratos específicos, um em base a quimotripsina , outro em base a tripsina e o outro em base a PHGH.

Outras formas de subunidades β existem em β1i, β2i, e β5i, podendo expressar-se em células hematopoyéticas, em resposta a exposição de sinais próinflamatorias, como as citocinas, em especial, o interferón faixa. Os proteosomas que apresentam estas subunidades especiais são conhecidos como inmunoproteosomas.

Partículas reguladoras de 19S

Nos eucariotas, as partículas reguladoras de 19S, ou flanges, consistem de 19 proteínas individuais podendo dividir-se estas em dois grupos; uma "base" de 10 proteínas, que se une directamente ao anel α exterior do núcleo de 20S e uma "tampa" de 9 proteínas onde se une o complexo poliubiquitínico.

Das 10 proteínas da base, 6 apresentam lugares activos de ATPasa. A associação entre o núcleo de 20S e as partículas reguladoras de 19S entre si, requer da união de ATP aos lugares activos de união de ATP nas partículas de 19S. A hidrólisis de ATP é necessária para que o complexo inteiro possa degradar uma proteína dobrada e ubiquitinizada. Ainda assim, não esta claro se a energia resultante da hidrólisis é utilizada para o desdoblamiento do sustrato, ou para permitir a entrada para o núcleo ou ambos. Até o 2006 ainda não se resolveu a estrutura dos proteosomas de 26S, mas se supõe que tanto as partículas reguladoras de 19S e como as de 11S se unem de maneira similar ao anel α do núcleo de 20S.

Alguns componentes individuais das partículas de 19S, também têm sua participação em outros sistemas reguladores. Por exemplo, Gankyrin é uma recém descoberta proteína oncogénica, que faz parte da partícula reguladora de 19S, que une à ciclina dependente de kinasa CDK4, e também joga um papel importante no reconhecimento da proteína P53 ubiquitinizada, graças a seu afinidad à ligasa de ubiquitina MDM2. Esta proteína é antiapoptósica e demonstrou-se seu excesso em algumas células tumorales como as do carcinoma hepatocelular.

Partículas reguladoras de 11S

Os núcleos de 20S também se podem associar a um segundo tipo de partículas reguladoras, denominadas de 11S, com forma de estrutura heptagonal que não contêm lugares activos de ATPasa, sendo capazes de promover só a degradação de pequenos péptidos e não de proteínas inteiras. Supõe-se que esta incapacidade esta derivada da imposibilidad de desdoblar sustratos maiores. A estrutura recém mencionada é conhecida com o nome de PA28 ou REG. Os mecanismos pelos quais se une ao núcleo central através dos terminais-C de seus subunidades proteicas, que induzem mudanças na conformación dos anéis α para abrir as partículas de 20S, pareceriam ser similares aos das partículas de 19S. A expressão das partículas de 11S é induzido pelo interferón faixa e é responsável, junto com as subunidades β do inmunoproteosoma, da geração de péptidos que se unem ao complexo maior de histocompatibilidad.

Armado

O armado do proteosoma é um processo complexo devido à quantidade de subunidades que se devem unir para formar o complexo activo. As subunidades β são sintetizadas com um terminal-N "pró-peptídica" que é modificada pós-traduccionalmente durante o armado das partículas de 20S para não expor o lugar activo. As partículas de 20S são armadas com duas metades, a cada uma delas consiste em 7 partes pró β aderidas a um anel de 7 partes α. A associação dos anéis β das 2 metades proteosómicas dispara a autolisis dependente de treonina dos propétidos para expor o lugar activo. estas interacções entre partículas β são mediadas por uniões iónicas e hidrofóbicas onde se conservam as hélices alfa, que de ser corrompidas por mutaciones danificariam a capacidade de armado do proteosoma. A união das duas metades, inicia-se com a formação das subunidades α em forma de anel heptagonal, formando o marco para a associação dos correspondentes anéis β. Pouco sabe-se da formação dos anéis α.

Em general, é pouco o que se sabe do armado e a maduración das partículas reguladoras de 19S. Acha-se que são armadas em duas diferentes subcomponentes, a base contenedora de ATPasas e a tampa identificadora de proteínas ubiquitinizadas. As 6 ATPasas na base devem armar-se em pares mediante interacções Coiled coil. A ordem em que os 19 componentes da partícula reguladora são montados, provavelmente seja um mecanismo que evita a exposição dos lugares activos até que o armado seja completo.

Degradação de proteínas

Diagrama de ubiquitina , proteína altamente consevada que serve de marca molecular para assinalar as proteínas a ser degradadas pelo proteosoma.

Ubiquitinización e Objetivación (targeting)

As proteínas são marcadas para ser degradadas pelo proteosoma mediante modificações covalentes de um residuo de lisina que requer a reacção coordenada de três enzimas. Como primeiro passo uma enzima activadora de ubiquitina '' (conhecida como E1) hidroliza o ATP e adenila uma molécula de ubiquitina. Isto é depois transferido ao lugar activo da cisteína de E1'', coincidindo com a adenilación de uma segunda ubiquitina. Esta ubiqutiina adenilada é então transferida à cisteína ''de uma segunda enzima, "enzima conjugadora de ubiquitina" (E2). Por último, um integrante de uma classe de enzimas de alta diversidade, conhecida como ligasa de ubiquitina (E3), reconhece a proteína específica a ser ubiquitinizada e cataliza a transferência de ubiquitina de E2 à proteína fixada. Uma proteína a ser degradada deve ser marcada minimamente com 4 monómeros de ubiquitina em forma de corrente para que seja reconhecida pelo sistema ubiquitino proteosómico. É então a E3 a que confere a especificidad do sustrato ao sistema''. O número de E1, E2 e E3 expressados dependem do organismo e do tipo de célula. Existem muitas enzimas E3 diferentes presentes em humanos, indicando a grande quantidade de proteínas possíveis de degradar pelo sistema ubiquitino proteosómico.


O mecanismo pelo qual uma proteína poliubiquitinizada é objetivada pelo proteosoma não se entende completamente. As proteínas ubiquitino-receptoras têm uma zona terminal-N de ubiquitina (UBL) e uma ou mais zonas ubiquitino-sócias (UBA). A zona UBL é reconhecida pelas zonas reguladoras de 19S e as zonas UBA unem a ubiquitina mediante enlaces de triplo hélice. Estas proteínas receptoras poderia escoltar as proteínas poliubiquitinizadas ao proteosoma, ainda que as especificações destas interacções e de sua regulação não estejam em claro.

A proteína ubiquitina tem 76 aminoácidos e foi chamada assim devido a sua natureza ubicua; tem uma sequência altamente conservada e encontra-se em todos os organismos eucariotas. Em eucariontes, os genes que codifican a ubiquitina se encontram em tandas repetidas, possivelmente devido à alta demanda de transcrição destes genes para cumprir com os requerimientos de ubiquitina da célula. Sugeriu-se que a ubiquitina é a proteína que evolui mais lentamente identificada até a data.


O processo de ubiquitinización.

Desdoblamiento e Translocación

Após que uma proteína é ubiquitinizada, é reconhecida pelas partículas reguladoras de 19S em um processo de união dependente de ATP . O sustrato da proteína deve entrar no interior da partícula de 20S para tomar contacto com os lugares activos. Como o canal central é estreito e esta limitada a entrada pelos terminais-N das bichas das subunidades do anel α, os sustratos devem ser pelo menos parcialmente desdoblados para poder entrar à cavidade catalítica. O bilhete do sustrato desdoblado ao núcleo chama-se translocation e ocorre após a desubiquitinación. Ainda assim a ordem em que os sustratos são desubiquitinizados e desdoblados não esta do todo claro. Qual destes dois reactivos é o limitante na reacção de proteólisis, depende do sustrato. Em algumas proteínas o limitante é o desdoblamiento, enquanto a desubiquitinización é a reacção mais lenta em outras. O ponto até o que os sustratos devem ser desdoblados dantes da translocation não se conhece, mas uma estrutura terciária, e em particular, a não existência de interacções não locais como enlaces de disulfuro é suficiente para inhibir a degradação.

As portas formadas pelas subunidades α evitam que os péptidos maiores que 4 residuos entrem na partícula de 20S. As moléculas de ATP '' dantes do reconhecimento inicial são hidrolizadas dantes da translocation, ainda que existe um desacordo se esta energia é precisada para o desdoblamiento do sustrato ou a abertura da porta. O proteosoma de 26S armado pode degradar proteínas desdobladas em presença de analog atp '' não hidrolizable, mas não pode degradar proteínas desdobladas, indicando que a energia da hidrólisis de ATP é usado para o desdoblamiento do sustrato. O bilhete do sustrato desdoblado através da porta ocorre por difusão facilitada se a zona reguladora de 19S esta em estado de '' ATP.

O mecanismo para desdoblar proteínas globulares é geral, mas de alguma forma depende da sequência dos aminoácidos a desdoblar. Longas sequências alternantes entre glicina e alanina têm demonstrado que inhiben o desdoblamiento do sustrato, reduzindo a eficiência da degradação proteosómica. Isto resulta na libertação de bioproductos parcialmente degradados, possivelmente devido ao desemparejamiento entre a hidrólisis de ATP e os processos desdoblantes. Essa repetição de alanina/glicina também é encontrada na natureza, por exemplo na fibroina da seda ou em certos genes do vírus de Epstein-Barr que levam esta sequência podem estallar o proteosoma, ajudando ao vírus a se propagar, impedindo a apresentação de antígenos no complexo maior de histocompatibilidad.

A cutaway view of the proteasome 20S core particle illustrating the locations of the active sites. The α subunits are represented as green spheres and the β subunits as protein backbones colored by individual polypeptide chain. The small pink spheres represent the location of the active site threonine residue in each subunit. Light blue chemical structures are the inhibitor bortezomib bound to the active sites.

Proteólisis

A proteólisis levada a cabo pelas subunidades β do núcleo de 20S é através de um ataque nucleófilo dependente de treonina . este mecanismo depende da associação com uma molécula de água para a deprotonización'' do reactivo de hidroxilo de treonina. A degradação ocorre na câmara central formada pela associação dos dois anéis β e normalmente não liberta produtos parcialmente degradados, senão que reduz o sustrato a polipéptidos curtos, geralmente de 7 a 9 aminoácidos de longo, ainda que pode variar de 4 a 25, dependendo do organismo e do sustrato. O biomecanismo que determina o longo do produto não tem sido descrito totalmente. Ainda que as três subunidades β catalíticas compartilham um mecanismo comum, têm pequenas diferenciaciones nos sustratos que são consideraradas como em base a quimotripsina, em base a tripsina e em base a PHGH. Estas variações na especifidad são o resultado de contactos interatómicos com residuos locais cerca dos lugares activos da cada subunidad. A cada subunidad β catalítica também possui um residuo de lisina requerido para a proteólisis.

Ainda que os proteosomas produzem fragmentos peptídicos muito curtos, em alguns casos estes produtos são biologicamente activos e molecularmente funcionais. Certos factores de transcrição, incluindo um componente do complexo presente a mamíferos NF-kB, são sintetizados como precursores inactivos que ao ubiquitinizarse e se degradar proteosómicamente, se convertem em activos. Esta actividade requer que o proteosoma '' o sustrato proteico internamente em vez''. Sugeriu-se que grandes ciclos '' na superfície destas proteínas servem de sustrato proteosómico e entram na cavidade central enquanto a maior parte da proteína se mantêm afora. Efeitos similares têm sido observados em proteínas de fermentos. Este mecanismo de degradação selectiva é conhecido como "processo de regulação dependente de ubiquitina/proteosomas" (RUP).


Degradação independente de ubiquitina

Ainda que a maioria dos sustratos proteosómicos devem ser ubiquitinizados para poder ser degradados, há algumas excepções à regra. Especialmente se o proteosoma joga um papel no normal processamento de uma proteína posttranslational. A activação proteosómica de NF-k3 mediante o processo de p105 em P50 mediante proteólisis interna é um exemplo. Algumas proteínas hipoteticamente instáveis devido à região não estruturada intrínseca, são degradadas de maneira diferente, sem dependência de ubiquitina. O exemplo melhor conhecido é um sustrato proteósomico independente de ubiquitina é a enzima ornithine decarboxylase. Mecanismos finques na regulação do ciclo celular, como o P53, também se reportaram de usar mecanismo independentes de ubiquitina. Por último, proteínas estruturalmente anormales, mau dobradas ou altamente oxificadas'' são sujeitos de processos de degradação independentes de ubiquitina e de 19S baixo condições de estrés celular.''

Evolução

O complexo armado de hs1V (azul) e hs1Ou (vermelho) de uma ''. Este complexo '' supõe-se como o ancestro da proteosoma moderna.

A proteosoma de 20S é tanto ubicua como essencial nos eucariontes. Alguns procariontes, incluindo alguans bactérias da ordem actinomycetales têm homólogos do proteosomas de 20S, enquanto a maioria das bactérias possui os genes hsIV e hsIU, cujos produtos genéticos são uma proteasa '' conformada por '' anéis e ATPasa. a proteína do hsIV é considerada como o ancestro do proteosoma de 20S. O hsIV, pelo geral, não é essencial nas bactérias e não todas as bactérias o possuem. Alguns protistas possuem tanto o sistema do proteosoma de 20 S e o hsIV.

Análise de sequência'' sugerem que as subunidades catalíticas β divergieron evolutivamente dantes que as subunidades de predominancia estrutural α. Em bactérias com proteosomas de 20S, as subunidades β têm maior coincidência sequencial com respeito a subunidades β de archaeas e eucariontes, enquanto as subunidades α a coincidência é menor. A presença de proteosomas de 20S em bactérias poder-se-ia adjudicar a transferências horizontais genéticas'' enquanto a diversificación entre as subunidades eucariotas se adscriben a eventos múltiplos de duplicación genética''.

Controle do ciclo celular

A progressão do ciclo celular é controlada pela acção ordenada de kinasas dependentes de ciclinas (CDK) activadas por ciclinas específicas que demarcan as fases do ciclo celular. As ciclinas mitóticas que persistem na célula por uns poucos minutos, têm um dos tempos de vida mais curtos de todas as proteínas intracelulares. Uma vez que o complexo de CDK + ciclina tem realizado sua função, a ciclina sócia é poliubiquitinizada e degradada pelo proteosoma, lhe dando continuidade ao ciclo celular. Particularmente, a saída da mitosis requer a disociación dependente de proteosomas do componente regulador ciclina B do complexo factor de promoção de mitosis. Em células de vertebrados ''.

checkpoints temporões como o '' entra a fase G1 e a fase S similimarmente envolvem a degradação proteosómica da ciclina A, cuja ubiquitinización é promovida pelo complexo promotor de anafase (APC), um E3 ligasa de ubiquitina. O APC e o '' complexo proteínico (complexo SCF) são 2 reguladores '' da degradação ciclina e o checkpoints. O SCF é regulado pelo APC mediante a ubiquitinización do componente '', que previne a actividade SCF dantes da transição da fase G1 à fase S.

Regulação do crescimento em plantas

== Nas plantas, a utilização de auxinas ou fitohormonas, que ordenam a direcção e o tropismo do crescimento, induze o marcado para a degradação proteosómica uma classe de factor de transcrição repressivo conhecido como proteínas Aux/IAA. Estas proteínas são ubiquitinizadas mediante SCFTIR1 ou SCF em complexo com o receptor de auxinas TIR1. A degradação das proteínas Aux/IAA liberta os factores de transcrição no auxin response factor (ARF) family'' e induze a expressão de genes relacionados com o ARF. As consequências a nível celular da activação do ARF depende do tipo de planta e da etapa de desenvolvimento da mesma, mas em general dirigem o crescimento de raízes e veias de folhas ''. A especifidad da resposta da libertação do ARF pensa-se que é mediada pela especificidad da resposta no apareamiento de proteínas individuais de ARF e Aux/IAA. ==





Apoptosis

Tanto sinais internos como externas podem induzir a apoptosis, ou morte celular programada. A consequente deconstrucción dos componentes celulares é levada a cabo principalmente por proteasas específicos telefonemas caspasas, mas o proteosoma também joga diversos e importantes papéis nos processos apoptósicos. Durante a apoptosis, observou-se aos proteosomas próximos ao núcleo transladando ao exterior aos blebs'' da membranas, características da apoptósis.

A inhibición proteosómica tem diferentes efeitos na indução apoptósica de diferentes tipos celulares. O proteosoma, geralmente, não é requerido para a apoptosis, ainda que sua inhibición é pró- apoptósica na maioria dos tipos celulares que têm sido estudados. No entanto, algumas espécies celulares- em especial tecidos primários de células em fase estacionária e diferenciadas como os linfócitos T e os neurónios, não induzem a apoptosis ante a exposição a inhibidores proteosómicos. O mecanismo deste efeito não esta do todo claro, mas se supõe que é específico em células em estados estacionários ou do resultado de uma actividade diferente da quinasa proapoptósica JNK. A habilidade dos inhibidores proteosómicos de induzir a apoptósis em células de rápida divisão tem sido explodida ultimamente no desenvolvimento de agentes quimioterapéuticos.

Resposta ao estrés celular

Em resposta a situações de estrés célular, como podem ser infecções, mudanças bruscas de temperaturas ou dano oxidativo, se expressam proteínas de choque térmico, que identificam proteínas mau ou não dobradas e a marca para a degradação proteosómica. Tanto Hsp27 como Hsp90 -proteínas chaperonas são implicadas no incremento da actividade do sistema ubiquitino proteosómico, ainda que não sejam participantes directos do processo. Pelo outro lado a proteína Hsp70 '' na superfície das proteínas mau dobradas e utiliza ligasas de ubiquitina E3 como CHIP para marcar proteínas para a degradação proteosómica. A proteína CHIP (termino carboxilo da proteína interactuante com Hsp70) é regulada mediante a inhibición das interacções entre a enzima E3 CHIP e seu colega de '' E2.

Mecanismos similares existem para promover a degradação de proteínas altamente danificadas por oxidación'' mediante o sistema proteosómico. Em particular, os proteosomas localizados cerca do núcleo são regulados por PARP e activados costumam degradar histonas oxidificadas'' inapropiadas. As proteínas oxidificadas '' costumam formar gigantes agregados amorfos na célula, podem ser degradados directamente pelo núcleo de 20S sem a regulação da partícula de 19S e não requerem hidrolización de ATP ou ubiquitinización, como seja, altos níveis de dano oxidativo, incrementam o grau de cruzamiento '' entre fragmentos de proteínas, '' resistentes à proteólisis. Grande quantidade e tamanho desses agregados altamente oxidificados estão relacionados com o envejecimiento.

a deteriorada actividade proteosómica tem sido sugerida como uma explicação para algumas das doenças neurodegenerativas de avançada idade que compartilham a presença característica de proteínas mau dobradas, como a Doença de Parkinson ou o Mau de Alzheimer. Nestas doenças, grandes agregados insolubles de proteínas mau dobradas podem formar-se e causar neurotoxicidad, através de mecanismos que ainda não são bem entendidos. O descenso da actividade proteosómica tem sido sugerido como uma das causas da agregación e formação de corpos de lewi'' na Doença de Parkinson. Esta hipótese é avalada pela observação que modelos de fermentos de Parkinson são mais susceptíveis à toxicidad de α-sinuclein, a principal proteína componente dos corpos de lewy, baixo condições de baixa actividade proteosómica.

Papel no sistema inmunitario

Os proteosomas jogam um papel secundário mas ao mesmo tempo crítico no funcionamento do sistema inmune adaptativo. Os péptidos antígenicos são apresentados pelas proteínas do sistema maior de histocompatibilidad classe I (MHC I) na superfície das células presentadoras de antígenos (CPA). Estes péptidos são produtos da degradação proteaosómica de proteínas originadas pelo patogénico invasor. Ainda que os proteosomas comuns podem participar deste processo, um complexo especializado composto de proteínas cuja expressão está induzida pelo interferón gama, se encarrega de produzir péptidos com a composição e tamanhos óptimos para a união do MHC I. Dentre as proteínas que aumentam sua expressão ante a resposta inmunológica, se encuantran a partícula reguladora de 11S, cuja principal função biológica conhecida é a regulação da produção de ligandos de MHC e as subunidades β especializadas telefonemas β1i, β2i e β5i com afindades de sustrato específicas. O complexo formado com as subunidades β especializadas é chamado inmunoproteosoma.

A força da união MHC classe I e sua unindo depende da composição do extremo C-Terminal do unindo, os péptidos unem-se mediante uniões ponte de hidrógeno e mediante o contacto próximo com a região chamada "B pocket" da superfície do MHC I. Vários alelos de MHC classe I apresentam maior afinidad pelos residuos C-terminais hidrofóbicos dos péptidos; o inmunoproteosoma tende a gerar péptidos com extremos C-terminais hidrofóbicos.

Devido a seu papel na geração da forma activada de NF-kB, um regulador antiapoptótico e pró-inflamatorio da expressão de citoquinas , a actividade proteaosómica tem sido relacionada com as doenças autoinmunes e inflamatorias. Níveis altos de actividade proteosómica estão correlacionados com a presença de doenças e têm sido implicados em doenças autoinmunes como o lupus eritematoso e a artritis reumatoide.

Inhibidores proteosómicos

Estrutura química do Bortezomib, inhibidor proteosómico usado na quimioterapia que é especialmente efectivo com o mieloma múltiplo.
Bortezomib enlaçado à partícula nuclear em um proteosama de fermento. A molécula de bortezomib está no centro colorida segundo o tipo de átomo (Carbono = rosa, nitrógeno = azul, oxigénio = vermelho e boro = amarelo), rodeada pela superfície da proteína local''. O remiendo azul é o reisudo catalítico de treonina cuja actividade esta bloqueada pela presença do bortezomib.

Os inhibidores proteosómicos têm uma efectiva actividade antitumoral em cultivos celulares, induzindo a apoptosis pela disrupción da degradação reguladora de proteínas finques para ciclo celular. Esta aproximação à selecção induzida da apoptosis em células tumorales tem provado efectividad em modelos animais e provas em humanos. Bortezomib, uma moléluca desenvolvida por millenium pharmaceuticals e conhecida comercialmente como velcade, é o primeiro inhibidor proteosómico em atingir o uso clínico como agente quimioterapéutico. Bortezomib é usado no tratamento do mieloma múltiplo. O mieloma múltiplo tem sido observado incrementando o nível de proteosomas no plasma sanguíneo, que diminui ao se realizar uma quimioterapia efectiva. Estudos em animais indicaria que bortezomib poderia ter um efeito clínico significativo no tratamento de cancro pancreático. Estudos preclínicos e clínicos temporões têm começado a pesquisar a efectividad do uso de bortezomib em outros cancros relacionados com células B, em especial alguns tipos de Linfomas não-Hodgkins.

A molécula ritonavir, telefonema comercialmente Norvir, foi desenvolvida como um inhibidor proteásico para atacar a infecção do HIV. No entanto, demonstrou-se que inhibe proteosomas bem como proteasas livres; especificamente, a actividade proteosómica da quimotripsina, enquanto a actividade da tripsina de alguma forma vê-se aumentada. Estudos em animais sugerem que o ritonavir quiçá tenha efeitos inhibitorios no crescimento das células de gliomas''.

Os inhibidores proteosómicos também têm mostrado promessas no tratamento de doenças autoinmunes em estudos em animais. Por exemplo, estudos em ratos com transplantes de pele humana, descobriram uma redução no tamanho das lesões de psoriasis , após o tratamento com um inhibidor proteosómico. Os inhibidores proteosómicos também têm mostrado efeitos positivos em roedores com asma.

O marcado e a inhibición do proteosoma é de interesse no laboratório, tanto para estudos in vivo ou in vitro da actividade proteosómica celular, o mais comum inhibidor proteosómico usado em laboratório é a Lactacystin, um produto natural sintetizado pela bactéria Streptomyces. Inhibidores fluorescentes também têm sido desenvolvidos para poder marcar especificamente os lugares activos do proteosoma armado.

Referências

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Veja-se também

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