Turnover Protéico síntese degradação proteína

O turnover protéico pode ser entendido como o fenômeno no qual a síntese e a degradação de qualquer proteína ocorreriam ao mesmo tempo (Gonzales & Sartori, 2002). É muito provável que todas as partes do corpo humano tenham duplo efeito – expulsar as moléculas que podem ou não deveriam compor os órgãos, e substituí-los de novas moléculas.

No processo de Biossíntese é necessário a presença de um sítio da síntese da proteína; enzimas de RNA transportadores que irão promover ligação e transporte entre aminoácidos e RNA; e, uma seqüência nucleotídica (códon) que codificará os amonoácidos em um RNA mensageiro (Lehninger, 2006).

O processo de síntese das proteínas é por excelência um processo não-aleatório, uma vez que os aminoácidos são selecionados para síntese pelo código genético. O pool de aminoácidos livres é o elo entre o ambiente e as proteínas dos tecidos. Estes aminoácidos são os substratos da síntese de proteínas e os produtos do processo de degradação (Waterlow, 2006).

No homem o músculo é o tecido que contêm mais informações disponíveis, sendo inclusive o material recolhido para biópsia. Neste tecido, lisina, treonina e, em menor quantidade histidina, dominam o quadro, com cerca de 70% do total (Waterlow, 2006).

O processo de Biossíntese das proteínas descrito por Lehninger (2006) realiza-se em cinco etapas:

a) Ativação dos aminoácidos

Dois requerimentos químicos fundamentais devem ser alcançados para síntese de um polipeptídeo com seqüência definida – 1° o grupo carboxila de cada aminoácido deve ser ativado para facilitar a formação de uma ligação peptídica e, 2° - um elo deve ser estabelecido entre cada novo aminoácido e a informação no mRNA que o codifica. Essa reação de ativação realiza-se no citosol com expensas da energia do ATP, usando enzimas ativadoras dependentes de Mg2+ conhecidas como aminoacil-tRNA sintetases.

b) Iniciação

O mRNA que possui o código para o polipeptídio a ser sintetizado liga-se à menor das duas subunidades ribossômicas e ao aminoacil- tRNA de iniciação. Depois se liga a subunidade ribossômica maior para formar um complexo de iniciação.O aminoacil-tRNA de iniciação pareia com o códon AUG do mRNA que sinaliza o início do polipeptídio. Esse processo requer GTP e é promovido por proteínas citosólicas chamadas fatores de iniciação.

c) Alongamento

O polipeptídio nascente é aumentado por ligações covalentes de unidades sucessivas e aminoácidos, cada uma levada ao ribossomo e corretamente posicionada pelo seu tRNA, que pareia com seu códon correspondente no mRNA. O alongamento requer proteínas citosólicas conhecidas como fatores de alongamento. A ligação de cada aminoacil-tRNA que chega e a movimentação ribossomo ao longo do mRNA são facilitadas pela hidrólise do GTP à medida que cada resíduo é adicionado ao polipeptídio crescente.

d) Terminação e Liberação

O término da cadeia de polipeptídios é sinalizada por um códon de terminação no mRNA. O novo polipeptídio é liberado do ribossomo, ajudado por proteínas chamadas de fatores de liberação.

e) Enovelamento e Processamento pós-tradução

A fim de alcançar sua forma biologicamente ativa, o novo polipeptídio deve enovelar-se em sua conformação tridimensional apropriada. Antes e depois do enovelamento, o novo polipeptídio pode sofrer processamento enzimático, incluindo a remoção de um ou mais aminoácidos; a adição de acetila, fosforila, metila, carboxila, ou outros grupos a certos resíduos de aminoácidos; clivagem proteolítica; e/ou a ligação de oligossacarídeos ou grupos prostéticos.

O processo de degradação das proteínas não é tão bem elucidado quando comparado com a síntese. Esse processo de catabolismo impede a construção de proteínas anormais ou não desejáveis e permite a reciclagem dos aminoácidos. As proteínas rapidamente degradadas incluem aquelas que são defeituosas por causa da inserção incorreta de aminoácidos ou por causa da lesão acumulada durante o funcionamento normal. Estas proteínas são degradadas por sistemas citosólicos seletivamente dependentes de ATP (Lehninger, 2006).

Existem três sistemas envolvidos no processo de degradação: o autofagolisossomal, com secreção de catepsina e inibição da cistatina; o sistema calpaína, com proteases cálcio-ativadas; e, as proteinases, através da via dependente de ATP, envolvendo a proteína ubiquitina (Lehninger, 2006).

A taxa de transporte de aminoácidos através da membrana celular pode ser um fator limitante na captação e troca de proteínas nos tecidos. Originalmente quatro principais sistemas foram identificados: A e ASC, cobrindo a maioria dos aminoácidos neutros; L, os aminoácidos de cadeia ramificada, aromáticos e Lys; e, Y+, com os aminoácidos básicos (Christensen & Kilberg, 1987 citado por Waterlow, 2006).

Dentre os aminoácidos a Leucina é o mais utilizado para medir o turnover protéico, precisamente porque, durante sua oxidação produz um metabólito (ketoisocaproico – CCI) cujo enriquecimento serve como uma medida intracelular (Waterlow, 2006). A glutamina parece ser o mais versátil e o mais abundante no corpo na forma livre. A glicina juntamente com o ácido glutâmico e cisteína é um componente do tripeptídio glutationa, que está presente em todas as células e é um importante anti-oxidante. Por fim, a metionina que além de ser um aminoácido essencial, é um doador do grupo metila participando de mais de 100 reações de metilação e desempenha papel essencial na biossíntese de cisteína. Como produtos finais do metabolismo dos aminoácidos nós temos o dióxido de carbono e a uréia (Waterlow, 2006).

Quando o fornecimento de energia a partir de carboidratos e gorduras é insuficiente para atender às necessidades do animal, a oxidação dos aminoácidos aumenta e o corpo entra em balanço nitrogenado negativo. O gasto energético de um homem saudável é cerca de 1750 Kcal. Durante o processos envolvidos no turnover ocorre gasto de energia. Estima-se que ocorram gastos consideráveis na formação das ligações peptídicas, síntese do mRNA, transporte de aminoácidos, degradação de proteínas e alguns mecanismos de regulação, sendo este último um pouco desconhecido.

Os hormônios interagem diretamente com o turnover protéico, respondendo imediatamente as situações de aumento ou redução na síntese e degradação das proteínas. A insulina está relacionada com o aumento da síntese e diminuição da degradação. Já o glucagon comporta-se de maneira inversa a insulina. O GH e IGF-1, hormônios relacionados com o crescimento, apresentam altas taxas secretórias na síntese e uma grande redução no processo catabólico (Waterlow, 2006).

A adaptação humana pode ser considerada em três níveis: genéticos, fisiológicos e comportamentais. Dentre estes níveis, o genético parece afetar mais as funções biológicas dos animais.

Em situações de atividade física ocorre o aumento no tamanho e rigidez do tecido muscular, podendo causar grandes oscilações entre a síntese-degradação protéica dependendo do estado alimentar do animal. Em estado de patologia (queimaduras, lesões dos tecidos moles, fraturas, septicemia) ocorre um aumento tanto na síntese como na degradação, devido a alta taxa de renovação celular, sendo caracterizado por um balanço nitrogenado negativo. O zinco, por sua vez, como componente de metaloproteínas (DNA e RNA polimerase) pode influenciar na homeostase do turnover, afetando a síntese e a taxa de crescimento em situações de baixa disponibilidade no organismo animal (Waterlow, 2006).

Por fim, existem vários métodos de análise para mensuração do turnover protéico, mas dentre eles os mais utilizados são: o fluxo de aminoácidos, modelo dos três compartimentos e modelo do metabolismo protéico da [15]Glicina (D’Melo, 2000).

 

Referências Bibliográficas

MACARI, M.; FURLAN, R.L.; GONZALES, E. Crescimento e metabolismo muscular. In: GONZALES, E.; SARTORI, J.R. Fisiologia aviária aplicada a frangos de corte. 2 ed. Jaboticabal: FUNEP:UNESP, 2002, p.267-278.

LEHNINGER, A. Princípios de Bioquímica. Autor: NELSON, D.L.; COX, M.M. 4 ed. Sarvier, 2006, 1202p.

WATERLOW, J.C. Protein Turnover. Wallingford, Oxfordshire: CABI Publishing, 2006, 301 p.