Imitação de proteína tem sucesso

Classificadas como proteínas, as enzimas exercem um papel fundamental no metabolismo celular e do organismo como um todo. Elas são formadas por um longo encadeamento de aminoácidos, sucessivamente ligados uns aos outros por meio de ligações peptídicas, sendo essa sequência determinada geneticamente. A característica funcional das enzimas é a sua atividade catalítica, isto é, são catalisadores biológicos de reações químicas.     

A classificação dessas moléculas pode ser feita de acordo com vários critérios, sendo o mais importante o criado pela União Internacional de Bioquímica (IUB), com seis classes, que são as oxidorredutases, as transferases, as hidrolases, as liases, as isomerases e as ligases.  

No campo da biotecnologia industrial a produção de enzimas possui um enorme valor econômico e tecnológico,  devido ao vasto leque de aplicações dessas proteínas. Dentre elas destacam-se as usadas na indústria, as de uso médico, analítico e científico. As enzimas podem ser produzidas a partir de microorganismos, serem de origem animal e de vegetal.

Apesar da possibilidade de obter enzimas a partir de diferentes organismos, diversas pesquisas vêm sendo desenvolvidas com o intuito de sintetizar novas moléculas de forma artificial para aplicações na biotecnologia. A pesquisa desenvolvida pelo professor de química da Universidade de Illinois, EUA, Yi Lu, e pela autora principal Natasha Yeung e demais colaboradores, baseia-se nessa linha de estudo. Os resultados da pesquisa foram publicados na edição de novembro do periódico Nature.

O objetivo da pesquisa foi o de projetar a enzima óxido nítrico redutase (do inglês, nitric oxide reductase, NOR) sintética nos aspectos estrutural e funcional e a partir daí desenvolver biocatalisadores para aplicações biotecnológicas, ambientais e farmacológicas. As oxidorredutases são enzimas que catalisam reações de oxirredução, sendo classificadas como desidrogenases e oxidases.

Um dos principais detalhes desse projeto é que essa é a primeira proteína que imita a estrutura e a função de uma metaloproteína. Esse termo designa, genericamente, proteínas que contém um íon metálico como cofator e que exercem diferentes funções nas células, tais como o transporte, o armazenamento, a transdução de sinal, entre outras.        

Particularmente, as óxido nítrico redutases exercem um papel fundamental no ciclo do nitrogênio, essencial para a vida. O óxido nítrico desempenha uma função essencial na sinalização celular e na resposta do hospedeiro à entrada de um patógeno, demonstrando assim, a importância de estudar a NOR, pois será possível compreender melhor esses processos fisiológicos.

A construção do modelo estrutural e funcional da enzima NOR sintética, uma metaloproteína, foi realizada com a introdução de três histidinas e um glutamato, usados como ligantes no sítio ativo da NOR, na mioglobina, formando um novo sítio de ligação para o íon ferro. Apesar de ser menor do que a óxido nítrico redutase e ser solúvel em água, a mioglobina tem condições de reproduzir as características essenciais encontrados no sistema natural.

Analisando a nova proteína, os cientistas descobriram que ela não apresenta atividade de redução e que os modelos funcionais e estruturais da NOR deixam claro que a atividade do sítio ativo do glutamato é necessária tanto para a função estrutural, quanto para a funcional.  

18/12/2009
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG