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Do antiviral à divisão celular: quais são os papéis surpreendentes das hélices conjugadas na biologia?
A hélice conjugada é uma característica estrutural em proteínas, consistindo de 2 a 7 hélices alfa enroladas juntas como uma corda. Essa estrutura é encontrada em aproximadamente 5-10% das proteínas e tem uma variedade de funções. Como um dos detalhes mais abrangentes das interações proteína-proteína, as hélices conjugadas desempenham um papel indispensável na pesquisa biológica.
Processo de descoberta
O conceito de hélice conjugada já causou controvérsia no estudo da α-queratina. Linus Pauling e Francis Crick chegaram a essa conclusão de forma independente e quase ao mesmo tempo. No verão de 1952, Paulin visitou o laboratório de Crick na Inglaterra, e os dois trocaram opiniões sobre vários tópicos. Quando Crick perguntou a Pauling se ele já havia considerado hélices conjugadas, Pauling disse que sim. Paulin então continuou sua pesquisa nessa área após retornar aos Estados Unidos e enviou um longo manuscrito para a revista Nature em outubro.
"Estudos de hélices conjugadas revelam uma profunda conexão entre a estrutura da proteína e sua função."
Crick acreditava que Paulin havia plagiado suas ideias e enviou um artigo mais curto para a Nature alguns dias depois. Por fim, após repetidas correspondências e controvérsias, o laboratório de Crick anunciou que ambas as partes haviam chegado à conclusão de forma independente e que nenhum roubo intelectual havia ocorrido.
Estrutura molecular
Hélices conjugadas normalmente contêm um padrão repetitivo - hxxhcxc, que é uma repetição de resíduos de aminoácidos hidrofóbicos (h) e carregados (c), conhecido como repetição heptal. Na sequência de repetição do heptal, as posições a e d são geralmente ocupadas por aminoácidos hidrofóbicos, como isoleucina, leucina ou valina. Essas sequências repetidas são dobradas em uma estrutura alfa-helicoidal, onde os resíduos hidrofóbicos das alfa-hélices entrelaçadas aparecem como uma "faixa" e formam uma estrutura anfipática.
"O empacotamento compacto das hélices conjugadas fornece uma forte força motriz termodinâmica."
As hélices alfa podem ser dispostas em direções paralelas ou antiparalelas e geralmente assumem a forma de uma superespiral canhota. Embora incomuns, hélices destras podem ser observadas em pequenas quantidades em proteínas naturais e projetadas.
Funções biológicas
Como estruturas helicoidais conjugadas são encontradas em muitas proteínas, elas ajudam a desempenhar várias funções na célula, com o objetivo principal de facilitar as interações entre proteínas e mantê-las ou suas regiões conectadas. A caracterização dessas funções inclui fusão de membranas, espaçamento molecular, marcação de oligômeros, motilidade de vesículas e arquitetura celular, entre outras.
Fusão de membrana
O domínio helicoidal conjugado desempenha um papel importante na infecção pelo HIV. Quando as três subunidades gp120 se ligam ao receptor CD4 e ao receptor central, o vírus entra nas células CD4-positivas. gp120 e gp41 estão associados entre si através de forças de van der Waals. Por fim, a sequência do peptídeo de fusão no terminal N da gp41 é fixada à célula hospedeira e, por meio de um mecanismo de mola e relógio, aproxima o vírus e as membranas celulares o suficiente para promover a fusão.
Como espaçador molecular
A estrutura da hélice conjugada também pode servir como um espaçador molecular dentro das células, e seu comprimento é altamente conservado. A função desses espaçadores é evitar interações indesejadas entre regiões proteicas ou mediar o tráfego de vesículas dentro da célula. Por exemplo, Omp-α em T. maritima é um exemplo.
Como marcador de oligômero
Devido à sua interatividade específica, hélices conjugadas podem ser usadas como "marcadores" para estabilizar ou melhorar estados oligoméricos específicos. O estudo mostrou que interações helicoidais conjugadas impulsionam a polimerização das subunidades BBS2 e BBS7 do BBSome.
Aplicações biomédicas
Como um bloco de construção com design simples e funções diversas, hélices conjugadas têm sido usadas no desenvolvimento de muitas nanoestruturas nos últimos anos. Eles têm valor potencial em áreas como administração de medicamentos, regeneração de tecidos e dobramento de proteínas.
"Hélices conjugadas podem fornecer estabilidade e especificidade aos sistemas de administração de medicamentos, aumentando a eficácia terapêutica."
Além disso, ao utilizar a capacidade oligomérica das hélices conjugadas, é possível aumentar a exibição de antígenos em vacinas, melhorando assim sua eficácia. Entretanto, exploração e pesquisa contínuas ainda são necessárias para superar os desafios da estabilidade.
Das estratégias de resposta antiviral à coordenação dos processos de divisão celular, a importância das hélices conjugadas nas ciências biológicas não pode ser ignorada. No futuro, as aplicações potenciais dessa estrutura podem nos ajudar a desvendar mais mistérios da vida. Você está pronto para explorar essa possibilidade infinita?
