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O mistério das superfamílias de proteínas: como esses organismos antigos provam a existência de um ancestral comum?
Ao longo da história da vida, as proteínas têm sido fundamentais para o funcionamento das funções biológicas. Entre as proteínas que constroem a base da vida, o conceito de superfamília fornece uma visão importante sobre as conexões ancestrais comuns entre os organismos. Este artigo leva você a uma jornada para explorar os mistérios das superfamílias de proteínas e como elas demonstram as conexões entre diferentes organismos.
Definição de superfamília de proteínas
Uma superfamília de proteínas é definida como o maior grupo de proteínas inferidas com base em um ancestral comum. A inferência de tal ancestralidade comum é frequentemente baseada no alinhamento estrutural e nas semelhanças mecanísticas, embora em alguns casos não haja nenhuma semelhança óbvia de sequência entre estas proteínas. Através destas interligações, os cientistas são capazes de desvendar a história evolutiva das proteínas e compreender como evoluíram até às suas formas atuais.
Métodos para inferir ancestrais comuns
Ao identificar superfamílias de proteínas, os cientistas usam principalmente três métodos: similaridade de sequência, similaridade estrutural e similaridade de mecanismo. Cada um destes métodos tem seus próprios méritos e pode capturar diferentes níveis de associações entre proteínas.
Semelhança de sequência
Na maioria dos casos, a similaridade entre diferentes sequências de aminoácidos é um método comum para inferir homologia. Tais semelhanças de sequências muitas vezes apontam para a possibilidade de duplicação genética e divergência evolutiva. No entanto, estes métodos também enfrentam algumas limitações devido à possibilidade de semelhanças de sequências indetectáveis entre diferentes proteínas durante longos processos evolutivos.
Por exemplo, na classe de proteases PA, nem um único resíduo é conservado em toda a superfamília, nem mesmo os resíduos da tríade catalítica.
Semelhança estrutural
As estruturas são mais conservadas evolutivamente do que as sequências. Muitas proteínas com estruturas altamente semelhantes podem ter sequências de aminoácidos completamente diferentes. Ao usar programas de alinhamento de estrutura como o DALI, os cientistas podem procurar outras proteínas com dobras semelhantes com base na estrutura tridimensional de uma proteína. Este método pode, em alguns casos, até identificar homologias entre proteínas que não são detectáveis ao nível da sequência.
Semelhança de mecanismo
Os mecanismos catalíticos das enzimas são geralmente conservados dentro de superfamílias, embora as especificidades do substrato possam variar amplamente. Tomando como exemplo a classe PA de proteases, embora os resíduos da tríade catalítica tenham sofrido evolução divergente, todos os membros utilizam mecanismos semelhantes para realizar a catálise nucleofílica covalente de proteínas, peptídeos ou aminoácidos.
O significado evolutivo das superfamílias de proteínas
As superfamílias de proteínas representam o limite de ancestrais comuns que podemos identificar atualmente. Eles são o grupo evolutivo mais antigo deduzido com base em evidências diretas. Membros de algumas superfamílias estão presentes em todos os reinos da vida, sugerindo que o último ancestral comum dessas superfamílias reside no Último Ancestral Comum de Toda a Vida (LUCA).
Diversidade e conservadorismo estrutural
A maioria das proteínas contém múltiplos domínios. Na verdade, 66-80% das proteínas eucarióticas e cerca de 40-60% das proteínas procarióticas possuem múltiplos domínios. Com o tempo, muitos domínios foram misturados para formar as diversas superfamílias de proteínas atuais.
Conclusão
Através da discussão acima, a nossa identificação de superfamílias de proteínas não só enriquece a nossa compreensão da evolução biológica, mas também fornece pistas importantes para futuras pesquisas em ciências da vida. À medida que a tecnologia avança, a nossa compreensão das proteínas irá aprofundar-se, levando-nos a revelar os mistérios mais profundos da vida. Neste contexto, você já pensou em quantos mistérios não resolvidos essas criaturas antigas nos deixaram no longo processo de evolução?
