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O segredo dos transportadores ABC: como eles se tornam o motor de energia da célula?
Os transportadores ABC (transportadores de cassetes de ligação de ATP) são uma superfamília indispensável de sistemas de transporte nas células e podem ser uma das maiores e mais antigas famílias de genes existentes. Estas proteínas de transporte estão presentes em todas as algas vivas, desde procariontes até humanos, demonstrando a sua importância na história evolutiva dos organismos. As proteínas de transporte ABC são divididas principalmente em transportadores de entrada e transportadores de saída, alguns dos quais estão associados à resistência a medicamentos e a várias doenças genéticas.
As proteínas de transporte ABC podem não apenas importar substâncias, mas também remover toxinas e drogas das células.
Mecanismo das proteínas de transporte ABC
Os transportadores ABC transportam uma variedade de substratos através da membrana celular, ligando-se e hidrolisando o ATP para fornecer a energia necessária. Os transportadores de importação geralmente vivem em bactérias e funcionam como mediadores de nutrientes, como íons, aminoácidos, peptídeos e açúcares, nas células. Os transportadores de exportação existem tanto em procariontes como em eucariontes e desempenham um papel na remoção de toxinas e medicamentos das células.
Proteínas de transporte ABC em bactérias
Os transportadores ABC bacterianos desempenham papéis críticos na sobrevivência, patogenicidade e virulência celular. Por exemplo, o sistema de importação de ferro ABC é fundamental para os patógenos, que utilizam moléculas como os sideróforos para capturar o ferro revestido por proteínas de ligação ao ferro de alta afinidade ou glóbulos vermelhos. Este tipo de proteína transportadora não está apenas envolvida no transporte de substâncias, mas também na regulação de muitos processos fisiológicos, incluindo a síntese de polissacarídeos extracelulares e a excreção de citotoxinas.
Papel nos eucariontes
Embora a maioria das proteínas de transporte ABC eucarióticas sejam do tipo efluxo, algumas proteínas de transporte, como o CFTR (regulador transmembrana da fibrose cística), não estão diretamente envolvidas no transporte de substâncias, mas são importantes na regulação das funções de outras proteínas. Estas proteínas de transporte desempenham papéis fundamentais em muitas doenças, particularmente aquelas associadas aos polimorfismos do gene ABC, incluindo a fibrose cística e uma série de outras doenças genéticas.
Mutações nos transportadores ABC estão associadas a uma variedade de doenças genéticas humanas, como fibrose cística e tumores resistentes a medicamentos.
Estrutura e função
Todos os transportadores ABC têm uma organização estrutural uniforme, consistindo em quatro domínios centrais: dois domínios transmembrana (T) e dois domínios citoplasmáticos (A). As transições alternadas entre essas regiões são alimentadas pela hidrólise do ATP. A estrutura da região T determina a especificidade genética de várias proteínas de transporte ABC, que exibem diferentes afinidades para diferentes tipos de substratos através do transporte através da membrana celular. Isso permite que os transportadores ABC transportem com eficiência uma variedade de biomoléculas.
O papel do ATP
A ligação e a hidrólise do ATP estão no centro da operação das proteínas de transporte ABC. Quando o ATP se liga à região A, pode provocar mudanças estruturais e promover a entrega de substrato. Ao hidrolisar o ATP, a proteína transportadora pode alternar livremente entre a abertura e o fechamento, permitindo que os substratos entrem e saiam da célula, aumentando ainda mais a capacidade de sobrevivência e adaptabilidade da célula.
Pense e execute
Com o aprofundamento da investigação, os cientistas compreenderam gradualmente os múltiplos papéis desempenhados pelos transportadores ABC em vários processos biológicos, incluindo a complexidade da resistência aos medicamentos e da transmissão de doenças. No futuro, que novas inspirações ou orientações de tratamento estas proteínas de transporte nos poderão trazer?
