Back to chapter

3.4:

Conservação de Domínios Proteicos em Diferentes Proteínas

JoVE Core
Biologia Molecular
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Biologia Molecular
Conservation of Protein Domains Over Different Proteins

Idiomas

COMPARTILHAR

Um domínio proteico é uma secção independente de de uma proteína que é capaz de se dobrar de forma independente na sua estrutura tridimensional. Há umas maneiras limitadas que os domínios da proteína podem dobrar desde que determinados arranjos tridimensionais específicos da alfa hélice, das folhas beta, e das ligações que são mais favoráveis energicamente do que outras. Há dezenas de milhares de proteínas diferentes.Mas há menos de 1, 500 domínios conhecidos porque domínios similares aparecem em muitas proteínas. As proteínas com sequências de aminoácidos curtas terão provavelmente apenas um domínio. Mas a maioria das proteínas contém vários domínios com funções distintas.Os domínios múltiplos de uma proteína trabalham juntos para permitir que execute sua função. E frequentemente um domínio age para regular a função de um outro domínio. Por exemplo, quando um ligante se liga ao domínio ligante-ligante de um recetor, isto pode desencadear a função enzimática do domínio catalítico a ser melhorado.Os domínios da proteína evoluíram como módulos que podem ser rearranjados para criar novas proteínas com funções originais em um processo chamado embaralhamento de domínio. Estas unidades combinarão em diferentes orientações, dependendo da localização das extremidades N e C-terminal da cadeia de aminoácidos. Se os terminais N e C do domínio estiverem próximos, a proteína acabará com uma estrutura globular compacta, enquanto que se N e C-terminal estiverem em extremidades opostas do domínio, a estrutura global terminará alongada e linear.SRC é uma proteína que contém três domínios de proteína distintos. Dois desses domínios, chamados de domínios de homologia SRC SH2 e SH3, permitem que proteínas contendo este domínio se liguem a sequências específicas de cadeias de aminoácidos. Cada um destes domínios é conservado através de proteínas diferentes.O domínio SH2 se liga à tirosina fosforilada e é encontrado em mais de 115 proteínas diferentes. O domínio SH3 liga-se a sequências ricas em prolina e é encontrado 300 vezes no genoma humano. Estes domínios da proteína e outros são blocos genéticos do edifício para criar as proteínas que combinam funções múltiplas em maneiras originais.

3.4:

Conservação de Domínios Proteicos em Diferentes Proteínas

Os domínios das proteínas são unidades pequenas estruturalmente independentes que fazem parte de uma única cadeia de aminoácidos.  Embora estes domínios sejam frequentemente estruturalmente independentes, eles podem depender de efeitos sinérgicos para realizar as suas funções como parte de uma proteína maior. Os domínios das proteínas podem ser conservados dentro do mesmo organismo, assim como através de organismos diferentes.

Um conjunto limitado de domínios de proteínas muitas vezes duplicam e recombinam durante a evolução. Esses domínios podem ser organizados em diferentes combinações para formar moléculas funcionalmente distintas em um processo conhecido como shuffling de domínios. A estrutura proteica terciária de proteínas relacionadas evolutivamente é muitas vezes mais semelhante do que a sequência primária de aminoácidos; portanto, analisar a estrutura tridimensional de um domínio proteico, além da sua sequência, é essencial para estudar a conservação de domínios proteicos.

A família de proteínas Argonaute tem três domínios essenciais e conservados – PAZ, MID, e PIWI. Estas proteínas têm módulos de ligação altamente especializados que se associam a pequenos componentes de RNA, incluindo microRNAs, RNAs de interferência curtos, e RNAs de interação com Piwi, para participar na regulação de silenciamento de genes. Estes pequenos RNAs silenciam a função de genes apenas quando se associam às proteínas Argonaute. A característica do domínio PAZ é o bolso de ligação para a extremidade saliente de 3’ dos pequenos RNAs. O domínio PIWI, um domínio que apresenta atividade de slicer, é estruturalmente semelhante à RNase H bacteriana, uma proteína responsável pela hidrolisação de RNA em um complexo RNA-DNA. O domínio MID está presente entre os domínios PAZ e PIWI e tem uma bolsa de ligação para o fosfato de 5′ do pequeno RNA. Um dos motivos conservados nestes domínios é o motivo ácido aspártico-ácido aspártico-histidina (DDH) que participa na sua função catalítica.

As proteínas Argonaute são conservadas através de organismos e têm várias famílias em diferentes organismos, variando de cinco em Drosophila, oito em humanos, dez em Arabidopsis e vinte e sete em C. elegans.

Leitura Sugerida

  1. Alberts, Bruce. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. Garland Science, 2017.
  2. Khersonsky, Olga, and Sarel J. Fleishman. “Why Reinvent the Wheel? Building New Proteins Based on Ready-Made Parts.” Protein Science 25, no. 7 (2016): 1179–87. https://doi.org/10.1002/pro.2892.
  3. Bagowski, C. P., Bruins, W., & Te Velthuis, A. J. (2010). The nature of protein domain evolution: shaping the interaction network. Current genomics, 11(5), 368–376. https://doi.org/10.2174/138920210791616725
  4. Ender, C., & Meister, G. (2010). Argonaute proteins at a glance. Journal of cell science, 123(11), 1819-1823.
  5. Höck, J., & Meister, G. (2008). The Argonaute protein family. Genome biology, 9(2), 210. https://doi.org/10.1186/gb-2008-9-2-210