Proteínas estruturais: funções, exemplos e características - Ciência - 2023

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As proteínas estruturais São proteínas importantes presentes em todas as células eucarióticas, ou seja, são encontradas tanto em células animais quanto vegetais. Eles fazem parte de estruturas biológicas altamente diversas, como pele, cabelo, teia de aranha, seda, tecido conjuntivo, paredes de células vegetais, etc.

Embora o termo "proteína estrutural" seja comumente usado para se referir a proteínas como colágeno, queratina e elastina, também existem proteínas estruturais intracelulares importantes que contribuem para a manutenção da estrutura interna das células.

Essas proteínas, pertencentes ao citoesqueleto, também controlam a localização subcelular das organelas e fornecem o maquinário de transporte e comunicação entre elas.

Algumas proteínas estruturais foram estudadas em grande detalhe e permitiram uma maior compreensão da estrutura geral da proteína. Exemplos disso são fibroína de seda, colágeno e outros.

Do estudo da fibroína de seda, por exemplo, foi descrita a estrutura protéica secundária das folhas β-dobradas e, a partir dos primeiros estudos realizados com colágeno, deduziu-se a estrutura secundária da tripla hélice.

Portanto, as proteínas estruturais são essenciais tanto nas células individuais quanto nos tecidos que elas constituem.

Características

As funções das proteínas estruturais são bastante diversas e dependem, sobretudo, do tipo de proteína em questão. No entanto, pode-se dizer que sua função principal é manter a integridade estrutural das células e, em um sentido mais amplo, da estrutura corporal.

No que diz respeito às proteínas estruturais do corpo, a queratina, por exemplo, tem funções de proteção e cobertura, de defesa, de movimento, entre outras.

A epiderme da pele de mamíferos e outros animais possui um grande número de filamentos feitos de queratina. Essa camada tem a função de proteger o organismo contra diversos tipos de estressores ou fatores nocivos.

Espinhos e penas, assim como chifres e bicos, garras e unhas, que são tecidos queratinizados, têm funções tanto na proteção quanto na defesa do corpo.

Industrialmente, a lã e o cabelo de muitos animais são explorados para a confecção de roupas e outros tipos de roupas, por isso têm uma importância adicional, antropocentricamente falando.

Proteínas estruturais celulares

Do ponto de vista celular, as proteínas estruturais têm funções transcendentais, pois constituem a estrutura interna que dá a cada célula sua forma característica: o citoesqueleto.

Como parte do citoesqueleto, proteínas estruturais como actina, tubulina, miosina e outras também participam das funções de comunicação interna e transporte, bem como em eventos de mobilidade celular (em células capazes de se movimentar).

A existência de cílios e flagelos, por exemplo, é altamente dependente de proteínas estruturais que compõem os filamentos grossos e finos, compostos por actina e tubulina.

Exemplos de proteínas estruturais e suas características

Uma vez que existe uma grande diversidade de proteínas estruturais, apenas exemplos das mais importantes e abundantes entre os organismos eucarióticos serão dados abaixo.

Bactérias e outros procariotos, junto com os vírus, também possuem proteínas estruturais importantes em seus corpos celulares; no entanto, a maior parte da atenção está voltada para as células eucarióticas.

-Actin

A actina é uma proteína que forma filamentos (filamentos de actina) conhecidos como microfilamentos. Esses microfilamentos são muito importantes no citoesqueleto de todas as células eucarióticas.

Os filamentos de actina são polímeros helicoidais de duas cadeias. Essas estruturas flexíveis têm 5 a 9 nm de diâmetro e são organizadas como feixes lineares, redes bidimensionais ou géis tridimensionais.

A actina é distribuída por toda a célula, no entanto, está particularmente concentrada em uma camada ou córtex anexado à face interna da membrana plasmática, pois é uma parte fundamental do citoesqueleto.

-Colágeno

O colágeno é uma proteína presente em animais e é particularmente abundante em mamíferos, que possuem pelo menos 20 genes diferentes que codificam as várias formas dessa proteína que podem ser encontradas em seus tecidos.

É encontrada principalmente nos ossos, tendões e pele, onde constitui mais de 20% da massa total de proteínas dos mamíferos (maior do que a porcentagem de qualquer outra proteína).

Nos tecidos conjuntivos onde se encontra, o colágeno constitui uma parte importante da porção fibrosa da matriz extracelular (que também é composta por uma substância fundamental), onde forma fibras elásticas que suportam grandes forças de tração.

Estrutura das fibras de colágeno

As fibras de colágeno são compostas por subunidades uniformes de moléculas de tropocolágeno, que têm 280 nm de comprimento e 1,5 nm de diâmetro. Cada molécula de tropocolágeno é composta de três cadeias polipeptídicas conhecidas como cadeias alfa, que se associam como uma tripla hélice.

Cada uma das cadeias alfa tem cerca de 1000 resíduos de aminoácidos, onde glicina, prolina, hidroxiprolina e hidroxilisina são muito abundantes (o que também é verdadeiro para outras proteínas estruturais como a queratina).

Dependendo do tipo de fibra de colágeno considerada, elas são encontradas em locais diferentes e têm propriedades e funções diferentes. Alguns são específicos para osso e dentina, enquanto outros são parte da cartilagem e assim por diante.

-Queratina

A queratina é a proteína estrutural mais importante dos queratinócitos, um dos tipos de células mais abundantes na epiderme. É uma proteína fibrosa insolúvel que também é encontrada nas células e tegumentos de muitos animais.

Depois do colágeno, a queratina é a segunda proteína mais abundante no corpo dos mamíferos. Além de ser uma parte substancial da camada mais externa da pele, esta é a principal proteína estrutural do cabelo e da lã, unhas, garras e cascos, penas e chifres.

Na natureza, existem diferentes tipos de queratinas (análogas aos diferentes tipos de colágeno), que têm diferentes funções. As ceratinas alfa e beta são as mais conhecidas. As primeiras formam as unhas, chifres, penas e epiderme dos mamíferos, enquanto as últimas são abundantes nos bicos, escamas e penas de répteis e pássaros.

-Elastin

A elastina, outra proteína de origem animal, é um componente-chave da matriz extracelular e tem papéis importantes na elasticidade e resiliência de muitos tecidos em animais vertebrados.

Esses tecidos incluem as artérias, pulmões, ligamentos e tendões, pele e cartilagem elástica.

A elastina compreende mais de 80% das fibras elásticas presentes na matriz extracelular e é circundada por microfibrilas compostas por várias macromoléculas. A estrutura das matrizes constituídas por essas fibras varia entre os diferentes tecidos.

Nas artérias, essas fibras elásticas se organizam em anéis concêntricos ao redor do lúmen arterial; Nos pulmões, as fibras de elastina formam uma fina rede por todo o órgão, concentrando-se em áreas como as aberturas dos alvéolos.

Nos tendões, as fibras de elastina são orientadas paralelamente à organização do tecido e, na cartilagem elástica, estão dispostas em uma configuração tridimensional semelhante a um favo de mel.

-Extenso

As paredes das células vegetais são compostas principalmente por celulose, no entanto, algumas das proteínas que estão associadas a essa estrutura também têm relevância funcional e estrutural.

As extensinas são uma das proteínas de parede mais conhecidas e são caracterizadas pela sequência pentapetídea repetida Ser- (Hyp) 4. São ricos em resíduos básicos como a lisina, o que contribui para sua interação com os demais componentes da parede celular.

Sua função tem a ver com o endurecimento ou fortalecimento das paredes. Tal como acontece com outras proteínas estruturais em animais, nas plantas existem diferentes tipos de extensinas, que são expressas por diferentes tipos de células (nem todas as células produzem extensinas).

Na soja, por exemplo, as extensinas são produzidas por células do esclerênquima, enquanto nas plantas de tabaco foi demonstrado que as raízes laterais possuem duas camadas de células que expressam essas proteínas.

-Lâmina

As organelas celulares também têm suas próprias proteínas estruturais, que são responsáveis por manter sua forma, motilidade e muitos outros processos fisiológicos e metabólicos inerentes.

A região interna da membrana nuclear está associada a uma estrutura conhecida como lâmina nuclear, e ambas possuem uma composição proteica muito especial. Entre as proteínas que compõem a lâmina nuclear estão proteínas chamadas lâminas.

As lâminas pertencem ao grupo dos filamentos intermediários do tipo V e existem vários tipos, os mais conhecidos são A e B. Essas proteínas podem interagir entre si ou com outros elementos internos do núcleo como proteínas da matriz, cromatina e a membrana nuclear interna.

Referências

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