Proteínas globulares: características, estrutura, exemplos - Ciência - 2023

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As proteínas globulares são proteínas que possuem uma estrutura terciária em que as cadeias de peptídeos são organizadas em uma conformação de aparência globular. Grande parte das proteínas celulares corresponde a este grupo, sendo as proteínas mais importantes com atividade enzimática.

As proteínas representam um tipo muito especial de molécula nas células que constituem todos os seres vivos. Sua estrutura consiste na combinação de 20 aminoácidos que se repetem em diferentes proporções e que se unem por ligações químicas, em uma ordem ou sequência determinada geneticamente.

São extremamente abundantes e cumprem funções essenciais sob muitos pontos de vista da vida celular, a tal ponto que sem eles a existência da vida como a conhecemos não seria possível.

Cada espécie de ser vivo na Terra possui um conjunto específico de proteínas e, além disso, os organismos multicelulares possuem células que diferem umas das outras principalmente pelas proteínas que produzem.

Proteínas globulares e fibrosas

Os cientistas de proteínas tradicionalmente classificam as proteínas de acordo com muitos parâmetros, mas um dos mais importantes é a estrutura. Assim, dependendo da estrutura tridimensional que adotam, as proteínas podem ser fibrosas ou globulares.

Proteínas fibrosas são aquelas que apresentam uma aparência alongada, pois suas cadeias peptídicas geralmente são paralelas entre si. Essas proteínas têm muitas funções, mas as mais importantes têm a ver com a estrutura, o suporte e a biomecânica das células.

Dois exemplos clássicos de proteínas fibrosas no corpo humano e em outros animais são queratina e ele colágeno, que participam da formação dos cabelos e unhas (os primeiros) e da pele, ossos e tendões (os últimos).

As proteínas globulares, por outro lado, são proteínas que possuem uma conformação tridimensional um tanto arredondada ou esférica, de modo que podem parecer um pouco mais compactas e irregulares. Essas proteínas não participam diretamente da estrutura celular, mas têm um papel funcional fundamental.

Exemplos de proteínas globulares são proteínas com atividade enzimática (enzimas), como hemoglobina, que participa do transporte de oxigênio através do sangue, e imunoglobulinas, que atuam no sistema imunológico dos mamíferos.

Características das proteínas globulares

Solubilidade

As proteínas globulares são parcialmente solúveis em água, aspecto de grande importância, pois são realmente abundantes no meio aquoso do citosol e na luz das diferentes organelas celulares onde desempenham suas funções.

Estrutura

Enquanto as proteínas fibrosas quase sempre são compostas por um tipo repetitivo de estrutura secundária, as proteínas globulares são mais heterogêneas, pois se caracterizam por apresentar diferentes tipos de estruturas secundárias que se dobram ao longo de suas cadeias peptídicas.

Características

No grupo das proteínas globulares estão todas as enzimas, um grande número de proteínas de transporte, proteínas reguladoras, proteínas motoras e muito mais, por isso é um grupo muito diverso, tanto do ponto de vista de estrutura como de tamanho e de função.

Conformação

Como acontece com as proteínas fibrosas, todas as informações necessárias para o dobramento e conformação estrutural das proteínas globulares são determinadas pela seqüência de aminoácidos, que, por sua vez, depende das informações contidas nos genes que as codificam.

Classificação

Essas proteínas são geralmente classificadas de acordo com sua função, e cada categoria também é dividida em muitas subcategorias.Um bom exemplo disso é a classificação das enzimas, que geralmente é baseada no tipo de reação da qual participam.

Estrutura das proteínas globulares

As proteínas globulares são definidas como tal graças à conformação nativa de suas estruturas terciárias, nas quais as cadeias de aminoácidos se organizam para formar uma estrutura relativamente esférica, geralmente estofada com aminoácidos hidrofílicos (que interagem com a água) que protegem um núcleo mais hidrofóbico. (que não interage com a água).

Estrutura primária e secundária

Assim como as proteínas fibrosas, as proteínas globulares possuem uma estrutura primária formada pela cadeia linear de aminoácidos que as constituem, os quais se organizam em hélices alfa ou folhas beta, dando origem à estrutura secundária.

Estrutura terciária e quaternária

A estrutura terciária das proteínas globulares se forma espontaneamente e é mantida pelas interações entre as cadeias de aminoácidos que as constituem.

É uma conformação compacta e hemisférica, tão compacta que se assemelha a de um cristal. É determinado pelas interações existentes entre as diferentes estruturas secundárias que podem existir na mesma cadeia polipeptídica.

Foi determinado que as forças que mantêm a interação entre essas cadeias são geralmente fracas por natureza, como as interações de van der Waals entre os aminoácidos mais hidrofóbicos (ligações apolares), ou como as ligações de hidrogênio entre os aminoácidos mais hidrofílicos (ligações polares )

Além disso, muitas proteínas globulares, especialmente as grandes, têm "lobos" ou "domínios" diferentes, que podem ter funções diferentes dentro da mesma molécula.

Da mesma forma, algumas proteínas globulares são encontradas na natureza como grandes complexos de proteínas, que são compostos por cadeias polipeptídicas discretas (separadas), também conhecidas como subunidades, então eles são chamados de proteínas com estruturas quaternárias.

Exemplos de proteínas globulares

Existem muitos exemplos de proteínas globulares, algumas essenciais para as funções celulares e outras nem tanto, mas, seja como for, sua estrutura está sempre relacionada à sua função.

No nível celular podemos falar, então, de algumas das proteínas que participam das vias metabólicas mais importantes, tais como:

Hexoquinase

É uma proteína globular relativamente pequena encontrada em quase todas as células vivas, onde é responsável por catalisar a reação de fosforilação de resíduos de glicose na primeira parte da via glicolítica e

Sucinato desidrogenase

É um complexo proteico mitocondrial formado por quatro subunidades (A-D) e que participa tanto do ciclo do ácido tricarboxílico (ciclo de Krebs) quanto da cadeia de transporte de elétrons, dois processos fundamentais para a produção de energia celular na forma de ATP

No corpo humano e de outros animais também existem outras proteínas muito importantes, como a hemoglobina e as imunoglobulinas.

Hemoglobina

É, como a succinato desidrogenase, uma proteína globular de estrutura quaternária, pois é composta por dois pares de subunidades diferentes, conhecidas como cadeias alfa e cadeias beta. Este é encontrado dentro das células vermelhas do sangue, onde participa do transporte de oxigênio para os tecidos.

Mioglobin

É também uma proteína globular que se liga ao oxigênio, mas esta tem apenas estrutura terciária e é encontrada exclusivamente nas células do músculo esquelético de animais vertebrados.

Euimunoglobulinas

São glicoproteínas globulares presentes em muitos animais, principalmente no sangue, na linfa e em alguns tecidos vascularizados, onde atuam como membros do sistema imunológico.

Assim como a hemoglobina e a succinato desidrogenase, essas proteínas têm estrutura quaternária, pois são formadas por dois pares de subunidades: duas cadeias pesadas e duas cadeias leves.

Aquaporina

Outra proteína globular, comum em células animais e vegetais, é a proteína que forma canais de membrana para o transporte de água, mais conhecida como aquaporina.

As aquaporinas são classificadas como proteínas globulares, mas são proteínas integrais de membrana que são organizadas em estruturas quaternárias compostas por várias subunidades idênticas.

Referências

Chan, H. S., & Dill, K. A. (1990). Origens da estrutura das proteínas globulares. Proceedings of the National Academy of Sciences, 87 (16), 6388-6392.
Grattendick, K., & Pross, S. (2007). Imunoglobulinas.
Gromiha, M. M. (2010). Bioinformática de proteínas: da sequência à função. imprensa acadêmica.
Gromiha, M. M., Nagarajan, R., & Selvaraj, S. (2019). Bioinformática estrutural de proteínas: uma visão geral.
Nelson, D. L., Lehninger, A. L., & Cox, M. M. (2008). Princípios de bioquímica de Lehninger. Macmillan.
Verkman A. S. (2013). Aquaporinas. Biologia atual: CB, 23 (2), R52-R55. https://doi.org/10.1016/j.cub.2012.11.025