Nucleoproteínas: estrutura, funções e exemplos - Ciência - 2023

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UMA nucleoproteína É qualquer tipo de proteína estruturalmente associada a um ácido nucléico - seja RNA (ácido ribonucléico) ou DNA (ácido desoxirribonucléico). Os exemplos mais proeminentes são ribossomos, nucleossomos e nucleocapsídeos em vírus.

No entanto, qualquer proteína que se liga ao DNA não pode ser considerada uma nucleoproteína. Estas são caracterizadas por formar complexos estáveis, e não uma simples associação transitória - como as proteínas que medeiam a síntese e degradação do DNA, que interagem momentaneamente e brevemente.

As funções das nucleoproteínas variam amplamente e dependem do grupo a ser estudado. Por exemplo, a principal função das histonas é a compactação do DNA em nucleossomos, enquanto os ribossomos participam da síntese de proteínas.

Estrutura

Geralmente, as nucleoproteínas são constituídas por uma alta porcentagem de resíduos de aminoácidos básicos (lisina, arginina e histidina). Cada nucleoproteína tem sua própria estrutura particular, mas todas convergem para conter aminoácidos desse tipo.

Em pH fisiológico, esses aminoácidos têm carga positiva, o que favorece as interações com as moléculas do material genético. A seguir, veremos como essas interações ocorrem.

Natureza da interação

Os ácidos nucléicos são constituídos por uma estrutura de açúcares e fosfatos, que lhes dão uma carga negativa. Este fator é a chave para entender como as nucleoproteínas interagem com os ácidos nucléicos. A ligação que existe entre as proteínas e o material genético é estabilizada por ligações não covalentes.

Da mesma forma, seguindo os princípios básicos da eletrostática (lei de Coulomb), descobrimos que cargas de sinais diferentes (+ e -) se atraem.

A atração entre as cargas positivas das proteínas e as cargas negativas do material genético dá origem a interações não específicas. Em contraste, junções específicas ocorrem em certas sequências, como o RNA ribossomal.

Existem diversos fatores capazes de alterar as interações entre a proteína e o material genético. Entre as mais importantes estão as concentrações de sais, que aumentam a força iônica da solução; Tensoativos ionogênicos e outros compostos químicos de natureza polar, como fenol, formamida, entre outros.

Classificação e funções

As nucleoproteínas são classificadas de acordo com o ácido nucleico ao qual estão ligadas. Assim, podemos distinguir entre dois grupos bem definidos: desoxirribonucleoproteínas e ribonucleoproteínas. Logicamente, o primeiro tem como alvo o DNA e o último, o RNA.

Desoxirribonucleoproteínas

A função mais proeminente das desoxirribonucleoproteínas é a compactação do DNA. A célula enfrenta um desafio que parece quase impossível de superar: enrolar adequadamente quase dois metros de DNA em um núcleo microscópico. Este fenômeno pode ser alcançado graças à existência de nucleoproteínas que organizam a fita.

Este grupo também está associado a funções regulatórias nos processos de replicação, transcrição de DNA, recombinação homóloga, entre outras.

Ribonucleoproteínas

As ribonucleoproteínas, por sua vez, cumprem funções essenciais, que vão desde a replicação do DNA até a regulação da expressão gênica e regulação do metabolismo central do RNA.

Eles também estão relacionados a funções protetoras, uma vez que o RNA mensageiro nunca está livre na célula, pois está sujeito à degradação. Para evitar isso, uma série de ribonucleoproteínas se associa a essa molécula em complexos protetores.

Encontramos o mesmo sistema nos vírus, que protegem suas moléculas de RNA da ação de enzimas que podem degradá-lo.

Exemplos

Histones

As histonas correspondem ao componente proteico da cromatina. Eles são os mais proeminentes dentro desta categoria, embora também encontremos outras proteínas ligadas ao DNA que não são histonas, e estão incluídas em um grande grupo chamado proteínas não histonas.

Estruturalmente, são as proteínas mais básicas da cromatina. E, do ponto de vista da abundância, são proporcionais à quantidade de DNA.

Temos cinco tipos de histonas. Sua classificação baseou-se, historicamente, no conteúdo de aminoácidos básicos. As classes de histonas são praticamente invariáveis entre os grupos eucarióticos.

Essa conservação evolutiva é atribuída ao enorme papel que as histonas desempenham nos seres orgânicos.

Caso a seqüência que codifica alguma histona mude, o organismo enfrentará sérias consequências, já que sua embalagem de DNA ficará defeituosa. Assim, a seleção natural é responsável por eliminar essas variantes não funcionais.

Entre os diferentes grupos, os mais conservados são as histonas H3 e H4. Na verdade, as sequências são idênticas em organismos tão distantes - filogeneticamente falando - como uma vaca e uma ervilha.

O DNA se enrola no que é conhecido como octâmero de histona, e essa estrutura é o nucleossomo - o primeiro nível de compactação do material genético.

Protaminas

As protaminas são pequenas proteínas nucleares (nos mamíferos são compostas por um polipeptídeo de quase 50 aminoácidos), caracterizadas por um alto conteúdo do resíduo de aminoácido arginina. O principal papel das protaminas é substituir as histonas na fase haplóide da espermatogênese.

Foi proposto que esses tipos de proteínas básicas são cruciais para o empacotamento e estabilização do DNA no gameta masculino. Eles diferem das histonas porque permitem um empacotamento mais denso.

Em vertebrados, foram encontradas de 1 a 15 sequências codificadoras de proteínas, todas agrupadas no mesmo cromossomo. A comparação de sequências sugere que eles evoluíram de histonas. Os mais estudados em mamíferos são chamados de P1 e P2.

Ribossomos

O exemplo mais notável de proteínas que se ligam ao RNA está nos ribossomos. Eles são estruturas presentes em praticamente todos os seres vivos - de pequenas bactérias a grandes mamíferos.

Os ribossomos têm a função principal de traduzir a mensagem do RNA em uma sequência de aminoácidos.

Eles são uma maquinaria molecular altamente complexa, composta por um ou mais RNAs ribossômicos e um conjunto de proteínas. Podemos encontrá-los livres dentro do citoplasma da célula, ou ancorados no retículo endoplasmático rugoso (na verdade, o aspecto “rugoso” desse compartimento se deve aos ribossomos).

Existem diferenças no tamanho e na estrutura dos ribossomos entre organismos eucarióticos e procarióticos.

Referências

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