Proline: características, estrutura, funções, alimentos - Ciência - 2023

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o prolina (Pro, P) pertence aos 22 aminoácidos classificados como básicos. É um aminoácido não essencial, pois pode ser sintetizado pelo homem e outros mamíferos.

Em 1900, o cientista alemão Richard Willstatter foi o primeiro a extrair e observar a prolina. No entanto, foi Emili Fischer, em 1901, quem cunhou o termo "prolina" com base no anel pirrolidina do aminoácido; Este pesquisador também conseguiu explicar em detalhes a síntese da prolina a partir da caseína do leite.

Em proteínas como a caseína, a prolina desempenha um papel essencial nas "torções" e dobras estruturais. Nessa proteína, a prolina é distribuída homogeneamente por toda a estrutura e se liga à β-caseína e à proteína αs1; além disso, evita que dobras ou laços estruturais defeituosos sejam formados.

Em análises bioquímicas comumente usadas para determinar a seqüência exata de aminoácidos que compõem as proteínas, a prolina é um dos aminoácidos mais difíceis de detectar, uma vez que o grupo amino secundário da prolina tem um comportamento diferente e não pode ser facilmente detectado. .

O escorbuto é talvez a doença mais conhecida relacionada à prolina. Tem a ver com uma deficiência na ingestão de vitamina C, que afeta diretamente a hidroxilação da prolina nas fibras de colágeno, causando um enfraquecimento sistêmico devido à instabilidade das fibras de colágeno que estão por todo o corpo.

Caracteristicas

O grupo amino secundário ligado ao carbono α torna a tarefa de classificar a prolina um tanto difícil. No entanto, em alguns textos, isso é classificado junto com aminoácidos ramificados ou com cadeias laterais alifáticas, uma vez que a cadeia lateral ou grupo R da prolina é hidrofóbica ou alifática.

Uma das características mais importantes da prolina é que em nenhum caso ela pode formar ligações de hidrogênio, o que a torna ideal para estruturar as voltas complexas e intrincadas nas estruturas terciárias das proteínas.

Assim como todos os aminoácidos têm duas isoformas que dependem do átomo de carbono central, a prolina pode ser encontrada na natureza como L-prolina ou D-prolina. No entanto, a forma L-prolina é a mais abundante na natureza e é a que faz parte das estruturas das proteínas.

Nas proteínas onde é encontrada, a prolina frequentemente ocupa lugares próximos à superfície ou à dobra ou "torção" da cadeia polipeptídica, uma vez que a estrutura rígida e fechada da prolina torna difícil uma forte interação com outros aminoácidos. .

Estrutura

A prolina possui uma estrutura particular entre os aminoácidos básicos, pois possui um grupo amino secundário (NH2) e não o grupo amino primário característico de todos os aminoácidos.

O grupo R ou a cadeia lateral da prolina é um anel pirrolidina ou tetra-hidropirrole. Este grupo é formado por uma amina heterocíclica (sem ligações duplas) de cinco átomos de carbono, sendo cada um deles saturado com átomos de hidrogênio.

Prolina tem a peculiaridade de que o átomo de carbono "central" está incluído no anel de pirrolidina heterocíclico, de modo que os únicos átomos "livres" ou "salientes" são o grupo carboxila (COOH) e o átomo de hidrogênio (H ) do anel heterocíclico do aminoácido.

A fórmula molecular da prolina é C5H9NO2 e seu nome IUPAC é ácido pirrolidina-2-carboxílico. Possui peso molecular aproximado de 115,13 g / mol e sua frequência de aparecimento em proteínas é de aproximadamente 7%.

Características

As fibras de colágeno e tropocolágeno são as proteínas mais abundantes na maioria dos animais vertebrados. Eles constituem a pele, os tendões, a matriz dos ossos e muitos outros tecidos.

As fibras de colágeno são compostas por muitas hélices triplas polipeptídicas repetidas que, por sua vez, são compostas por vários resíduos de prolina e glicina na sequência glicina-prolina-prolina / hidroxiprolina (a última é um derivado modificado da prolina).

Em sua forma nativa, a prolina faz parte do procolágeno, sendo este um precursor dos polipeptídeos do colágeno e de algumas outras proteínas do tecido conjuntivo. A enzima pró-colágeno prolina hidroxilase é responsável por hidroxilar resíduos de prolina para originar hidroxiprolina e, assim, atingir a maturação do pró-colágeno para o próprio colágeno.

Qual é a principal função da prolina nas fibras de colágeno?

A hidroxiprolina confere-lhe as características de resistência ao colágeno, uma vez que esse derivado de aminoácido tem a capacidade de formar um grande número de ligações de hidrogênio entre as cadeias da tripla hélice que compõem a proteína.

As enzimas que catalisam a hidroxilação dos resíduos de prolina requerem a presença de vitamina C (ácido ascórbico) e, como citado acima, o escorbuto se deve ao enfraquecimento das fibras de colágeno por falha na hidroxilação dos resíduos de prolina. , que causa uma diminuição nas ligações de hidrogênio que prendem as fibras de colágeno.

Outras funções

Proline é essencial para a formação de dobras e torções de proteínas.

Sua estrutura fechada torna este aminoácido difícil de "acomodar" dentro das proteínas, além disso, por não poder formar ligações de hidrogênio para "interagir" com outros resíduos próximos, induz a formação de "voltas" ou "torções" em toda a estrutura das proteínas onde se encontra.

Todas as proteínas de vida curta possuem pelo menos uma região com abundantes repetições de prolina, glutamato, serina e treonina. Essas regiões variam de 12 a 60 resíduos e são chamadas de sequências PEST.

As proteínas contendo a sequência PEST são marcadas por ubiquitinação para subsequente degradação em proteassomas.

Biossíntese

Muitos aminoácidos podem ser sintetizados a partir de intermediários da glicólise, da via da pentose fosfato ou do ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs). A prolina e a arginina são formadas nas vias curtas do glutamato.

A via biossintética virtualmente comum para todos os organismos vivos começa com a conversão de L-glutamato em γ-L-glutamil-5-fosfato graças à ação da enzima glutamato-5-quinase (em bactérias) ou por γ-glutamil -quinase (em humanos).

Esta reação envolve a fosforilação dependente de ATP em que, além do produto principal, uma molécula de ADP é gerada.

A reação catalisada por glutamato 5-semialdeído desidrogenase (em bactérias) ou por γ-glutamil fosfato redutase (em humanos) converte γ-L-glutamil-5-fosfato em L-glutamato-5-semialdeído e esta reação merece o presença do cofator NADPH.

L-glutamato-5-semialdeído é reversível e espontaneamente desidratado em (S) -1-1-pirrolina-5-carboxilato, que é subsequentemente convertido em L-prolina pela enzima pirrolina-5-carboxilato redutase (em bactérias e humanos ), em cuja reação uma molécula de NADPH ou NADH também é necessária.

Degradação

Prolina, arginina, glutamina e histidina são constantemente degradadas em α-cetoglutarato para entrar no ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs. No caso particular da prolina, ela é primeiro oxidada pela enzima prolina oxidase em pirrolina-5-carboxilato.

Na primeira etapa, onde ocorre a oxidação da prolina a pirrolin-5-carboxilato, os prótons desprendidos são aceitos pelo E-FAD, reduzindo-se a E-FADH2; esta etapa é exclusiva do aminoácido prolina.

Por uma reação espontânea, o pirrolina-5-carboxilato é transformado em glutamato γ-semialdeído, que então serve como substrato para a enzima glutamato γ-semialdeído desidrogenase. Nesta etapa dois prótons são liberados, um deles é aceito pelo NAD, que é reduzido a NADH, e o outro é livre na forma de H +.

A arginina, assim como a prolina, é transformada em γ-semialdeído glutamato, mas por meio de uma via metabólica alternativa envolvendo duas enzimas diferentes.

A enzima glutamato γ-semialdeído desidrogenase transforma o glutamato γ-semialdeído em L-glutamato. Posteriormente, esse L-glutamato é oxidado novamente por uma enzima glutamato desidrogenase, com a qual se forma o α-cetoglutarato, que será incorporado ao ciclo do ácido cítrico.

Na etapa de oxidação do glutamato, um próton (H +) e um grupo amino (NH3 +) são liberados. O próton reduz um grupo NADP + e uma molécula NADPH é formada.

Apesar das muitas semelhanças que existem entre as vias de degradação e biossíntese de prolina e arginina, esses aminoácidos são sintetizados e degradados por vias totalmente opostas usando diferentes enzimas, diferentes cofatores e diferentes compartimentos intracelulares ocorrendo.

Alimentos ricos em valina

Em geral, todos os alimentos ricos em proteínas contêm grandes quantidades de prolina. Isso inclui carne, leite, ovos e outros. No entanto, quando nosso corpo está em um ótimo estado de saúde e nutrição, ele é capaz de sintetizar prolina endogenamente.

A prolina também pode ser encontrada em muitos legumes e nozes e em grãos inteiros como aveia, por exemplo. Outros alimentos ricos em prolina são farelo de trigo, nozes, amêndoas, ervilhas, feijão, entre outros.

Algumas lojas de produtos naturais freqüentemente formulam comprimidos dos aminoácidos L-lisina e L-prolina combinados para ajudar pessoas com problemas nas articulações ou para retardar o envelhecimento dos tecidos.

No entanto, não foi demonstrado com certeza que a ingestão de suplementos dietéticos com esses aminoácidos tenha um efeito significativo no retardo da velhice ou em outras condições típicas do avanço da idade.

Benefícios de sua ingestão

As dietas ricas em prolina são geralmente prescritas para pessoas com doenças articulares como artrite, entorses, rupturas ligamentares, luxações, tendinites e outras, e isso se deve à sua relação com a síntese de fibras de colágeno presentes na tecidos conjuntivos do corpo.

Muitas das loções e comprimidos farmacológicos usados na indústria estética são enriquecidos com L-prolina, pois alguns estudos têm mostrado que este aminoácido pode de alguma forma aumentar a síntese de colágeno e, portanto, melhorar a textura da pele, acelera a cicatrização de feridas, lacerações, úlceras e queimaduras.

Na indústria de alimentos existem proteínas que possuem "peptídeos bioativos" que desempenham funções além de suas propriedades nutricionais. Esses peptídeos geralmente têm dois a nove resíduos de aminoácidos, incluindo prolina, arginina e lisina.

Os referidos peptídeos bioativos podem ter atividade anti-hipertensiva com um certo efeito opióide; podem atuar como imunomoduladores, estimulando a resposta imune contra alguns patógenos e podem até causar aumento da vasoatividade, o que melhora a circulação de quem os consome.

Transtornos de deficiência

O glúten é uma proteína presente nos grãos de trigo que causa inflamação do intestino. Pessoas que sofrem de "intolerância ao glúten" são conhecidas como pacientes "celíacos" e essa proteína é conhecida por ser rica em prolina e glutamina, cuja degradação proteolítica é difícil para pessoas com essa condição.

Algumas doenças estão relacionadas ao dobramento incorreto de proteínas importantes e é muito comum que esses defeitos estejam relacionados à isomerização cis–trans de ligações amida em resíduos de prolina, uma vez que, ao contrário de outras ligações peptídicas em que o isômero trans é altamente favorecido, na prolina está em desvantagem.

Em resíduos de prolina, foi observado que existe uma tendência significativa para a formação do isômero cis primeiro do que isômero trans em amidas adjacentes a resíduos de prolina, o que pode levar à conformação de proteína "errada".

Distúrbios metabólicos

Como ocorre com outros aminoácidos essenciais e não essenciais, os principais distúrbios patológicos relacionados à prolina geralmente estão relacionados a defeitos nas rotas de assimilação desse aminoácido.

A hiperprolinemia, por exemplo, é um caso típico de deficiência em uma das enzimas que participam da via de degradação da prolina, especificamente na 1-pirrolina-5-carboxilato desidrogenase, que leva ao acúmulo de seu substrato, que finalmente inativa a rota.

Esta patologia é geralmente diagnosticada por alto conteúdo de prolina no plasma sanguíneo e pela presença do metabólito 1-pirrolina-5-carboxilato na urina dos pacientes afetados.

Os principais sintomas desta doença consistem em distúrbios neurológicos, doenças renais e perda auditiva ou surdez. Outros casos mais graves incluem retardo mental grave e dificuldades psicomotoras acentuadas.

Referências

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