A acumulação de alterações (por oxigênio, água, e outros metabólitos abundantes) não medidas por enzimas em proteínas estão relacionadas com o processo de envelhecimento normal, assim como o Alzheimer, a aterosclerose, e o diabetes. A fim de limitar as alterações maléficas em suas proteínas o organismo possui, além da atividade proteolítica intracelular (mediada por lisossomos e proteossomos), várias estratégicas: defeitos em ligações covalentes são reconhecidos e eficientemente reparados (restaurando a atividade de proteínas danificadas) por certas enzimas, tais como prolil cis-trans isomerase, metionina sulfóxido redutase, dissulfeto isomerase, etc.
Uma danificação comum em proteínas é a espontânea conversão intramolecular de resíduos de L-aspartato e L-asparagina a resíduos de L-succinimido, seguida prontamente de hidrólise não enzimática do anel succinimídico em seu grupo carbonilo gerando resíduos normais de aspartato e resíduos de isoaspartato, nos quais a sequência peptídica procede preferencialmente pelo β-carbonilo que a metade α-carbonilo (dita reação está simplificada na figura abaixo). O succinimido atua mais rapidamente na racemização que elementos formados por cadeias carbônicas abertas, e a hidrólise do D-succinimido (provinda da racemização) produz D-aspartato e D-asparagina (formas estranhas de resíduos de aminoácidos para o organismo, já que as proteínas em mamíferos são constituídas maioritariamente por isômeros de resíduos tipo L). Certos arranjos estruturais proteicos favorecem a formação de succinimido (a partir de L-aspartato e L-asparagina), e a presença de aspratato danificada nestes locais onde a alteração é favorecida culminam em mudanças drásticas da estrutura, função e imunogenicidade da proteica danada. Para limitar o acúmulo de resíduos de aspartato danificado em proteínas celulares, todos os tecidos dos mamíferos possuem uma enzima chamada L-isoaspartato (D-aspartato) O-metiltransferase, a qual utiliza S-adenosil-L-metionina (AdoMet) para metilar L-aspartato (e menos eficazmente D-aspartato), sem alterar os resíduos normais de L-aspartato. A desesterificação não enzimática destes resíduos de aspartato metiolados os fazem retornar a forma de succinimido muito mais rapidamente que na ausência de metiolação (lembrando que pelo fato da desesterificação, neste caso, não depender de enzimas, ela ocorre de forma espontânea no organismo, porém o tempo desta reação sem a metiolação dependerá apenas da temperatura e como o organismo tende a manter a temperatura constante, notifica-se letidão na velocidade de reação), resultando na eventual conversão da maioria dos resíduos danificados em L-aspartato reparado. A figura a seguir exemplifica os processos abordados neste parágrafo:
Com o objetivo de aprofundar os conhecimentos sobre esta enzima de reparação, científicos realizaram estudos comparando o comportamento de camundongos que não possuíam a enzima reparadora (gene de expressão desta enzima foi desativado neste grupo) citado no parágrafo anterior (Pcmt1 -/-), apresentando elevado nível de resíduos danificados e morrendo aos 42 dias; com camundongos transgênicos que possuíam as mesmas características do grupo anterior, porém com uma Pcmt1 cDNA de camundongo sob controle de um promotor neurônico específico, passando a ter a atividade da enzima reparadora de 6,5% a 13% igual a de camundongos selvagens no cérebro, no entanto pouca ou nenhuma atividade em outros tecidos, estes viveram cinco vezes mais que os não transgênicos e acumularam apenas a metade de resíduos de aspartato danificado nas proteínas do tecido nervoso.
O alto nível de atividade da enzima reparadora em células cerebrais de camundongos selvagens, o rápido acúmulo de resíduos danificados por falta de metiolação (principal ação da enzima) nas células nervosas dos camundongos não transgênicos (não possuem a enzima reparadora) e o consequente aumento em distúrbios funcionais destes levaram os cientistas a concluir que enzima tem um papel fundamental no bom funcionamento cerebral. Já tendo esta parte do conhecimento bem esclarecida e elaborada, os investigadores começaram a analisar os dados encontrados no grupo dos camundongos transgênicos (que possuem parte da atividade enzimática funcional no tecido nervoso) a fim de explicar a função desta enzima em outros tecidos que não o cerebral. Como dito anteriormente, apesar de apresentar atividade de apenas 6,5% a 13% no cérebro, estes camundongos sobreviveram muito mais tempo, fato que auxilia a fortificar a importância desta enzima para a manutenção do tecido cerebral.
O fato dos camundongos transgênicos viverem por mais de 100 dias, possibilitou a elaboração de exames a longo termo da atividade de resíduos danificados em órgãos periféricos, nos quais a metiltransferase (reação da enzima) não se realizava. Para surpresa das pessoas que acompanhavam o estudo, não foram encontrados defeitos nestes órgãos (análises patológicas negativas). Notificou-se também que o acúmulo de resíduos de aspartato danados aumentava em relação ao envelhecimento em camundongos relativamente jovens e passava a apresentar níveis constantes a partir dos cem dias de idade. Logo, se supõem que os tecidos não cerebrais, órgão periféricos (quando em situação de insuficiência de reparo proteico a partir de metiltransferase), forçam as vias de degradação proteica (proteólise) limitando a concentração de proteínas alteradas por resíduos de aspartato danificados.
Concluindo, a habilidade das vias proteolíticas em amenizar a acumulação de resíduos de aspartato danificados mostra-se insuficiente para a prevenção de distúrbios quando o organismo carece da reação de metiltransferase da enzima reparadora. Assim, evidencia-se a importância da metiltransferase (pelo menos em pequenas quantidades no tecido cerebral) na diminuição dos níveis de resíduos danificados como via auxiliadora dos mecanismos de degradação já realizados (pois a atuação reparadora da metiltransferase impede a extrapolação dos níveis normais que este mecanismo pode aguentar). Outra justificativa para a importância desta enzima, principalmente para as proteínas do tecido nervoso, é que a proteólise de proteínas que contem modificações (ligações) covalentes, importantes para o conhecimento e a memória, podem ter efeitos negativos para o organismo, pois provavelmente as proteínas que repõem as degradadas (no tecido nervoso) podem não apresentar as modificações apropriadas. Já em outros tecidos, como comprovado pelas análises antes citadas, não se sabe ao certo qual a importância da metiltransferase, pois eles são capazes de funcionar relativamente bem com o excesso de resíduos de aspartato danificado (os camundongos transgênicos viveram cinco vezes mais que os não transgênicos). Presume-se que os camundongos seriam mais susceptíveis a diversas patologias na ausência da atividade da metiltransferase (porém, não se pode afirmar, pois o estudo foi realizado em ambientes altamente controlados).
Referências bibliográficas: artigo "Limited Accumulation of Damaged Proteins in L-Isoaspartyl (D-Aspartyl) O-Methyltransferase-deficient Mice" do Department of Chemistry and Biochemistry and the Molecular Biology Institute, UCLA, Los Angeles, California 90095-1569, the §Gladstone Institute of Cardiovascular Disease, San Francisco, California 94141-9100, and the Department of Medicine and the Cardiovascular Research Institute, University of California, San Francisco, California 94143
Autor: Diogo Cordeiro
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