Proteínas estruturais: funções, exemplos e características

As proteínas estruturais são uma das principais proteínas presentes em todas as células eucariotas, ou seja, são ambas as células animais e vegetais. Eles fazem parte de estruturas biológicas extremamente diversas, como pele, cabelo, teia de aranha, seda, tecido conjuntivo, paredes celulares de plantas, etc.

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

Proteínas estruturais: funções, exemplos e características 1

Fotografia das fibras de colágeno tipo I, um tipo de proteína estrutural (Fonte: Louisa Howard [domínio público] via Wikimedia Commons)

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

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

A partir do estudo da fibroína da seda, por exemplo, foi descrita a estrutura proteica secundária das folhas dobradas em β e, a partir dos primeiros estudos feitos com colágeno, foi deduzida a estrutura secundária da hélice tripla.

Portanto, as proteínas estruturais são essenciais tanto no interior das células quanto nos tecidos que compõem.

Funções

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

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

A epiderme da pele de mamíferos e outros animais possui um grande número de filamentos constituídos por queratina. Esta camada tem funções na proteção do organismo contra diferentes tipos de estressores ou fatores prejudiciais.

Os espinhos e farpas, assim como os chifres e pontas, garras e unhas, que são tecidos queratinizados, exercem funções tanto na proteção quanto na defesa do corpo.

Industrialmente, a lã e os pêlos de muitos animais são explorados para a fabricação de roupas e outros tipos de roupas, de modo que eles têm uma importância adicional, falando antropocentricamente.

Proteínas estruturais celulares

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

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

A existência de cílios e flagelos, por exemplo, depende em grande parte de proteínas estruturais que compõem os filamentos grossos e finos, compostos de actina e tubulina.

Exemplos de proteínas estruturais e suas características

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

Bactérias e outros procariontes, juntamente com vírus, também possuem importantes proteínas estruturais em seus corpos celulares, no entanto, a maior atenção está concentrada nas células eucarióticas.

-Actina

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 vigas lineares, redes bidimensionais ou géis tridimensionais.

A actina é distribuída por todo o cartão, no entanto, é particularmente concentrada em uma camada ou córtex anexado à face interna da membrana plasmática, uma vez que é uma parte essencial 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 encontrado principalmente nos ossos, tendões e pele, onde constitui mais de 20% da massa total de proteínas dos mamíferos (maior que a porcentagem de qualquer outra proteína).

Nos tecidos conjuntivos onde é encontrado, 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 altas forças de tração.

Estrutura de fibra de colágeno

As fibras de colágeno são compostas por subunidades uniformes de moléculas de tropocolágeno, com 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 são associadas uma à outra como uma hélice tripla.

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

Dependendo do tipo de fibra de colágeno considerado, eles são encontrados em locais diferentes e têm propriedades e funções diferentes. Alguns são específicos para ossos e dentina, enquanto outros fazem parte da cartilagem e assim por diante.

-Queratina

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

Após o 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 de cabelos e lã, unhas, garras e cascos, penas e chifres.

Na natureza, existem diferentes tipos de queratinas (analogamente aos diferentes tipos de colágeno), que têm funções diferentes. Queratinas alfa e beta são as mais conhecidas. Os primeiros formam unhas, chifres, farpas e epiderme de mamíferos, enquanto os últimos são abundantes em bicos, escamas e penas de répteis e aves.

-Elastina

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

Esses tecidos incluem 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 compostas por essas fibras varia entre os diferentes tecidos.

Nas artérias, essas fibras elásticas são organizadas em anéis concêntricos ao redor do lúmen arterial; Nos pulmões, as fibras de elastina formam uma fina estrutura em 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, nas cartilagens elásticas, são organizadas em uma configuração tridimensional semelhante a um favo de mel.

-Extensinas

As paredes celulares das plantas são compostas principalmente de celulose, no entanto, algumas das proteínas associadas a essa estrutura também têm relevância funcional e estrutural.

As exteinas são uma das proteínas de parede mais conhecidas e são caracterizadas pela sequência repetida de pentapéptidos Ser- (Hyp) 4. Eles são ricos em resíduos básicos, como a lisina, o que contribui para a interação com os outros 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 pelas células do esclerênquima, enquanto nas plantas de tabaco foi demonstrado que as raízes laterais têm duas camadas de células que expressam essas proteínas.

-Lâmina

As organelas celulares também possuem suas próprias proteínas estruturais, responsáveis ​​por manter sua forma, sua motilidade e muitos outros processos fisiológicos e metabólicos inerentes a elas.

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 as proteínas chamadas lâmina.

As folhas pertencem ao grupo de filamentos intermediários do tipo V e existem vários tipos, os mais conhecidos são A e B. Essas proteínas podem interagir umas com as outras ou com outros elementos internos do núcleo, como proteínas da matriz, Cromatina e a membrana nuclear interna.

Referências

  1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Walter, P. (2004). Biologia Celular Essencial Abingdon: Garland Science, Grupo Taylor e Francis.
  2. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Atlas Text of Histology (2ª ed.). Cidade do México: McGraw-Hill Interamerican Editors.
  3. Gruenbaum, Y., Wilson, KL, Harel, A., Goldberg, M., & Cohen, M. (2000). Revisão: Laminas Nucleares – Proteínas Estruturais com Funções Fundamentais. Jornal de Biologia Estrutural , 129 , 313-323.
  4. Keller, B. (1993). Proteínas estruturais da parede celular. Plant Physiology , 101 , 1127-1130.
  5. Mithieux, BSM e Weiss, AS (2006). Elastin Advances in Protein Chemistry , 70 , 437–461.
  6. Sun, T., Shih, C., & Green, H. (1979). Citoesqueletos de queratina em células epiteliais de órgãos internos. Proc. Natl Acad. Sei. , 76 (6), 2813-2817.
  7. Wang, B., Yang, W., McKittrick, J., & Meyers, MA (2016). Queratina: Estrutura, propriedades mecânicas, ocorrência em organismos biológicos e esforços de bioinspiração. Progresso em Ciência dos Materiais .

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