Chaperones são proteínas especializadas na célula que ajudam outras proteínas a alcançar suas formas funcionais 3-D, que correspondem aos estados preferidos em equilíbrio termodinâmico. Mas um novo estudo da EPFL, Cientistas da UNIL e do INSERM (França) mostram que as chaperonas também podem manter proteínas em estados de não equilíbrio, potencialmente alterando seu destino. O trabalho é publicado em Nature Chemical Biology .

Após a tradução, as proteínas devem se dobrar em sua forma 3D funcional e mantê-la sob o ataque de várias perturbações:estresse externo, como mudanças de temperatura, interações erradas com outras proteínas na célula, e até mesmo mutações deletérias. Para garantir que as proteínas permaneçam funcionais, a célula usa uma classe particular de proteínas, os acompanhantes. Estas estão presentes em todos os organismos e estão entre as proteínas mais abundantes nas células, enfatizando como eles são cruciais para sustentar a vida.

A visão atual é que a forma 3D funcional de uma proteína também é seu estado mais estável termodinamicamente, e que as chaperonas ajudam as proteínas a atingir esse estado, impedindo-as de se agregar e permitindo que escapem das chamadas "armadilhas cinéticas" - pontos onde a proteína pode ficar "presa" em um estado não funcional. E para fazer tudo isso, acompanhantes precisam de energia, que na célula vem na forma de trifosfato de adenosina, ou ATP.

Os laboratórios de Paolo De Los Rios na EPFL e Pierre Goloubinoff na UNIL, em colaboração com Alessandro Barducci (INSERM - Montpellier) mostraram agora que a energia do ATP é usada por chaperones para manter ativamente as proteínas nas quais estão trabalhando em uma versão não-equilíbrio, mas transitoriamente estável da forma funcional, mesmo sob condições nas quais a forma funcional não deve ser termodinamicamente estável.

"O que descobrimos é que os chaperones podem reparar e reverter ativamente as proteínas sobre as quais atuam em um estado estacionário sem equilíbrio, "diz De Los Rios." Neste estado, as proteínas estão em seu estado nativo, mesmo que, de uma perspectiva de termodinâmica de equilíbrio, eles não deveriam."

Os pesquisadores combinaram abordagens teóricas e experimentais para provar que os chaperones são motores moleculares, capaz de realizar trabalho e estender a faixa de estabilidade das proteínas. Os resultados podem desafiar partes da visão prevalecente de que a evolução projetou sequências de aminoácidos de modo que o estado funcional da proteína a que pertencem seja termodinamicamente ideal.

"Na presença de acompanhantes, mesmo proteínas termodinamicamente subótimas podem ser capazes de atingir sua forma funcional, facilitando a evolução em sua exploração infinita de possibilidades químicas, "diz De Los Rios.