Muitas biomoléculas vêm em duas versões que são a imagem espelhada uma da outra, como uma mão esquerda e uma mão direita. As células geralmente usam a versão esquerda dos aminoácidos para produzir proteínas, e os mecanismos de aceitação foram pensados ​​para compartilhar essa preferência. Cientistas da Universidade de Groningen mostraram agora que uma proteína de transporte procariótica pode transportar ambas as versões do aminoácido aspartato com igual eficiência. Uma análise detalhada da estrutura do transportador mostra por que isso acontece. Os resultados foram publicados na revista eLife em 24 de abril.

A "lateralidade" da vida é conhecida há mais de um século. Muitas moléculas orgânicas são produzidas em duas versões que têm a mesma fórmula química e conectividade entre os átomos, mas são estruturalmente a imagem espelhada uma da outra. Durante a evolução, a versão para canhotos (L) foi selecionada para algumas moléculas, enquanto para outros a imagem espelhada (D) é usada. Este é um problema na fabricação de medicamentos, onde às vezes apenas uma versão é eficaz e a outra versão pode causar efeitos colaterais graves.

Contra as expectativas

"Os organismos vivos usam L-aminoácidos na produção de proteínas, mas eles ocasionalmente usam D-aminoácidos, por exemplo, nas paredes das células bacterianas, "explica o professor de bioquímica Dirk Slotboom da Universidade de Groningen. O sistema nervoso central dos mamíferos tem uma proteína de transporte para o neurotransmissor L-glutamato, que também pode transportar o aminoácido aspartato." aspartato. "

Isso vai contra as expectativas. Uma vez que os L-aminoácidos são os compostos funcionalmente ativos, faria sentido que as proteínas de transporte selecionassem apenas uma "mão". Slotboom:"Isso decorre da diferença na estrutura. O reconhecimento por um transportador requer que a estrutura da molécula se encaixe no local de ligação." E assim como não é possível colocar sua mão esquerda em uma luva destra, a ligação de D-aminoácidos a uma proteína de transporte que evoluiu para aceitar L-aminoácidos é impossível.

Afinidade

Nenhum estudo real mecanicista ou estrutural foi realizado até agora para explicar por que o transportador do sistema nervoso central parece desafiar essa lógica. Portanto, Slotboom, junto com seu colega Albert Guskov, Professor Assistente e Chefe do Laboratório de Cristalografia de Raios-X Biomolecular, decidiu abordar esta questão. Sua pesquisadora de pós-doutorado Valentina Arkhipova realizou uma análise estrutural da proteína de transporte, enquanto Ph.D. o aluno Gianluca Trinco realizou estudos funcionais. Para seus experimentos, eles usaram a proteína de transporte homóloga encontrada em microrganismos, que tem um local de ligação que é quase idêntico ao do transportador de mamífero.

Trinco descobriu que o L-aspartato e o D-aspartato foram transportados da mesma maneira, alimentado pela translocação de três íons de sódio. "Além disso, a afinidade para ambos os substratos também é semelhante, ", diz ele. Arkhipova estudou a estrutura do sítio de ligação com o L- ou D-aspartato anexado. Ela observou que o D-aspartato foi acomodado com apenas pequenos rearranjos da estrutura:" A chave é que há espaço suficiente para a geometria D-aspartato diferente para se ligar. O local de ligação não é como uma luva, mas mais como uma luva. "

Neurotransmissor

Em microrganismos, a proteína transporta apenas aspartato, que as células podem usar para construir proteínas e também usar como combustível ou como fonte de nitrogênio. Em mamíferos, a proteína homóloga transporta glutamato no sistema nervoso central, onde o aminoácido é usado como neurotransmissor. A proteína de transporte remove o L-glutamato da fenda sináptica, a parte onde um impulso nervoso é passado para outro neurônio.

Há indicações de que o aspartato também pode atuar como neurotransmissor. "Se fosse esse o caso, tanto o L- quanto o D-aspartato podem desempenhar esta função, "diz Slotboom." A afinidade para os dois tipos de aspartato é muito alta. Isso pode apontar para uma função específica e sugere que o D-aspartato também é usado para algo. "Curiosamente, O D-glutamato não é aceito pelo transportador. Novamente, isso parece ser uma questão de espaço:o glutamato tem um grupo metileno extra em comparação com o aspartato. "E no D-glutamato, que o metileno provavelmente causa um choque com o local de ligação. "Não se encaixa, nem mesmo em uma luva.