30% de ineficiência definidos já em projeto

Imagem gerada por IA (acervo de Lexica)

por Fazale Rana

1º de abril de 2001

As células usam um processo altamente desperdiçador ao produzir proteínas.

Cerca de 30 por cento de todas as proteínas recém-sintetizadas devem ser degradadas (quebradas) pela célula imediatamente após a formação porque são feitas de forma inadequada. [1] Superficialmente, esta descoberta parece desafiar a noção de que um Designer Inteligente é responsável pela química da vida, mas um exame mais detalhado revela um propósito específico para a “ineficiência” da síntese de proteínas. [2-4]

Qualquer pessoa com experiência em fabricação concordaria que um processo de produção com uma taxa de defeito de 30 por cento precisa de muitas melhorias. No entanto, o processo aparentemente desperdiçador de síntese de proteínas, na verdade, desempenha um papel crítico na capacidade do sistema imunológico de responder rapidamente a infecções virais. Sem essa taxa de defeito de 30 por cento, infecções virais como o resfriado comum poderiam ser muito mais graves.

Uma rápida revisão da bioquímica básica ajudará a demonstrar como a produção ineficiente de proteínas beneficia a resposta imune. [5] Para iniciar o processo de produção de proteínas, uma molécula de RNA mensageiro carrega informações de um gene em uma das fitas de DNA para uma estrutura na célula chamada ribossomo. Esses ribossomos ajudam a montar cadeias de proteínas ligando pequenas moléculas de subunidades, chamadas aminoácidos. Cada uma das inúmeras proteínas encontradas dentro da célula possui uma sequência única retirada de um conjunto de vinte aminoácidos diferentes. As propriedades físicas e químicas da sequência de aminoácidos determinam como a cadeia de proteínas se dobra para formar sua estrutura tridimensional. Moléculas de proteínas chamadas chaperonas geralmente desempenham um papel fundamental em auxiliar o dobramento da cadeia de proteínas. A arquitetura tridimensional de uma proteína determina seu papel funcional ou estrutural dentro da célula.

Após as proteínas terem sobrevivido à sua utilidade para a célula ou terem sido danificadas no processo de execução de sua função celular, elas são degradadas. Após a degradação, os aminoácidos da proteína são liberados e, portanto, ficam disponíveis para uso na produção de novas proteínas.

O processo de degradação de qualquer proteína (incluindo aquelas feitas defeituosamente) usa pequenos fragmentos da proteína para comunicar ao sistema imunológico do corpo o que está acontecendo dentro da célula. A célula usa uma montagem complexa de moléculas chamada complexo principal de histocompatibilidade (MHC, do inglês major histocompatibility complex) de classe I para transportar o fragmento para a superfície da célula, onde é apresentado ao sistema imunológico. [6, 7]

No caso de células infectadas por vírus, o DNA viral assume o maquinário celular e produz proteínas virais. Antes de estudos recentes, especialistas pensavam que apenas proteínas virais que residiam na célula por algum tempo eram degradadas e apresentadas ao sistema imunológico por meio do MHC de classe I. Essa compreensão do processo criou um dilema para os pesquisadores, porque se a célula esperasse até o início da infecção viral para se comunicar com o sistema imunológico, o corpo não poderia responder à infecção antes que a invasão viral progredisse demais.

Aqui entram as descobertas. [8, 9] Acontece que 30 por cento das proteínas virais também são produzidas de forma inadequada e degradadas imediatamente com o restante das proteínas defeituosas da célula. Fragmentos da proteína viral são então incorporados ao MHC de classe I e o sistema imunológico é rapidamente alertado sobre a presença de partículas virais dentro da célula.

Esta nova descoberta revela que o alto nível de proteínas defeituosas produzidas pela célula é necessário para permitir uma resposta imune altamente eficiente à infecção viral. Há um design elegante na ineficiência da síntese de proteínas. Esta descoberta ensina uma lição importante sobre as chamadas imperfeições na natureza. Sem exceção, uma melhor compreensão de um sistema "mal" projetado e uma visualização adequada do sistema a partir de um contexto mais amplo invariavelmente revelam a perfeição que aponta para um Designer Inteligente.

Notas de Fim

1. Ulrich Schubert et al., “Rapid Degradation of a Large Fraction of Newly Synthesized Proteins by Proteasomes”, Nature 404 (2000), 770-74.
2. Hansjörg Schild e Hans-Georg Rammensee, “Perfect Use of Imperfection”, Nature 404 (2000), 709-10.
3. J. Travis, “Trashed Proteins May Help Immune System”, Science News 157 (2000): 245.
4. Eric A. J. Reits et al., “The Major Substrates for TAP in vivo are Derived from Newly Synthesized Proteins”, Nature 404 (2000), 774-78.
5. Harvey Lodish et al., Molecular Cell Biology, 4 ed. (New York: Freeman, 2000), 51-63.
6. Eric Palmer e Peter Cresswell, “Mechanisms of MHC Class-I Restricted Antigen Processing”, Annual Review of Immunology 16 (1998): 323-58.
7. Kenneth L. Rock e Alfred L. Goldberg, “Degradation of Cell Proteins and the Generation of MHC Class-I Presented Peptides”, Annual Review of Immunology 17 (1999): 739-79.
8. Schubert et al., 770-74.
9. Reits et al., 774-78.

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Traduzido de 30% Inefficiency by Design (RTB)

Etiquetas:

argumento a partir do design - bioquímica - sistema biológico de defesa - proteção contra doenças, enfermidades