Estrutura do flagelo bacteriano reforça o caso do design

Flagelo de um bactéria Gram-negativa (Lady of Hats em Wikimedia Commons)
Clique para ampliar

por Fazale Rana

18 de maio de 2011

O lado da família da minha mãe é alemão da Rússia. Atraída pela cultura russa, minha mãe adorava colecionar bonecas babushka {ou matrioshka}. Quando ela se mudou para uma casa menor, alguns anos atrás, acabamos herdando a coleção dela.

Babushka/matrioshka (foto de Fanghong em Wikimedia Commons - CC BY-SA 3.0)

Cientistas descobriram recentemente o equivalente bioquímico das bonecas russas. Eles demonstraram que o complexo proteico que desempenha um papel na montagem das estruturas externas do flagelo bacteriano é um análogo estrutural e funcional do motor biomolecular F₁-F₀ ATP sintase. [1] Durante o processo de montagem, o chamado aparelho de exportação é alojado dentro do flagelo — um motor rotativo dentro de um motor rotativo.

Este trabalho não apenas fascina os bioquímicos (que podem ou não ser atraídos pela cultura russa), mas também amplia o caso do design inteligente.

O Flagelo Bacteriano

Flagelo bacteriano (imagem de Reasons to Believe)

Conforme discutido anteriormente, mais de 40 tipos diferentes de proteínas compõem o flagelo bacteriano. Essas biomoléculas funcionam em conjunto como um motor rotativo literal cujos componentes incluem um rotor, estator, eixo de transmissão, bucha, junta universal e hélice. O flagelo bacteriano é essencialmente um motor elétrico de tamanho molecular (o fluxo de íons de hidrogênio carregados positivamente através das proteínas motoras localizadas na membrana interna bacteriana alimenta a rotação do flagelo) diretamente análogo aos motores rotativos feitos pelo homem.

A Fabricação do Flagelo Bacteriano

No meu livro The Cell's Design (O design da célula) e no artigo da semana passada, eu destaco que a produção do flagelo bacteriano se assemelha a um processo de fabricação bem orquestrado. Ele garante que as proteínas adequadas estejam presentes no momento adequado durante a montagem. (Dê uma olhada no vídeo abaixo para uma boa visão geral da montagem do flagelo. {Veja também outros vídeos  relacionados à estrutura do flagelo bacteriano aqui.})

A produção começa com a montagem do componente do corpo basal do flagelo, consistindo do rotor e do estator. O eixo de transmissão em forma de haste, buchas, junta universal e chicote flagelar são montados sequencialmente do corpo basal para fora. Para afetar a montagem, proteínas são levadas ao corpo basal e então transportadas através de seu canal central para formar o eixo de transmissão. As buchas são montadas de forma semelhante. Mas além de passar pelo canal central do corpo basal, as proteínas da bucha também passam pelo interior oco do eixo de transmissão, e assim por diante até que todo o flagelo seja montado.

O aparelho de exportação, um complexo proteico posicionado abaixo do corpo basal, controla o processo de transporte. Uma equipe de biocientistas do Japão descobriu recentemente que a arquitetura do aparelho de exportação é quase idêntica à da ATP sintase F₁-F₀.

F₁-F₀ ATP Sintase

Cam = came / Stator = estator / Turbine = turbina / F₀ Channel = Canal F₀
Imagem de Reasons to Believe

Como eu aponto em The Cell's Design e em um artigo anterior, este motor rotativo consiste em dois componentes: F₁ e F₀ e F₀. A porção F₁ do complexo se estende acima da superfície da membrana celular. Parte do componente F₁ corresponde literalmente a uma turbina de motor. A turbina interage com o "rotor". O fluxo de íons de hidrogênio carregados positivamente (ou em alguns casos, íons de sódio) através do componente F₀ embutido na membrana celular aciona a rotação do rotor. Uma estrutura de proteína em forma de haste também se estende acima da superfície da membrana e serve como um estator. Esta haste de proteína interage com a turbina, mantendo-a estacionária enquanto o rotor gira.

Motores Biomoleculares e o Caso do Design Inteligente

Em The Cell's Design, argumento que a grande semelhança entre máquinas feitas pelo homem e motores moleculares, como o flagelo bacteriano e a ATP sintase F₁-F₀, revigora o Argumento de relojoeiro de Paley e, ao fazê-lo, ajuda a defender a ideia de que a vida deriva do trabalho de um Criador.

À luz dessa semelhança, é provocativo pensar que o aparelho de exportação aninhado dentro da estrutura do flagelo bacteriano é mais um motor rotativo, um sistema estrutural e mecanicamente semelhante à ATP sintase F₁-F₀. (E não para por aí. Como discuti algumas semanas atrás, aninhado com a estrutura da ATP sintase F₁-F₀ está um motor browniano).

Por Que a Semelhança?

Os cientistas que descobriram a similaridade entre o aparelho de exportação e a ATP sintase F₁-F₀ especularam que os dois motores devem compartilhar uma origem evolutiva comum. A única base para essa especulação é a similaridade estrutural e mecanicista dos motores. Se não fosse por essa similaridade, não haveria razão para pensar que o aparelho de exportação e a ATP sintase F₁-F₀ evoluíram de um complexo de proteínas ancestral comum.

No entanto, se a química da vida deriva do trabalho de um Criador — como indicado pela similaridade estrutural e operacional entre os motores moleculares e as máquinas feitas pelo homem — não é surpreendente que complexos de proteínas como o aparelho de exportação e a ATP sintase F₁-F₀ compartilhem elementos de design comuns. Não é incomum que designers humanos usem os mesmos designs repetidamente. Na verdade, é uma maneira altamente eficiente de criar.

Em outras palavras, o design comum do aparelho de exportação e da ATP sintase F₁-F₀ aumenta ainda mais a pilha de evidências de um Criador.

Notas de Fim

1. Tatsuya Ibuki et al., “Common Architecture of the Flagellar Type III Protein Export Apparatus and F- and V-Type ATPases”, Nature Structural & Molecular Biology 18 (2011): 277–82.

________________________

Traduzido de Bacterial Flagellum Structure Stacks the Case for Intelligent Design (RTB)

Etiquetas:

bioquímica - argumento a partir do design - biomáquina, biomaquinaria na/da célula, nos micróbios