Características, função e montagem de porinas

As Porinas Eles são um tipo de proteína de membrana abrangente que permite a disseminação de vários tipos de moléculas de tamanho médio. Eles são encontrados nas membranas externas de bactérias Gram -negativas (como em E. coli) e mitocôndrias e cloroplastos. Essas proteínas transmembranais transferem completamente as membranas e sua estrutura é formada por folhas β.

Ao contrário das proteínas transportadoras, as porinas são proteínas do canal, ou seja, formam canais ou poros abertos que atravessam a membrana onde está localizado, permitindo a difusão livre de moléculas com tamanho e carregamento apropriados.

Fonte: In: Usuário: Zephyris [CC BY-SA 3.0 (http: // criativecommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/]]

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Caracteristicas

As porinas são proteínas que criam canais transmembranos e, diferentemente da maioria das proteínas que cruzam uma membrana, a parte que cruza esta membrana é constituída por folhas β em vez da hélice α.

Essas proteínas abrangentes da membrana podem não ter uma seletividade em relação às moléculas que passarão por elas ou podem apresentar certos graus de tamanho e seletividade de carga. Eles também podem permitir a passagem de moléculas menores do que um determinado tamanho.

A região polar da cadeia de porina está dentro de cobrindo o canal aquoso, enquanto a porção apolar é projetada fora do barril, interagindo com a região hidrofóbica da bicamada lipídica da membrana.

A difusão através dos canais formados por essas proteínas se deve a um gradiente de concentração da molécula ou substância que atravessa a membrana e é uma difusão passiva, ou seja, não requer energia metabólica para o movimento da substância.

Essa difusão é controlada por mecanismos específicos que podem abrir ou fechar o canal e podem ser inibidos por vários compostos.

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Estrutura

No final da década de 1980, através da cristalografia em raio x, a estrutura atômica de uma porina foi determinada pela primeira vez, correspondendo à membrana celular de Rhodobacter capsulatus que é uma bactéria fotossintética.

Esta porina consiste em um aparador, onde cada monômero forma um barril β com 16 folhas β que são roladas juntas, formando uma estrutura cilíndrica capaz de atravessar a membrana e que contém um poro cheio de água dentro.

Vários tipos de porinas foram descritos desde então, células procarióticas e eucarióticas. Todos eles consistem em folhas β ligadas que formam uma estrutura de barril β e uma água cheia de água que pode medir entre 0,6 e 3Nm de diâmetro.

Nas mitocôndrias, as porinas consistem em 19 folhas β que dobraram um ao outro o barril β.

Em muitas bactérias, as porinas são compostas entre 16 e 18 folhas β anti-paralelas que formam um barril β, apresentando ligações de hidrogênio entre as moléculas próximas ao longo da cadeia.

Função

As porinas das bactérias e as membranas das mitocôndrias e cloroplastos são funcionalmente semelhantes, operando de maneira semelhante, devido à sua semelhança em termos das dimensões dos poros, estrutura atômica e propriedades de difusão passiva.

A largura do canal da porina é definida pelo alinhamento de polipeptídeos na parede interna da estrutura, permitindo restringir o tamanho das moléculas que passarão por eles.

A semelhança dessas estruturas reforça a teoria endossimbiótica, segundo a qual as mitocôndrias das células eucarióticas provêm de um organismo procariótico que foi fagociado por um precursor da célula eucariótica.

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Em eucariotos

Nas células eucarióticas, eles são encontrados nas membranas externas das mitocôndrias e plastídeos. Porinas encontradas no plástico foram muito pouco estudadas.

No caso das mitocôndrias, eles são conhecidos como porinas mitocondriais ou canais aniônicos dependentes de tensão (VDAC). São canais amplos com um diâmetro aproximado de 3 nm que compõem o maior constituinte de proteínas em membranas externas. Eles representam cerca de 30% da proteína total nesta membrana.

Gerar permeabilidade às moléculas sem carga de até 5000 Da. Porinas mitocondriais permitem a passagem em direção ao espaço intermembranar de pequenas moléculas, íons e metabólitos.

As moléculas e íons que cruzam o espaço intermembranal não passam pela membrana mitocondrial interna, pois possui maior impermeabilidade. Portanto, o espaço entre as duas membranas é carregado com pequenas moléculas e íons, sendo semelhante ao citoplasma.

Em procariontes

Nas bactérias negativas Gram, uma membrana externa permite que eles se isolem do meio ambiente como uma medida de proteção. Esta membrana contém permeável aos nutrientes exigidos por bactérias.

Você pode encontrar cerca de 100.000 porinas na membrana de uma célula procariótica, representando cerca de 70% das proteínas totais nessa estrutura.

Nas bactérias intestinais, a membrana externa representa proteção contra agentes nocivos externos, como antibióticos, sais biliares e proteases.

As porinas garantem a captura e a eliminação de pequenas moléculas hidrofílicas, permitindo assim que a célula obtenha nutrientes necessários para o funcionamento adequado e pode ser liberada de resíduos de resíduos. Em E. coli, Porinas permitem a passagem de dissacarídeos, fosfatos e outras pequenas moléculas.

Montagem das porinas em eucariotos e procariotos

As porinas mitocondriais são importadas para mitocôndrias por um complexo proteico chamado Tom (translocase externa da membrana mitocondrial) e são inseridas pelo complexo SAM (maquinaria de classificação e montagem de proteínas).

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Muitos estudos descreveram como algumas proteínas externas da membrana de bactérias são importadas para mitocôndrias celulares eucarióticas por um mecanismo gerenciado pelos complexos TOM e SAM, indicando que esse processo de inserção foi preservado entre os dois sistemas.

Nas bactérias, as porinas são inseridas por um complexo que possui a maquinaria de montagem de barris β chamada BAM. Este complexo consiste em cinco proteínas, quatro das quais são lipoproteínas.

Embora o processo de inserção de porinas e suas estruturas seja semelhante entre células eucarióticas e procariontes, uma diferença notável é que, em procariontes, para a inserção dessas estruturas, a presença de lipoproteínas é necessária.

Por outro lado, sua montagem em membranas externas mitocondriais depende da presença de duas proteínas acessórias do complexo SAM: proteínas SAM35 e SAM36.

Referências

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