Com base em projetos genéticos, aminoácidos individuais são montados em longas cadeias de aminoácidos, as proteínas, nas fábricas de proteínas de nossas células, os ribossomos. Cada proteína recém-formada começa com o aminoácido metionina. Este aminoácido muitas vezes é separado novamente durante a síntese de proteínas, assim que a crescente cadeia de aminoácidos deixa a fábrica de proteínas através do “túnel ribossômico”. Nesses casos, a excisão da metionina é essencial para garantir a função posterior das proteínas correspondentes na célula.
As enzimas que causam essa clivagem já são conhecidas. De acordo com sua função, eles são chamados de metionina aminopeptidases (METAPs). Até agora, não estava claro como os METAPs entram em contato com as fábricas de proteínas e, no momento e no lugar certo, provocam a excisão da metionina de proteínas específicas. Os biólogos Elke Deuerling, Martin Gamerdinger e sua equipe da Universidade de Konstanz (Alemanha), juntamente com Nenad Ban e seus colegas da ETH Zurich (Suíça), já lançaram luz sobre o assunto. Os resultados publicados em Ciência show: o acesso dos METAPs às fábricas de proteínas é controlado por um “porteiro ribossômico” chamado NAC (abreviação de “complexo associado ao polipeptídeo nascente”).
Função mais extensa do que anteriormente conhecida
Somente no ano passado (2022), a equipe liderada por Deuerling e Gamerdinger conseguiu elucidar que o NAC desempenha uma importante função de triagem no túnel ribossomal: “Conseguimos mostrar que o NAC fica em frente à saída do túnel como um porteiro. Lá ele controla o transporte de proteínas para o retículo endoplasmático (ER) – a rede de membrana dentro da célula – reunindo especificamente proteína e molécula de transporte (SRP)”, Deuerling resume os resultados do estudo anterior. Em seu novo estudo, os pesquisadores agora mostram que a função de classificação do porteiro é mais extensa e ainda mais significativa do que se sabia anteriormente, e que o NAC também garante a correta excisão de metionina de proteínas nascentes.
Nas proteínas transportadas para o RE, o primeiro aminoácido metionina faz parte de um sinal de transporte. “A excisão de metionina nessas proteínas destruiria o sinal e, assim, impediria seu transporte para a rede de membrana da célula, o que levaria inevitavelmente à morte celular”, explica Gamerdinger. Como esses sinais de transporte são impedidos de serem destruídos por METAPs foi um grande enigma científico que os cientistas de Konstanz e Zurique já resolveram: o porteiro NAC forma um complexo com METAP1 e o ribossomo na saída do túnel ribossômico. Somente dentro desse complexo a enzima pode causar a excisão da metionina das proteínas recém-formadas.
Isso muda assim que uma proteína com um sinal de transporte deixa o túnel ribossômico. As interações entre a sequência de sinal da proteína e o NAC fazem com que o porteiro mude sua própria posição no túnel ribossômico. Como resultado, o METAP1 perde sua ligação ao NAC e, portanto, sua capacidade de clivar a metionina. Com a mudança de posição do gatekeeper, uma nova interface de ligação torna-se acessível para a molécula de transporte SRP. “Esse mecanismo significa que as proteínas sem sequências de sinal podem ser modificadas especificamente pela excisão da metionina. Aquelas, ao contrário, que são transportadas para o retículo endoplasmático, permanecem inalteradas pelo METAP1”, explica Gamerdinger.
O gatekeeper como mediador polivalente?
Os pesquisadores levantam a hipótese de que o NAC pode ter outras funções de mediação semelhantes no túnel ribossomal, assumindo assim o papel de um centro de controle molecular geral. “Existe um grande número de enzimas e moléculas transportadoras que, como METAP1 e SRP, interagem com as proteínas nascentes já durante a síntese protéica. Estudos futuros terão, portanto, de mostrar se o NAC também desempenha um papel na regulação de outros processos vitais para o função de nossas células”, diz Deuerling.