17ª AULA

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Bibliografia 
•  Lodish H., Baltimore D., Berk A., Zipursky S.L., Matsudaira P., and Darnell J., Molecular Cell Biology, (4ª Ed.), Freeman 
W.H. and Company (USA), Cap 15 (2000). 
•  Garrett R.H., and Grisham C.M., Biochemistry, (3ª Ed.), Thomson, Brooks/Cole, Cap. 9 (2005). 
•  Nelson D.L., and Cox M.M., Lehninger – Principles of Biochemistry (4ª Ed.), Freeman W.H. and Company (USA), Cap. 
11, (2005). 
•  ATPase da classe V: exemplos e funções celulares (vacúolos, lisossomas e osteoclastos) 
•  ATPases da classe F. Exemplos e funções fisiológicas. 
•  ATPases da classe ABC: estrutura, exemplos e funções celulares. Mecanismo de 
funcionamento das ATPases ABC. 
ATPases – Classe V 
Vesículas secretoras 
ATPases – Classe V (e.g., vacúolo) 
Na folha, o excesso de SACAROSE produzido pela fotossíntese (durante o dia) é 
armazenado no vacúolo 
Durante a noite, a SACAROSE é matabolizada no citosol a H2O e CO2 com produção 
de ATP 
Plant cell 
Pirofosfato 
ácido anidro de fosfato 
Porque razão o pH no lúmen do vacúolo atinge 
valores tão baixos? 
Efeito do transporte activo de H+ por ATPases da classe V no 
∆pH e no ∆Ψ através das membranas celulares 
Sem canais para aniões 
•  sistema é electrogénico 
•  pequena alteração no pH interior 
Membrana de lisossomas e vacúolos 
Presença de canais aniónicos 
•  sistema é não-electrogénico 
•  grande alteração no pH interior 
Outro exemplo de ATPases – Classe V 
osteoclasto 
Remodelação do osso – osteoclastos 
H+-ATPases fornecem uma fonte de Ca++ 
para nervos e músculo 
≈ 5% da massa óssea do corpo 
humano sofre remodelação 
Após o “términus” do crescimento, o corpo equilibra a formação de 
novo tecido ósseo por células -OSTEOBLASTOS- com a reabsorção da 
matriz óssea existente pelos OSTEOCLASTOS 
A solução (pH ≈4.0) acídica gerada pela H+-ATPase dissolve a matriz 
óssea 
O osso é uma matriz inorgânica de CaCO3 e hidroxiapatite (fosfato de 
cálcio) 
Osteoclasto — V-ATPases 
Anidrase carbónica 
Membrana Plasmática Apical de Célula Epitelial da Bexiga (ME – réplica de platina da superfície citosólica) 
As protuberâncias representam H+-ATPases (Classe V) compostas por várias subunidades a 
rodear um canal central 
Nas células epiteliais que revestem a bexiga a membrana apical contém H+-ATPases que 
promovem a acidificação da urina 
ATPases – Classe F 
ATP-sintase (função fisiológica normal) 
∆p = µH+/nF = ∆Ψ – 60∆pH 
Fosforilação Oxidativa Mitocondrial	
Prémio Nobel 
Teoria Quimiosmótica 
Reversibilidade da ATPase do tipo F 
Activação da H+-ATPase em resposta à anóxia 
Hipóxia – ATP-sintase reverte para ATPase 
Oligomicina! (células em cultura) 
Isquémia!!! 
ATP Synthase Can Also Function in Reverse to Hydrolyze ATP and Pump H+ 
In addition to use the electrochemical proton gradient to make ATP, the ATP 
synthase can work in reverse: it can use the energy of ATP hydrolysis to pump H+ 
across the inner mitochondrial membrane. It thus acts as a reversible coupling 
device, interconverting electrochemical proton gradient and chemical bond 
energies. 
ATP-sintase (ATPase) – Classe F 
http://www.youtube.com/watch?v=PjdPTY1wHdQ 
ATPases – Classe ABC 
(superfamília) 
  2 domímios ligadores de ATP ligam ATP na reacção de transporte 
  Maior e mais diversa família de transportadores 
2 domínios transmembranares (T); 2 domínios citosólicos (A) 
Domínios T, 6 α-hélices transmembranares, formam uma via através da qual o 
substrato atravessa a membrana e determinam a especificidade da ATPase 
A sequência do domínios A é 30-40% homóloga em todos os membros desta 
superfamília — ORIGEM EVOLUTIVA COMUM 
Glicoproteína 
ATPases – Classe ABC 
1480 aa 1 única cadeia polipeptídica 
Bactérias possuem ATPases ABC que importam nutrientes 
do meio (aa, acúcares, vitaminas, peptídeos) 
  Bactérias Gram(-) (E. coli) importam nutrientes pelas proteínas ABC 
  Utilizam uma proteína solúvel ligadora de substrato, presente no espaço 
 periplasmático 
ATPases induzíveis 
ATPases – Classe ABC 
Descoberta das Proteínas da Superfamília ABC 
Oncologistas: tumores desenvolviam simultaneamente 
resistência a vários anticancerígenos sem relação química. 
Biólogos: células em cultura adquiriam resistência a uma 
substância tóxica (e.g., colquicina) desenvolvendo resistência a 
outros fármacos, tais como a adriamicina, vimblastina, etc. 
As células resistentes expressam abundantemente a proteína 
MDR1 (multidrug-resistance transport protein). 
A maior parte das drogas transportadas pela MDR1 são pequenas 
moléculas hidrofóbicas que difundem do meio de cultura, através da 
membrana plasmática, para o interior da célula. 
O transporte activo para fora das células dessas moléculas pela MDR 
leva a que seja necessária uma concentração de droga muito mais 
elevada no meio externo para matar as células. 
(1989) 
A MECHANISM OF DRUG RESISTANCE"
IS A PUMP AT THE CELL SURFACE"
DRUG"
(MDR1 gene)"
• "170 kDa phosphoglycoprotein "
• "An ATP-Dependent, multidrug efflux pump"
• "Efflux of cytotoxic drugs out of cells inhibited (reversed) "by verapamil, quinidine, 
"reserpine, rapamycin and many other drugs"
O
N
L-Pro
D-Val O
L-Meval
Sar
C
L-Thr
C
L-Pro
D-Val
 
L-T
hr
O
L-Meval
Sar
CH3 CH3
O
NH2
OO
Substratos para a MDR1"
Vinblastine!
Daunorubicin!
Colchicine!
Verapamil!
Taxol!Actinomycin D!
Rapamycin!
Agentes que revertem a resistência às drogas"
A MDR ATPase 
 P-glicoproteína 
•  As células animais possuem um sistema transportador 
destinado a reconhecer substâncias orgânicas 
estranhas ao organismo 
•  Esta ATPase reconhece uma grande variedade de 
moléculas e transporta-as para fora da célula 
utilizando a energia do ATP 
•  A MDR ATPase diminui a eficácia da quimioterapia! 
Papel Fisiológico da P-glicoproteína (MDR1) 
 É expressa abundantemente no fígado, rim e intestino 
Remoção de produtos tóxicos do corpo - bílis, urina, lúmem do intestino 
No processo evolutivo a MDR1 adquiriu a capacidade de transportar compostos 
químicos com estrutura semelhante a estas toxinas 
No processo evolutivo a MDR1 adquiriu a capacidade de transportar 
compostos químicos com estrutura semelhante a estas toxinas 
Tumores (hepatomas) são frequentemente resistentes aos agentes 
quimioterapêuticos – difícil tratamento – expressão aumentada de MDR1.