Fundamentos da Biologia Celular - Alberts et al - 2017 - 4 Edicao-188

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Capítulo 4 • Estrutura e função das proteínas 161
aprender mais como as proteínas e enzimas exploram suas conformações únicas 
para desempenhar suas funções biológicas, nossa capacidade de produzir novas 
proteínas com funções úteis só tende a evoluir.
Obviamente, para sermos capazes de estudar a atividade de proteínas mo-
dificadas em organismos vivos – e sermos beneficiados por ela –, o DNA que 
codifica essas proteínas deve ser introduzido nas células de alguma maneira. No-
vamente, graças às técnicas de engenharia genética, somos capazes de realizar 
essa tarefa. Discutimos esses métodos em mais detalhes no Capítulo 10.
A relação evolutiva entre proteínas ajuda a 
predizer a sua estrutura e função
Foi feito um enorme progresso no conhecimento da estrutura e da função de proteí-
nas nos últimos 150 anos (ver Tabela 4-2, p. 159). Esses avanços são fruto de déca-
das de pesquisas no isolamento de proteínas, desenvolvidas com o trabalho incan-
sável de cientistas sobre proteínas, ou sobre famílias de proteínas, algumas vezes 
ao longo de toda a sua carreira. No futuro, no entanto, mais e mais estudos acerca 
da conformação e atividade de proteínas poderão ser realizados em grande escala.
A evolução da capacidade de sequenciamento rápido de genomas comple-
tos, e o desenvolvimento de métodos como a espectrometria de massas, am-
pliaram a capacidade de determinação de sequências de aminoácidos para um 
gigantesco número de proteínas. Milhões de sequências únicas de proteínas para 
milhares de espécies distintas estão disponíveis em bancos de dados públicos, e 
espera-se que o número de dados dobre a cada dois anos. A comparação de se-
quências de aminoácidos de todas essas proteínas revela que a maioria pertence 
a famílias de proteínas que compartilham “padrões de sequências” específicos – 
sequências de aminoácidos que se enovelam em domínios distintos. Em algumas 
dessas famílias, as proteínas contêm apenas um único domínio estrutural. Em 
outras, as proteínas possuem múltiplos domínios organizados em combinações 
inéditas (Figura 4-51).
Embora o número de famílias com múltiplos domínios esteja crescendo ra-
pidamente, a descoberta de novos domínios parece estar diminuindo. Essa dimi-
nuição sugere que a grande maioria das proteínas pode apresentar um número 
limitado de domínios estruturais – talvez algo em torno de 10.000 a 20.000. Para 
diversas famílias compostas por um único domínio, a estrutura de pelo menos 
um membro da família é conhecida. O conhecimento da estrutura de um dos 
membros da família permite algumas inferências acerca das estruturas dos de-
mais membros. Por essa razão, quase três quartos de todas as proteínas pre-
sentes nos bancos de dados possuem alguma informação estrutural disponível 
(Animação 4.13).
Objetivos futuros incluem o desenvolvimento da capacidade de deduzir a es-
trutura de uma proteína a partir da sua sequência de aminoácidos e obter informa-
ções acerca de sua função. Estamos perto de sermos capazes de predizer a estru-
tura de uma proteína a partir de informações da sua sequência, mas ainda há um 
longo caminho a percorrer. Predições acerca do funcionamento de uma proteína 
individual, como parte de um complexo, ou como parte de uma via metabólica da 
célula, são mais difíceis. No entanto, conforme nos aproximamos destas respostas, 
mais perto estaremos de compreender as bases fundamentais da vida.
(A) Famílias de proteínas compostas por
 um único domínio
(B) Família de proteínas compostas por
 dois domínios 
Família 1 Família 2
Figura 4-50 Companhias de biotecno-
logia produzem grandes quantidades 
de proteínas de aplicação prática. 
Na fotografia, são mostrados os fermenta-
dores utilizados para o crescimento de célu-
las necessárias à produção de proteínas em 
grande escala. (Cortesia de Bioengineering 
AG, Suíça.)
Figura 4-51 A maioria das proteínas pertence a famílias relacionadas estru-
turalmente. (A) Mais de dois terços de todas as proteínas bem caracterizadas 
contêm um único domínio estrutural. Os membros destas famílias de um único 
domínio podem apresentar diferentes sequências de aminoácidos, mas se 
enovelam em uma conformação similar. (B) Durante a evolução, domínios estru-
turais foram combinados de diferentes maneiras para dar origem às famílias de 
múltiplos domínios. Quase toda a originalidade na estrutura de uma proteína é 
derivada do modo como esses domínios estão organizados. O número de famí-
lias de múltiplos domínios adicionado aos bancos de dados ainda está aumen-
tando rapidamente, ao contrário do número de famílias de único domínio.
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