Bioquímica: Colina Acetiltransferase

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO SULDA BAHIA – UFSB
BACHARELADO INTERDISPLINAR EM SAÚDE
LUCIANA RAVENA COSTA SILVA
COLINA ACETILTRANSFERASE
TEIXEIRA DE FREITAS - BA
NOVEMBRO DE 2015
1.CONHECENDO A COLINA ACETILTRANSFERASE
A enzima selecionada para a realização do trabalho é a Colina acetiltranferase (também conhecida
como ChAT). Sua nomenclatura em inglês é Choline Acetyltransferase, e o seu EC (Enzyme
Classification) é 2.3.1.6. O EC de uma enzima é o seu código de identificação; identifica a que
grupos ela pertence.
EC 2.3.1.6
 
Também podendo ser representada pela sigla ChAT, essa é uma enzima transferase responsável pela
síntese do neurotransmissor acetilcolina. A enzima catalisa a transferência de um grupo acetilo, a
partir de uma coenzima acetil – CoA e da colina, obtendo-se a acetilcolina (esse processo será
descrito mais detalhadamente no tópico Funções). É encontrada em alta concentração nas células
nervosas, localizados no Sistema Nervoso Central (SNC) e no Sistema nervoso periférico (SNP). A
presença da Colina acetiltransferase na célula nervosa a classifica como neurônio “colinérgico”. 
Foi descrita pela primeira vez em 1943 pelo bioquímico alemão David Nachmansohn, que já
estudava há um tempo o processo de condução e utilização das reações químicas, que fornecem
energia nas células de impulso nervoso.
Para obtenção de informações acerca da colina acetiltransferase foram acessados bancos de dados
online, como o Pfam e o Brenda. Para acessar essas informações no Pfam (www.pfam.xfam.org),
segue-se os seguintes passos:
Na HomePage do site, clique na opção “KEYWORD SEARCH” e digite o nome da enzima,
conforme a imagem.
Grupo das Transferases
Grupo das Acetyltranferases
Grupo amino-acyl
A diferenciação da enzima
O site abrirá uma página com uma lista com nome de enzimas, selecione a enzima desejada:
Essa ainda não é a enzima, é a família a qual ela pertence. Ao clicar na família, uma outra página
será aberta e o nome da colina acetiltransferase aparecerá em inglês:
Ao apertar no nome da enzima, será aberta uma página com informações em inglês.
Para achar a colina acetiltransferase no Brenda (www.brenda-enzymes.org), o processo é
semelhante. Ao abrir a HomePage digite o nome da enzima no campo indicado.
A partir disso, será aberta uma página (em inglês) sobre a enzima. Repare que no canto superior
esquerdo há uma lista com tópicos de informações da ChAT.
 
É possível visualizar a enzima no Mapa Metabólico. Ela é parte integrante do grupo dos Lipídeos.
Primeiro um olhar geral sobre a localização dos lipídeos.
Agora, a localização da colina acetiltransferase, indicada pela seta.
GENE:
A colina acetiltransferase (ChAT) é codificada 
pelo gene ChAT, que além da colina 
acetiltranferase, codifica mais uma proteína 
de 27kD, que desempenha um papel 
importante na síntese de acetilcolina.
2.FUNÇÃO E DOENÇAS RELACIONADAS
Como dito anteriormente, a Colina Acetiltransferase é encontrada nas células nervosas; é produzida
no retículo endoplasmático rugoso. Uma vez produzida, segue através dos microtúbulos até o
terminal axonal, onde a síntese da acetilcolina acontece.
Ao chegar na terminação nervosa, uma coenzima chamada Acetil-coenzima A (acetil-CoA) liga-se a
ChAT; posteriormente, a proteína Colina junta-se a essas duas e ocorre a reação química. A colina
liga-se ao acetil, formando a Acetilcolina (Ach), e a coenzima A torna-se um subproduto, livre para
juntar-se a outro etilo.
Reação catalisada pela enzima.
A acetilcolina é um neurotransmissor que atua na parte de processos mentais como memória e
aprendizagem, e na parte de regulação de frequência cardíaca e contração muscular. Estuda-se ainda
a relação existente entre a acetilcolina e a dependência da nicotina.
Conforme dito na seção anterior, a colina acetiltransferase é produzida pelo gene ChAT; esse gene
possui diferentes versões, mas todas podem produzir colina acetiltransferase perfeitamente.
Entretanto, esse gene é sujeito a sofrer alguma mutação que interfere no processo de produção da
enzima. Essas mutações somadas a algumas deficiências observadas na colina acetiltransferase,
pode m correlacionar a doenças como Síndrome de Alzheimer. 
No Brenda, consegue-se uma lista com as doenças relacionadas a enzima. Na lista de tópicos no
canto superior esquerdo, basta clicar na palavra “Disease”, de acordo com a imagem:
Em seguida abre-se uma nova janela com uma listagem dessas doenças e o link para leitura de
resumos de artigos que as relacionam com a enzima.
Uma das disfunções citadas acima é a Síndrome de Alzheimer, definida por Harman (1996) como
distúrbio neurodegenerativo progressivo e de danos irreparáveis. Provoca perda da memória e
diversas disfunções cognitivas. Outra enfermidade cuja correlação é estudada, é a Esclerose Lateral
Amiotrófica (ELA), uma afecção neurodegenerativa, progressiva, que geralmente leva o paciente a
óbito dentro de 3 a 4 anos. (PICON et al, 2002)
Um outro banco de dados onde uma lista de doenças pode ser encontrada é o GeneCards
(www.genecards.org). Uma vez na página inicial, digite o nome da enzima no local indicado.
Após isso, selecione o nome a enzima, que estará em inglês.
Aperte em “Disorders”, conforme indicado pela seta
Então, será exibida uma lista com algumas doenças e artigos relacionando as mesmas com o GENE.
Um exemplo é a Síndrome Miastênica Congênita, considerada uma doença neuromuscular
hereditária que causa deficiências motoras (REED 2002).
3. ESTRUTURA
Para ir mais a fundo no estudo da colina acetiltransferase deve-se conhecer a sua estrutura. Para
isso, existe um site chamado PDBSum que trata da parte estrutural das enzimas. Ao entrar na página
inicial, procure a palavra “Enzymes” no canto esquerdo e clique nela.
Feito isso, digite o nome o EC da enzima no espaço indicado:
Será aberta uma página com informações sobre a ChAT.
Escolha o código 2fy2:
Clique no local evidenciado pela seta, e aparecerá o mapa topológico da colina acetiltransferase.
Como trata-se de uma enzima grande, foi dividida em dois domínios, o “Domin 1” e “Domin 2”.
Clicando sobre o “Domin 1” e “Domin 2”, temos:
Com a visualização do Mapa topológico, precebe-se que a Colina acetiltransferase possui 25
hélices, 16 fitas e 41 laços. 
5. A COLINA ACETILTRANSFERASE NO PYMOL
Para a visualização da ChAT em 3D, pode-se utilizar o programa PyMOL. Essa é a Colina
acetiltransferase no PYMOL:
No canto superior direito clique na letra S e depois em “Sticks” para uma outra forma interessante
de visualização da enzima. O verde é a cadeia principal e o azul e vermelhos são as cadeias laterais:
Clique novamente no S e dessa vez selecione “Cartoon”, onde aparecerão as hélices, fitas e laços:
Para retirar os “sticks” aperte a letra H e selecione “sticks”; depois repita o processo, porém, ao
onvés de selecionar “sticks” selecione “waters” (são pequenas cruzzes vermelhas ao redor da
imagem).e você terá uma visão mais limpa da enzima. 
Agora, com uma visão mais clara, podemos facilmente identificar as hélices (seta branca), as fitas
(seta vermelha) e os laços (seta amarela):
Para saber onde se inicia a molécula, no canto inferior direito aperte S, e aparecerá na parte superior
do palco a sequência de aminoácidos (no caso da ChAT é S):
Selecione a o aa (S) e clique no botão C (sele) e escolha uma cor; observe o início do laço ficará
vermelho; é nesse ponto que a enzima começa:
Para saber o final da enzima o processo é semelhante; arraste a barra e selecione a última letra
(nesse caso L) e repita o processo; o fim da enzima ficarávermelho:
Para mudar o aspecto das hélices vá em “Setting”, depois na opção “Cartoon” e selecione
“Cylindrichal Helices”:
Para alterar a cor da enzima vá em “C”, aperte “Spectrum” e em seguida, em “Rainbown”:
E, por fim, para alterar a cor do palco, vá em “Display”, selecione “Background” e escolha a cor,
nesse caso branco (white):
Esse será o resultado final:
REFERÊNCIAS:
BRENDA. The crompehensive enzyme information system. Disponível em <www.brenda-
enzymes.org>. Acesso em: 18 de novembro de 2015.
GENECARDS. Human gene databases. Disponível em: <www.genecards.org>. Acesso em: 18 de 
novembro de 2015.
HARMAN, Denham. A hypothesis on the pathogenesis of Alzheimer's disease. Annals of the New 
York Academy of Sciences, v. 786, n. 1, p. 152-168, 1996. 
LEICA BIOSYSTEMS. The patology company. Disponível em: 
<http://www.leicabiosystems.com/pt/ihc-ish/reagentes-novocastra/anticorpos-
primarios/detalhes/product/choline-acetyltransferase/>. Acesso em: 18 de novembro de 2015.
PDBSUM. Pictorial database of 3D structures in the protein data bank. Disponível em: 
<https://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/cgi-bin/pdbsum/GetPage.pl?pdbcode=index.html>. 
Acesso em: 16 de novembro de 2015.
PFAM. Disponível em: <www.pfam.xfam.org>. Acesso em: 16 de novembro de 2015.
PICON, Paulo D.; KRUG, Bárbara Corrêa; AMARAL, Karine Medeiros. Esclerose Lateral 
Amiotrófica. 
REED, Umbertina C. Doenças neuromusculares. Jornal de Pediatria, v. 78, n. 1, p. 89-103, 2002.