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3.9:

Fibrilas Amiloides

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Molecular Biology
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Amyloid Fibrils

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Proteínas se dobram em estruturas energicamente favoráveis com seus aminoácidos hidrófobos no interior, e seus aminoácidos carregados e polares no exterior. Algumas proteínas se dobram facilmente por si mesmas, mas muitas são guiadas para dobrar corretamente por proteínas chamadas chaperones. Às vezes as proteínas dobram em formas incorretas, muitas vezes referido como proteínas mal dobradas, que são degradadas pelo proteassoma.A supervisão celular inadequada, tal como chaperones não funcionais ou proteassoma devido ao envelhecimento ou à doença, pode fazer com que proteínas permaneçam em formas anormais. Mutações podem causar proteína mal dobradas se a forma original da proteína se tornar menos favorável. Fatores extrínsecos tais como mudanças físicas ou químicas no citoplasma forcem proteínas devidamente dobradas em novas estruturas adequadas para o novo ambiente.Qualquer que seja os mecanismos, de desdobramentos incorretos podem expor segmentos hidrófobos curtos de uma proteína, fazendo com que se torne insolúvel na água. Alguns destes segmentos hidrófobos que normalmente dobram em hélices alfa podem se montar em folhas beta. Centenas de folhas beta e proteínas mal dobradas idênticas formam ligações hidrogénio e se empilham para formar filamentos longos.Duas pilhas empacotadas de folhas beta próximas associam-se para formar um filamento beta cruzado. Nesta estrutura, as folhas beta individuais estão perpendiculares ao eixo central. Estes filamentos podem se agregar para formar fibrilas amiloides.O acúmulo de fibrilas amiloides tem sido observado em certas condições neurodegenerativas, como nas doenças de Alzheimer e Parkinson. Doenças de príons, tais como a doença de Creutzfeldt-Jacob em seres humanos e na encefalopatia espongiforme bovina vulgarmente conhecida como a doença da vaca louca envolveu também a formação 00:02:01.320 00:02 03.930 de fibrilas amiloides. Uma proteína príon particular, PRP, é uma proteína de membrana neural.As PRPs mal dobradas podem converter PRPs normais em formas anormais. Todas as PRPs eventualmente assumem a estrutura aberrante. As PRPs mal dobradas contêm folhas beta, e assim tendem a agregar e formar fibrilas amiloides.Esta forma transmissível da formação do amiloide é associada com neuro degeneração fatal. No entanto, nem todas as fibras amiloides são prejudiciais. Algumas bactérias usam fibrilas amiloides em suas superfícies para criar biofilmes protetores.Além disso, as eucariotas constroem fibrilas amiloides reversíveis para embalar e armazenar proteínas secretoras até que a célula precise de liberá-las. Compreender estes amiloides reversíveis pode nos ajudar a desenvolver tratamentos para amiloides irreversíveis agregados.

3.9:

Fibrilas Amiloides

As fibrilas amilóides são agregados de proteínas mal dobradas.  Na maioria das circunstâncias, proteínas mal dobradas são voltadas a dobrar por proteínas chaperonas ou degradadas pelo proteossoma. No entanto, no caso de uma mutação ou doença, essas proteínas podem acumular-se para formar grandes aglomerados e muitas vezes juntarem-se para formar fibras alongadas, chamadas fibrilas. 

Depósitos amilóides foram observados já em 1639 no fígado e no baço.   Em 1854, Rudolph Virchow realizou coloração de iodo, normalmente utilizada para identificar celulose, e concluiu que o depósito era algum tipo de hidrato de carbono. Ele nomeou os depósitos amilóides com base na palavra Grega amylon e do Latim amylum para o amido. Embora Friedrich e Kekule tenham descoberto que os agregados eram principalmente proteínas, poucos anos depois, em 1859, o termo incorreto continua a ser utilizado.  Originalmente, pensava-se que as fibrilas formavam-se apenas fora das células, mas mais recentemente, demonstrou-se que a amilóide perturba as funções intracelulares.

Os distúrbios amilóides estão associados a diferentes agregados proteicos. Apesar das diferenças nas sequências de aminoácidos e estruturas das proteínas causadoras da doença, uma característica das fibras amilóides são pilhas de folhas β. A formação dessas fibrilas insolúveis a partir de proteínas solúveis ocorre através da produção de um intermediário parcialmente desdobrado. Este intermediário é termodinamicamente desfavorável e progride rapidamente para um polímero estável.

As fibrilas e outros agregados, como as placas, são características de doenças como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson. No entanto, o mecanismo exato de neurodegeneração e se as fibrilas são a causa ou um sintoma ainda está a ser debatido. Outras doenças associadas a fibrilas amilóides são doenças de priões, um grupo de doenças neurodegenerativas fatais que se sabe que afectam animais e humanos. São também conhecidas como encefalopatias espongiformes transmissíveis (EET). Estes distúrbios podem surgir espontaneamente por meio de uma mutação herdada e podem ser transmitidos a outros por meio de infeção. Um exemplo típico de doença de priões é a encefalopatia espongiforme bovina, também conhecida como doença das vacas loucas, uma doença neurodegenerativa em gado. Esta doença pode ser transmitida aos seres humanos que consomem a carne infetada, em que se chama doença de Creutzfeldt-Jakob.

Suggested Reading

  1. Reynaud, E. Protein Misfolding and Degenerative Diseases. Nature Education (2010), 3(9):28
  2. Chiti F, Dobson CM. Protein Misfolding, Amyloid Formation, and Human Disease: A Summary of Progress Over the Last Decade. Annu Rev Biochem. (2017);86 27-68.
  3. Cobb, N. J., & Surewicz, W. K. (2009). Prion diseases and their biochemical mechanisms. Biochemistry, 48(12), 2574–2585. https://doi.org/10.1021/bi900108v
  4. Rambaran, R. N., & Serpell, L. C. (2008). Amyloid fibrils: abnormal protein assembly. Prion, 2(3), 112–117. https://doi.org/10.4161/pri.2.3.7488