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Proteínas em
Exibição -
Hemoglobina
Recombinante rHb 1.2
Fernanda Miyuki Yamada - 11056111
Patrícia Moniz de Arruda - 11000311
Turma A1 - Matutino
Justificativa do Interesse na
Hemoglobina recombinante
• A hemoglobina recombinante pode ser usada
pura em transfusões de sangue, como
substituta às hemácias. Ela possui a
capacidade de se ligar ao oxigênio de forma
semelhante à hemoglobina humana comum.
• Pode ser obtida através de bactérias e de
plantas modificadas geneticamente, ou seja,
não é necessário sangue humano para sua
obtenção, evitando-se a transmissão de
agentes infecciosos.
• A tecnologia recombinante também é utilizada
para a obtenção de uma hemoglobina mutante
com afinidade alterada para o óxido nítrico,
que evite a vasoconstrição ou a hipertenção.
Estrutura da Hemoglobina Humana
Descrição Geral das Moléculas de
Hemoglobina • Organismo de origem: a hemoglobina
recombinante humana é obtida artificialmente a
partir de moléculas de hemoglobina humana
naturais. Outros tipos de hemoglobina
recombinante podem ter origem em outros
organismos.
• Papel fisiológico: transporte, através do sangue,
de oxigênio dos pulmões para os tecidos e de
gás carbônico dos tecidos para os pulmões.
• Quando uma molécula de hemoglobina está
ligada a oxigênio, ela é chamada oxi-
hemoglobina (HbO2). Se estiver ligada a
monóxido de carbono, é chamada carboxi-
hemoglobina (HbCO) e, caso não esteja ligada a
nenhuma substância, é chamada desoxi-
hemoglobina (RHb). Hemoglobina não ligada ao oxigênio
(reduzida) e ligada
Descrição da Estrutura • A hemoglobina é composta por quatro cadeias
polipeptídicas: duas cadeias alfa e duas beta, cada
uma com um grupo heme em forma de anel,
contendo um átomo de ferro.
• Durante o transporte no organismo, o oxigênio se
liga reversivelmente aos átomos de ferro
(aumentando sua solubilidade efetiva no sangue),
indo para os tecidos.
• Problema com hemoglobina defeituosa: Quando a
variação da sequência de aminoácidos da cadeia é
muito grande, podem surgir doenças, como a
hemoglobina falciforme, em que a hemoglobina tem
o glutamato 6 da cadeia beta trocado por valina,
produzindo fibras rígidas no interior das hemácias,
deixando-as deformadas e suscetíveis à ruptura. Hemoglobina com Mutação
Descrição da Estrutura
• Há três tipos de hemoglobina recombinante
humana: rHb1.0, rHb1.1 e rHb1.2, com
características semelhantes às da
hemoglobina natural. A deoxy rHb1.2 possui
duas cadeias de glicina, localizadas entre os
grupos N e C terminais das cadeias alfa em
sua forma cristalina.
• A hemoglobina modificada é obtida por
eliminação ou substituição das cisteínas
nativas e pela introdução de dois resíduos
de cisteína não nativos. A ausência das
cisteínas nativas impede a formação de
ligações dissulfureto durante o
enovelamento e a polimerização da proteína.
A ligação cruzada entre tetrâmeros surge
através das cisteínas não nativas.
Deoxy rHb1.2
Relação da Estrutura com o Papel
Biológico
• A figura a seguir mostra a ligação do oxigênio em duas estruturas da
hemoglobina humana. O grupo heme é visto de lado, com o átomo de
ferro em amarelo. É possível ver a histidina atingindo o lado inferior para
se ligar ao átomo de ferro. Este, por sua vez, puxa a histidina, o que
ocasiona o deslocamento de toda a cadeia da proteína, transmitindo as
mudanças ao longo da proteína, causando finalmente a grande mudança
na forma que modifica a força de ligação dos grupos vizinhos.
Relação da Estrutura com o Papel
Biológico
• A hemoglobina também pode se ligar e
transportar outras moléculas, como o óxido
nítrico e monóxido de carbono.
• Contribui para a regulação da pressão
arterial através da distribuição de óxido
nítrico pelo do sangue, que se liga a resíduos
de cisteína específicos na hemoglobina e
também aos ferros nos grupos heme. O
óxido nítrico afeta as paredes dos vasos
sanguíneos, relaxando-os e reduzindo a
pressão sanguínea.
• O monóxido de carbono é um gás tóxico que
substitui o oxigênio na ligação com os grupos
heme, formando complexos estáveis que
bloqueiam a ligação do oxigênio, levando ao
sufocamento.
Hemoglobina com seus grupos prostréicos
Implicações Práticas do Conhecimento da
Estrutura - Hemoglobina Recombinante
• Uma solução para o curto período de
armazenamento e a possibilidade de
contaminação do sangue usado em
transfusões é utilizar uma solução de
hemoglobina pura para substituir o sangue.
• Por causar problemas renais, a hemoglobina
natural não é utilizada pura. Em seu lugar,
utiliza-se a recombinante, que provém da
molécula natural tratada por polimerização,
encapsulação e ligação cruzada. Para evitar
que as quatro cadeias proteicas se separem
na ausência do invólucro da hemácia, são
concebidas moléculas que têm duas das
quatro cadeias ligadas através de dois
resíduos adicionais de glicina que formam uma
ligação entre as duas cadeias, evitando a sua
separação em solução.
Hemoglobina Recombinante Humana
(rHb1.2)
Implicações Práticas do Conhecimento da
Estrutura - Hemoglobina Recombinante
• A transformação da molécula natural em hemoglobina recombinante
requer diversas de modificações para tornar a molécula de hemoglobina
acelular fisiologicamente aceitável para transfusão. Hemoglobinas com
afinidades diferentes de oxigênio são obtidas pela introdução de mutações
no grupo heme, com a introdução de mutações superficiais que
estabilizem a molécula de hemoglobina no estado de baixa afinidade de
oxigênio.
• Dentre as vantagens da hemoglobina recombinante estão:
1) tem alta capacidade de transporte de oxigênio;
2) tem baixa pressão oncótica;
3) evita a fuga de hemoglobina a partir da vasculatura;
4) não é tão instável e heterogênea como as moléculas recombinantes de
antigamente.
Referências
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