Barbara Souza de Paula – RA: 11051711 Renan Morais Furlaneto – RA: 11114311

Código PDB: 2MSI

As proteínas anticongelantes (AFP) em geral são de fundamental importância para peixes, insetos, plantas e outros seres submetidos a condições extremas de baixa temperatura. Além disso, fazem parte de um fenômeno conhecido como convergência evolutiva, uma vez que existem diversas AFP com função bastante semelhante. Há também o uso destas proteínas para pesquisas na área médica, como será descrito ulteriormente. A AFP Type III é apenas uma das dezenas de outras AFP existente, como as “ Plant AFP “ , “Insect AFP “ etc. As proteínas anticongelantes geralmente diferem em estrutura e origem, tendo pouca diferença em função. Por isso há uma generalização de alguns fenômenos, por mais que tratemos especificamente da AFP Type III.

Uma mutação da AFP Type III HPLC12

Zoarces americanus (Ocean Pout), da família Zorcidae, possui as AFP em seu sangue, o que lhe garante a sobrevivência em águas com temperaturas muito próximas de zero.

O mapa ao lado mostra a distribuição do Ocean Pout, mais abundantemente localizado no Noroeste Atlântico, próximo ao Canadá. Os pontos amarelos indicam a presença do peixe, enquanto que os pontos em preto indicam ausência deste. O mapeamento foi feito pela NEFSC spring Bottom Trawl Surveys.

Zoarces americanus

Mapa de incidência do Ocean Pout

Formada por 66 aminoácidos, a AFP Type III possui uma estrutura globular e compacta, sem nenhum tipo de periodicidade. Em sua estrutura, 9 filamentos-β são pareados para formar 2 folhas antiparalelas de filamentos triplos e 1 folha antiparalela de filamentos duplos, com 2 folhas triplas arranjadas como uma barrel- β ortogonal. Tem sido sugerido que acima de uma concentração crítica de proteína, a proteína anticongelante Tipo III (AFP III) se auto forma para montar estruturas semelhantes a micelas que podem desempenhar um papel-chave na atividade anti-congelante.

Type 3 Antifreeze Protein

As AFP impedem a formação de cristais de gelo(fenômeno conhecido como ice-binding). Na estrutura da proteína a região que impede a cristalização do gelo é preenchida com filas moléculas de água. Essa fila de moléculas são espaçadas de forma similar aos dos cristais de gelo. Ou seja, as AFP conseguem “ encaixar “ nos pequenos cristais de gelo em formação, impedindo o crescimento dos mesmos.

Na imagem ao lado, temos a representação da AFP com suas porções. Em verde claro, a parte mais periférica da proteína , é representada a porção hidrofóbica. Os resíduos centrais, em vermelho, amarelo azul etc, constituem a porção responsável pelo fenômeno ice-binding.

Representação gráfica do fenômeno ice-binding

Uma AFP e suas porções

A primeira grande descoberta dos zoologistas ao se depararem com os “peixes-gelo”, espécie encontrada na região gélida da Antártica, foi a ausência de hemoglobina, substância essencial para a sobrevivência de todos os vertebrados, e de hemácias. Os estudos mostraram também que tal espécie só sobrevivia em temperaturas tão baixas (em torno de -1,9°C) devido à presença de uma proteína conhecida como “glicoproteinas anticongelantes”. Essas proteínas têm uma estrutura incomum, composta por motivos repetidos que permitem sua ligação aos cristais de gelo e bloqueio do seu crescimento, diminuindo assim a temperatura mínima para o crescimento desses cristais para cerca de -2,2oC. abaixo da temperatura mínima do oceano antártico e, por volta, de um grau a menos do que o ponto de congelamento do plasma de peixes que não produzem este tipo de anticongelante.

O canictiídeo conhecido como Peixe-gelo

Vê-se um grande potencial no uso de proteínas anticongelantes para preservar órgãos de transplante por mais tempo. Quando um órgão é disponibilizado para transplante, começa então uma corrida contra o tempo para encontrar um receptor que não esteja muito longe. Um coração envolto por gelo e soluções conservantes, por exemplo, só sobrevive cerca de 5 horas fora do corpo humano. Portanto, se um receptor de transplante não é encontrado a tempo ou vive distante demais, o órgão não pode ser utilizado. Acredita-se que as proteínas poderiam ser utilizadas para um armazenamento a temperaturas mais frias, sem congelar os órgãos – o que pode prejudicar o tecido dos mesmos.

Antifreeze protein inserida no gelo

Structure-function relationship in the globular type I11 antifreeze protein:Identification of a cluster of surface residues required for binding to ice, Heman Chao, Frank D. Sonnichsen, Carl I. Deluca ,Brian D. Sykes,Peter L. Davies,1994 Structure of type III antifreeze protein at 277 K, Q.Ye, E.Leinala and Z.Jia,1998 http://pout.cwru.edu/~frank/type3.html, acesso em 13/11/2012 Contribution of hydrophobic residues to ice binding by fishtype III antifreezeprotein, Jason Baardsnes, Peter L. Davies,2002 http://en.wikipedia.org/wiki/Beta_strand, acesso em 14/11/2012 http://evolucionismo.org/profiles/blogs/a-evolucao-dos-peixes-do-gelo-channichthyidae-uma-historia-molecu, acesso em 14/11/2012

http://www.nsf.gov/pubs/1996/nstc96rp/sb3.htm, acesso em 14/11/2012 http://noticias.terra.com.br/ciencia/noticias/0,,OI4220838-EI8145,00-Anticongelante+e+segredo+de+animais+que+sobrevivem+ao+frio.html, acesso em 13/11/2012 http://www.nature.com/pj/journal/v44/n7/fig_tab/pj201213f3.html#figure-title, acesso em 13/11/2012 http://www.unicamania.com/cidade/index.php?view=article&catid=96%3Atecnologia&id=412%3Aproteinas-anticongelantes-podem-auxiliar-no-transplante-de-orgaos&format=pdf&option=com_content&Itemid=78&lang=pt, acesso em 13/11/2012 Molecule of the month: antifreeze proteins, RCSB Protein Data Bank