“Sinalização de Proteínas” não apresenta relação direta com a Doença de Chagas; no entanto, esta seção foi incluída e é bastante relevante, uma vez que mostra e reforça a importância de O-glicopeptídeos, contendo unidades de N-acetil-glicosamina ligada a treonina ou serina, para estudo dos processos de sinalização e transcrição celular.
A glicosilação de resíduos de serina e treonina em proteínas nucleares e citoplasmáticas por uma unidade de N-acetilglicosamina, via ligação β-glicosídica (O-GlcNAc), é uma das alterações pós-traducionais que tem merecido destaque em razão das recentes descobertas acerca de sua importância. As conseqüências funcionais exatas desse processo não são claras, mas investigações recentes têm sugerido diversas funções para essas reações de glicosilação (WELLS et al., 2001).
A alteração por O-GlcNAc já foi detectada em proteínas de diversas espécies eucarióticas e de diversos tecidos, entre elas: proteínas do citoesqueleto, proteínas do poro nuclear, proteínas associadas à cromatina, RNA polimerase II e seus fatores de transcrição, supressores tumorais, fosfatases e quinases (ZACHARA et al., 2002).
A presença de fatores de transcrição e de supressores tumorais entre as classes de proteínas modificadas por O-GlcNAc indica seu possível papel na regulação do ciclo celular. Estudos em células embrionárias de ratos em que a adição de O-GlcNAc foi bloqueada revelaram que tal modificação pós-traducional é essencial para a viabilidade de células tronco; além disso, o bloqueio da remoção de O-GlcNAc de proteínas também é letal (RAHEEL et al., 2000).
Devido às características do processo de O-glicosilação, sugeriu-se que esta poderia ser análoga à fosforilação, principal alteração relacionada à transdução de sinais e regulação da função protéica. O mapeamento dos sítios modificados por O-GlcNAc revelou que os mesmos são similares àqueles alterados por proteínas quinases (WELLS et al., 2001). A utilização de inibidores de quinases e fosfatases também confirmou a relação entre O-GlcNAc e O-fosfato: quando células são tratadas com inibidores de fosfatases ou ativadores de quinases, ocorre uma redução dos níveis celulares de O-GlcNAc, sendo o contrário também válido; o tratamento de células com inibidores de quinases desencadeia um aumento dos níveis de proteínas O-GlcNAc modificadas.
Entre os fatores que sugerem que O-GlcNAc seja análoga a fosforilação na regulação celular estão: (i) a reação de adição de O-GlcNAc é altamente dinâmica na resposta aos eventos de sinalização celular; (ii) as modificações por O-GlcNAc ocorrem em sítios
protéicos similares àqueles modificados por proteínas quinases; e (iii) O-GlcNAc é recíproca à fosforilação em proteínas já bastante estudadas como RNA polimerase II, receptor de estrogênio e o produto do proto-oncogene c-Myc (ZACHARA et al., 2002).
Estes dados conduzem a um complexo modelo de regulação de proteínas onde suas diferentes formas modificadas podem existir e uma série de deglicosilação/fosforilação e defosforilação/glicosilação seria necessária para alterar o comportamento de uma proteína. Todos esses aspectos baseiam-se na hipótese “yin-yang”, a qual supõe a existência de uma reciprocidade entre fosforilação e O-glicosilação, ou seja, ambas competem pelo mesmo sítio ou região protéica e são mutuamente exclusivas(ZACHARA et al., 2002) (Figura 20). Além do mais, O-GlcNAc pode ser importante no reconhecimento de quinase e a fosforilação importante para a atividade de OGT (O-β-N-acetil-glicosaminiltransferase); este último mecanismo baseia-se em processos de glicosilação e fosforilação em sítios adjacentes.
Figura 20. Modelos de O-GlcNAc da hipótese Yin-Yang, capaz de prevenir a fosforilação de proteínas e vice-versa
Vários estudos revelaram possíveis papéis da O-glicosilação no controle da função protéica:
a) Sinalização para transporte nuclear: a adição de carboidratos, inclusive GlcNAc, pode induzir o transporte de proteínas heterólogas para o núcleo, mesmo se as mesmas não possuem seqüências específicas para tal sinalização(DUVERGER et al., 1995).
OPO-3 O-GlcNAc Fosfoproteína Proteína nativa OGT Fosfatase OGT Quinase O-GlcNAcase Fosfatase Glicoproteína Quinase Proteína nativa O-GlcNAcase ?
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b) Interação proteína-proteína: muitas proteínas modificadas por O-glicosilação encontram-se relacionadas à reunião e organização do citoesqueleto e na maioria das vezes são parte de complexos multiméricos(ZACHARA et al., 2002).
c) Regulação da degradação de proteínas: uma das maneiras pela qual uma proteína é rapidamente destinada à degradação proteossômica se dá pela fosforilação de seqüências PEST, regiões enriquecidas em resíduos de Pro (P), Glu (E), Ser (S) e Thr (T). A glicosilação dessas proteínas impede a fosforilação e assim evita que as mesmas sejam degradadas através desse mecanismo (KEARSE; HART, 1991).
d) Regulação da atividade protéica: a O-glicosilação já foi detectada em todos os fatores de transcrição descritos até hoje. No caso do fator de transcrição Sp1, um dos mais estudados, observou-se uma redução de cerca de 3 vezes na ativação transcricional quando os resíduos de treonina e serina glicosilados são bloqueados (YANG et al., 2001).
Alterações na regulação da O-glicosilação foram recentemente relacionadas à etiologia do diabetes tipo II, câncer e doenças neurodegenerativas (ZACHARA et al., 2002). Acredita- se que a O-glicosilação de proteínas possa ser fundamental para a sinalização envolvida na captação de glicose pelos adipócitos e músculos e na liberação de insulina pelas células β pancreáticas. De fato, já foi relatado que a elevação dos níveis de O-GlcNAc em proteínas celulares leva à resistência à insulina, ocorrendo nesse caso tanto o bloqueio da ativação da quinase Akt como da transdução do sinal gerado pela insulina. A elevação dos níveis de O- GlcNAc encontrado em pacientes diabéticos sugere tratar-se de uma resposta adaptativa do organismo para melhor lidar com as altas concentrações de glicose, porém, se o nível de glicose não retorna ao normal, esta potencializa as ações de O-GlcNAc, levando à morte celular por apoptose e aos efeitos crônicos do diabetes tipo II (SLAWSON; HART, 2003).
O papel da O-glicosilação na doença de Alzheimer ainda não foi claramente estabelecido, mas já foi mostrado que o metabolismo glicolítico encontra-se alterado em cérebros nessa condição, estando a captação de glicose diminuída. Várias proteínas do citoesqueleto neuronal são modificadas por O-GlcNAc, inclusive as proteínas β-amilóide e Tau. No caso da proteína Tau, a redução dos níveis de O-glicosilação conduz à hiperfosforilação da mesma e conseqüente entrelaçamento de neurofilamentos, com perda da função biológica (LIU et al., 2004).
Quanto à relação entre O-glicosilação e câncer, estudos sobre o câncer de mama humano revelaram uma queda dos níveis de O-GlcNAc nas células tumorais associado ainda a um aumento significativo da atividade da enzima O-GlcNAcase, a qual é responsável pelo
processo de deglicosilação. Isso sugere que, conforme a célula passa de normal à maligna, a regulação da O-glicosilação é modificada, levando à diminuição dos níveis de O-GlcNAc e à multiplicação celular desordenada (SLAWSON et al., 2001). Estas pesquisas ressaltam a importância de O-GlcNAc e sua possível atuação no papel de sinalização de proteínas e conseqüente regulação da atividade celular.