Botryllus sp 1 Morfolojisi 1 Morfolojis

Os sistemas de transporte e secreção são encontrados em várias bactérias, fitopatógenos, patógenos humanos e microrganismos simbiontes. Como o próprio nome diz, sistemas de transporte e secreção exercem a função de transportar para fora da célula (meio extracelular) através das membranas, diversas proteínas sintetizadas em seu interior cujas funções são extremamente específicas.

Fisiologicamente, algumas bactérias classificadas como gram-positivas possuem apenas um espaço intracelular denominado citoplasma sendo limitado por uma única membrana. Já outras, as gram-negativas, possuem o periplasma além do citoplasma, localizado entre duas membranas, uma interna e outra externa. Aqui residem as diferenças na exportação de proteínas através de membranas. Algumas proteínas exportadas das bactérias gram-negativas permanecem no periplasma, mas outras

37 atravessam as duas membranas, sendo secretadas para fora das células. A bactéria gram-negativa E. coli, em particular, não faz bem a secreção para fora da célula, e muitas proteínas que são exportadas em outras espécies gram-negativas, quando tem o gene inserido em E. coli, são transportadas no máximo até o espaço periplasmático, mas não além dessa região.

O mecanismo de transporte e secreção de proteínas em bactérias gram-negativas é nas últimas duas décadas, um campo de grande pesquisa com o intuito de verificar a virulência destes organismos e a produção de enzimas de interesse (FILLOUX et al., 1998; SARGENT et al., 1998). Estas bactérias são capazes de secretar enzimas degradativas e toxinas diretamente envolvidas nos processos infecciosos para o meio ambiente ou diretamente para o citoplasma da célula hospedeira/alvo. A produção destas enzimas está envolvida na aquisição de substratos, degradação da parede celular das plantas ou tecido animal e no efeito tóxico de alguns compostos ocasionando a morte de células alvos.

A maioria das bactérias gram-negativas apresenta um mecanismo comum de secreção via periplasma (FILLOUX et al.; 1998; SARGENT et al., 1998). Esse mecanismo envolve um processo com dois passos: primeiro, as proteínas são transferidas através da membrana citoplasmática, via um mecanismo dependente de uma seqüência sinal. O segundo passo é a transferência através da membrana externa, um processo que envolve funções que podem ser específicas para proteínas individuais ou em grupos (FILLOUX et al.; 1998; SARGENT et al., 1998).

Um total de 140 genes que codificam proteínas relacionadas com o transporte foi identificado no genoma de X. fastidiosa, representando 4,8 % de todos os genes codificando para proteínas e estão incluídos em dois sistemas de transporte: sistemas gerais de secreção ou Sec dependente e sistema Tat (FILLOUX et al.; 1998;

38 SARGENT et al., 1998). Estes genes referem-se a transportes de ânions, cátions, carboidratos, peptídeos, proteínas e de substâncias relacionadas com as vias de secreção.

A maquinaria de sistemas gerais de secreção envolve a translocação de proteínas em conformação estendida nas quais são freqüentemente ligadas a outras proteínas que previnem seu enovelamento antes de serem exportadas. Proteínas como fotossintéticas e de cadeias respiratórias alternativas (anaeróbicas, por ex.) produzidas dentro das células e que estão envolvidas no metabolismo energético, necessitam de ser translocadas associadas à cofatores. Essas proteínas já adquirem uma configuração terciária ao se ligarem aos cofatores no citoplasma, e conseqüentemente necessitam de um canal especial na célula, que é designado por sistema Tat (“Twin Arginine translocation”). Dentre os cofatores possíveis, incluem-se íons cobre, enxofre, ferro, níquel e nicotinamida adenina dinucleotídeo-fosfato (NADP). A maioria das bactérias possui esta via de secreção e é totalmente distinta das outras vias de secreção (WEINER et al., 1998; SARGENT et al., 1998).

Proteínas da via Tat recebem este nome devido seus precursores serem lançados para a via através de um peptídeo sinal localizado na zona N-terminal da proteína reconhecível por uma seqüência conservada (S/T)RRxFLK que inclui dois resíduos consecutivos de arginina (R). Os resíduos de arginina são invariantes em proteínas desta via sendo que os outros resíduos ocorrem com freqüência de 50% nas proteínas já descritas. O que mais distingue estes peptídeos sinal dos convencionais é que estes possuem muitas vezes cargas positivas nas regiões hidrofóbicas e regiões N-terminais mais compridas do que o normal. Mas, a característica mais pronunciada da via Tat é que ela funciona para transportar proteínas enoveladas de dimensões variadas através da membrana citoplasmática.

39 A Figura 12 mostra dois arranjos propostos para proteínas pertencentes ao sistema Tat.

A)

B)

Figura 12. Previsões topológicas derivadas das seqüências previstas para os genes do sistema Tat. A) Imagem da microscopia eletrônica e modelo do complexo TatABC purificados da bactéria Streptomyces coelicolor (Sargent et. al., 1998). B) Modelo para as proteínas de translocação Tat de E. coli. Em ambos os organismos, somente as proteínas Tat C apresentam suas extremidades N- e C- terminais localizados no citoplasma.

40 As proteínas destes sistemas são classificadas como proteínas transportadoras do tipo ABCDE. São comumente denominadas TatA, TatB, TatC, TatD e TatE. O canal de passagem das proteínas a serem excretadas é majoritariamente composto por TatA. Transportadores do tipo ABE (“ATP-binding cassete”), em sua maioria, estão geralmente reunidos na formação de um único canal e envolvidos no transporte transmembranar de substratos com consumo de ATP. Os transportadores do tipo C estão envolvidos no transporte de proteínas dependentes do pH. Já transportadores do tipo D existem, mas não se sabe qual ou quais são suas funções até o momento. Somente sabe-se que eles são proteínas citoplasmáticas e não estão fazem o papel de interação direta com a membrana.

Conceitualmente, o transporte dependente de sistemas Sec é mais rápido ou de menor custo energeticamente para a célula do que sistemas Tat. Porém, a preferência da bactéria por um sistema ou outro depende das velocidades relativas e da conformação das proteínas que necessitam ser secretadas.