İslami Popüler Müzik (İPM) Kavramının Tanımı ve Kapsamı

As proteínas que constituem a seda de aranha são compostas por uma grande quantidade de resíduos de aminoácidos apolares e hidrofóbicos como glicina e alanina, apresentando muito pouco ou nenhum resíduo de triptofano (Rising et al., 2005). Em comparação com as enzimas celulares comuns, as proteínas da seda possuem uma composição diferenciada de aminoácidos, apresentando sequências altamente repetitivas. Essas sequências representam mais de 90% da proteína e são compostas por fragmentos polipeptídicos com cerca de 10 a 50 resíduos de aminoácidos. Cada polipeptídeo possui características funcionais distintas resultando no entendimento das propriedades mecânicas da seda (Lewis, 2006).

A estrutura molecular da seda é composta por regiões organizadas de proteínas, separadas por regiões proteicas menos organizadas. As estururas primárias originam diversas

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estruturas secundárias que, por sua vez, direcionam as funções dos diferentes tipos de seda. A sequência primária favorece a organização da estrutura secundária da proteína em folhas-β cristalinas, que contribuem significativamente para a alta resistência das fibras da seda (Kluge et al., 2008). A formação de folhas-β ocorre através de uma reticulação física natural das sequências repetidas de aminoácidos, principalmente Ala, Ala-Gly ou Ala-Gly-Ser. As regiões menos organizadas da seda, que favorecem a sua elasticidade, são comumente formadas por espiral-β, similar a β-turn, compostas por sequências repetidas de sequência GPGXX, sendo X principalmente um resíduo de glutamina; e por estruturas helicoidais compostas de sequência GGX (Kaplan et al., 1997). Cada repetição de polipeptídeo apresenta distintas características funcionais resultantes das excelentes propriedades mecânicas da seda. As sedas produzidas pelas glândulas MA e Flageliformes, por exemplo, são formadas por até quatro sequências, que se repetem: (GA)n/(A)n, GPGGX/GPGQQ; GGX (X = A, S ou Y) e uma sequência “espaçadora”

composta por resíduos de aminoácidos carregados. Análises estruturais da sequência (GA)n/(A)n mostrou que essa sequência tende a formar estruturas hélices-α em solução

correspondente ao meio aquoso presente no interior das glândulas e folhas-β nas fibras sólidas (Figura 8). Pouco se sabe sobre as estruturas constituídas pelas sequências GPGGX/GPGQQ e GGX, porém, alguns estudos descrevem essas regiões como estruturas amorfas, enquanto outros estudos sugerem a formação de uma estrutura 31-helicoidal ou estruturas espiral-β, no

caso da seda produzida pela flageliforme (Hu et al., 2006; Römer et al., 2008).

Estudos utilizando técnicas de RMN e difração de raios-X demonstraram que os motivos de polialanina são definidos como cristais nanométricos (2x5x7 nm) com base no empacotamento antiparalelo das folhas-β (Creager et al., 2010), no qual é muito provável que as extensões de polialanina a partir de diferentes moléculas da seda constituem ligações cruzadas não covalentes muito fortes. E estudos de RMN forneceram evidências de que a estrutura constituída pelo motivo GGX pode formar folhas-β bem como estruturas helicoidais menos organizadas (Lefevre et al., 2007; Jenkins et al., 2010), enquanto que a estrutura constituída pelo motivo GPGXX, devido ao resíduo de prolina, forma claramente voltas-β que quando repetidos produzem uma estrutura em espiral como sugerido para a elastina (Hayashi et al., 1999; Eisoldt et al., 2011).

Evidências indicam que dentro da glândula as sequências de polialanina formam

estruturas hélice-α, enquanto que as regiões ricas em glicina adquirem uma conformação β-turns ou randômica (Vollrath et al., 2001). Essas sequências passam por mudanças

bioquímicas e físicas em suas estruturas secundária e terciária durante a formação das fibras da seda. A estrutura final da fibra é alcançada após a remoção dos íons sódio e cloreto e de

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água durante a passagem da seda (em estado líquido) pelo ducto de fiação. Ocorre também a secreção de íons potássio e íons hidrogênio, ocasionando uma mudança do pH do meio, e dessa forma ocorre uma alteração da conformação da mólecula durante a passagem da solução de seda da glândula, até a saída do fio pelas fiandeiras (Knight et al., 2001).

Figura 8. Esquema representativo da estrutura secundária das proteínas constituintes das fibras da seda da aranha N. clavipes, secretadas pelas glândulas ampulada maior e

flageliforme. Esse esquema mostra a conformação estrutural das proteínas na glândula e a conformação estrutural obtida após serem secretadas durante o processo de fiação (modificado de Lefèvre et al., 2011).

O processo de fiação, que é controlado pelo sistema de glândulas e o comportamento do animal, é um dos principais determinantes sobre a estrutura das fibras. Duas teorias sobre o processo de fiação na formação das fibras de seda têm sido propostas. A primeira teoria é baseada no alinhamento cristalino subjacente das proteínas no fluxo laminar dentro do ducto de fiação. Esse alinhamento direcionado e a elevada concentração de proteínas resultam em um líquido cristalino, e essa proposta é a base para a formação de interações moleculares como força de van der Waals e pontes de hidrogênio entre as moléculas. Após a perda de solvente, a

conversão conformacional é finalizada com a fibra sendo liberada pelo ducto de fiação. Na segunda teoria (Figura 9), as proteínas estariam em baixa concentração, ocorrendo uma organização de pequenas micelas antes do alongamento e formação das fibras ao passarem pelo ducto de fiação (Vollrath et al., 2001; Ko et al., 2004; Römer et al., 2008; Sheibel et al., 2009; Eisoldt et al., 2011).

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Figura 9. Esquema representando a teoria micelar sobre o processo de formação das fibras de seda, que ocorre ao longo dos aparatos do mecanismo de fiação (adaptado de Eisoldt et al., 2011). (A) Cauda - baixa concentração de proteínas; (B) Ampola - as proteínas são parcialmente pré-alinhadas com a formação de pequenas micelas apresentando propriedades de líquido-cristalino; (C) Ducto de fiação - alongamento e formação das fibras, acidificação do meio induzindo a dimerização do domínio N-terminal, troca iônica e remoção de água, alinhamento e formação das folhas-β, desdobramento do domínio C- terminal expondo as regiões hidrofóbicas e facilitando o dobramento das fibras; (D) Exterior - fibra secretada, folhas-β são alinhadas ao longo do eixo da fibra.

A concentração das proteínas durante o armazenamento na ampola, em estudos realizados com a glândula ampulada maior, pode alcançar até 50% (m/v) (Vollrath e Knight, 2001). Esta é notavelmente uma concentração elevada, uma vez que em tais condições a maioria das proteínas possui a tendência de se agregar irreversivelmente. Para evitar agregações inespecíficas, as espidroínas formam estruturas micelares controladas por sua característica anfifílica (Exler et al., 2007; Hagn et al., 2010) e por suas regiões N- e C-terminal não repetitivas, as quais induzem ou suportam a formação de agrupamentos supramoleculares (Askarieh et al., 2010; Hagn et al., 2010). O liquido cristalino é exposto a um fluxo constante de alongamento permitindo que as moléculas possam fluir de uma maneira pré-alinhada ao longo do eixo do fluxo do ducto de fiação levando a formação dos cristais de folhas-β (Exler et al., 2007; Hagn et al., 2010; Eisoldt et al., 2010). No final do ducto de fiação, as forças de tração aumentam ainda mais ao puxar as fibras para o exterior, levando a uma mudança estrutural da espidroína, principalmente nas regiões terminais, acompanhado de uma exposição das superfícies hidrofóbicas e uma separação de fases entre o solvente (água que é ativamente

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removida pelas células epiteliais) e as espidroínas (Knight et al., 2000; Rammensee et al., 2008). As mudanças estruturais nas regiões terminais reorganizam a posição das regiões centrais dentro das estruturas micelares, e isso, juntamente com as forças mecânicas suportam a separação de fases e o dobramento das espidroínas (Eisoldt et al., 2011).

Embora a composição proteica para todos os tipos de seda de aranha não tenha sido determinada, estudos tem demonstrado que os fios de sedas de espécies diferentes de aranhas parecem ser constituídos por diferentes composições proteicas (Renault et al., 2009). Cada organismo produtor de seda apresenta uma rica diversidade de sequências primárias e estruturas secundárias. Por exemplo, os aminoácidos constituintes das fibras da seda sintetizada pela aranha Araneomorphae podem ser agrupadas em quatro categorias: poli-Ala,

poli-Ala-Gly, GPGXX, GGX e um espaçador de seqüência (Hayashi et al., 1999). Garb et al. (2007) caracterizaram seis novas proteínas constituintes da seda da tarântula Mygalomorphae,

que não contêm essas quatro categorias encontradas em Araneomorphae. Essas protéinas

caracterizadas a partir da seda da tarântula não apresentam uma elevada resistência e elasticidade, o que reforça a hipótese da importância dos fragmentos poli-Ala e GPGXX na formação das sedas MA e flageliforme.

As sedas MI e MA que formam os raios da teia orbital e os frames, são exemplos bem caracterizados demonstrando serem constituídas por duas proteínas, MiSp1 e MiSp2 (Minor ampullate Spidroin-1 e -2); e MaSp1 e MaSp2 (Major ampullate Spidroin-1 e -2)

respectivamente, cujas sequências foram determinadas principalmente para a aranha Nephila clavipes (Rousseau et al., 2009). Essas proteínas são ricas em resíduos de alanina (polialanina)

e glicina, compartilhando o mesmo padrão de repetição de sequência. Devido a isto, essas proteínas formam um biomaterial semicristalino, constituído de cadeias amorfas e flexíveis, reforçadas por pequenos cristais sólidos (Simmons et al., 1996). As regiões cristalinas formadas pelos fragmentos de alanina estão dispostas em folhas-β antiparalelas sendo responsáveis pela elevada elasticidade e resistência das sedas MA e MI. A abundância dos resíduos de glicina é para fornecer extensibilidade ao segmento (Sponner et al., 2005).

Além da constituição proteica, a teia da aranha N. clavipes apresenta gotículas viscosas,

que desempenham um papel importante na captura de presas, constituídas por diferentes compostos químicos em uma solução aquosa e uma camada lipídica que apresentam uma suspensão de vesículas contendo polipeptídeos e/ou lipídios (Salles et al., 2006). Volsi et al. (2006) relatam a identificação e a caracterização bioquímica de três peptídeos relacionados à

bradicinina (nephilacininas I a III), a partir do extrato aquoso de lavagem da teia da aranha

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A glândula MA produz fibras de sedas para diversas funções, incluindo os raios da teia orbital, os frames e o fio de segurança para fuga contra predadores. Considerando que cada fibra de seda possui uma função específica e que a aranha pode controlar sua velocidade de produção, e variar o diâmetro dos fios (Vollrath et al., 2001), as fibras reproduzidas pelas mesmas glândulas tendem a apresentar algumas variações na orientação e estrutura molecular (Rousseau et al., 2009) caracterizadas pelas modificações pós-traducionais (PTMs).