Enzimas E2: Jogadores Chave na Gestão de Proteínas

As Proteínas são componentes essenciais das células que realizam várias funções. Pra manter essas proteínas funcionando direitinho, as células precisam gerenciar seus níveis através de um processo chamado Degradação. Quando esse processo dá errado, pode levar a várias doenças. A degradação das proteínas é especialmente importante quando elas ficam danificadas ou mal dobradas, já que essas proteínas podem ser prejudiciais às saudáveis.

Nas células, existem dois sistemas principais responsáveis pela degradação das proteínas: o sistema Ubiquitina/proteassoma (UPS) e o sistema autofagia/lisossomo. O UPS geralmente cuida da maioria da degradação das proteínas no núcleo e no citoplasma. Já o sistema autofagia/lisossomo foca em estruturas maiores e proteínas que duram mais. Além disso, há várias enzimas que trabalham junto a esses sistemas pra ajudar a quebrar as proteínas.

#Como Funciona a Degradação de Proteínas

O UPS usa uma proteína pequena chamada ubiquitina pra marcar proteínas pra degradação. Essa marcação é feita através de uma série de etapas envolvendo diferentes enzimas. Tem uma enzima que ativa a ubiquitina (chamada E1), cerca de 35 enzimas que conectam a ubiquitina às proteínas (E2s), e aproximadamente 620 enzimas que ajudam a adicionar a ubiquitina a proteínas específicas (E3 ligases). Quando as proteínas são marcadas com várias moléculas de ubiquitina, elas são sinalizadas pra degradação. Dependendo de como essas cadeias de ubiquitina são formadas, as proteínas podem ser quebradas pelo proteassoma ou pelo sistema autofagia/lisossomo.

As enzimas E2 têm um papel chave nesse processo. Elas ajudam a direcionar as E3 ligases e a mirar proteínas pra ubiquitinação. Além do papel delas na degradação de proteínas, as enzimas E2 também ajudam a manter um equilíbrio nos níveis e na qualidade das proteínas dentro das células.

#O Papel das Enzimas E2 na Proteostase

As enzimas E2 não são só responsáveis pela troca normal de proteínas, mas também ajudam a garantir a proteostase, que é a manutenção dos níveis e funções adequadas das proteínas. Por exemplo, uma enzima E2 específica, a UBE2B, junto com sua parceira E3 ligase, UBR4, ajuda a regular a qualidade das proteínas nos músculos à medida que os organismos envelhecem. Elas orientam a degradação das proteínas mal dobradas pra manter as células saudáveis. Algumas E2s também estão ligadas ao proteassoma, sugerindo que podem influenciar diretamente a eficiência do proteassoma.

#Pesquisa com Drosófilas

Pra estudar como as enzimas E2 afetam a degradação de proteínas, os pesquisadores usaram uma proteína modelo associada à Doença de Huntington. Essa proteína, conhecida como Htt-polyQ-GFP, pode formar agregados prejudiciais nas células. Usando moscas da fruta, os pesquisadores testaram como diferentes enzimas E2 impactavam os níveis desses agregados de proteína.

A expectativa inicial era que derrubar certas enzimas E2 reduziria os níveis de agregados de Htt-polyQ. No entanto, os resultados mostraram que, pra várias E2s, reduzir seus níveis realmente aumentava esses agregados. Uma enzima E2 específica, chamada eff, foi encontrada aumentando a quantidade de agregados de Htt-polyQ quando seus níveis eram diminuídos. Isso aconteceu devido à interrupção no processo de degradação da proteína.

Curiosamente, à medida que as moscas envelhecem, os níveis da proteína UBE2D/eff diminuem. Derrubar essa proteína nas células musculares levou a um aumento nos agregados de proteínas insolúveis, que geralmente estão ligados ao envelhecimento. Impressionantemente, restaurar os níveis da proteína usando sua contraparte humana UBE2D2 reverteu parcialmente esses efeitos, mostrando a importância dessa proteína na manutenção das funções celulares saudáveis à medida que os organismos envelhecem.

#Agregação de Proteínas e Doença de Huntington

A doença de Huntington é causada por uma versão mutada da proteína huntingtina que tem uma sequência de poliglutamina expandida. Essa proteína mutada tende a agregar e é tóxica para as células nervosas. Estudos anteriores mostraram que a ubiquitinação pode regular a formação desses agregados, mas o papel específico das enzimas E2 nesse processo não era totalmente conhecido.

Usando o modelo da mosca da fruta, os pesquisadores puderam visualizar os agregados formados pela proteína huntingtina marcada com GFP ao longo do tempo, permitindo que eles rastreassem mudanças e entendessem a relação entre as enzimas E2 e a agregação de proteínas.

#Testando os Efeitos das E2 na Agregação

Os pesquisadores usaram diferentes linhas de interferência de RNA (RNAi) pra derrubar cada uma das 21 enzimas E2 nas moscas da fruta. Eles descobriram que derrubar algumas E2s levou a uma diminuição na área dos agregados de Htt-polyQ-GFP, sugerindo que essas E2s promovem a formação de agregados.

Eles também exploraram os papéis de outras proteínas que trabalham com as enzimas E2, como as E3 ligases e as enzimas desubiquitinantes (DUBs). Os achados mostraram que derrubar essas proteínas relacionadas levou a efeitos semelhantes aos derrubamentos das E2, indicando uma interação complexa entre essas proteínas no processo de agregação.

Os resultados sugeriram que o processo de ubiquitinação conduzido por essas E2s é essencial pra manter os agregados de Htt sob controle.

#Efeitos do Knockdown de Enzimas E2 em Drosófilas

Entre as enzimas E2 estudadas, aquelas homólogas à UBE2D humana foram particularmente notáveis. Por exemplo, derrubar a enzima eff (que é relacionada à UBE2D) levou a níveis aumentados de agregados de Htt-polyQ e a degradação prejudicada das proteínas. Essa descoberta destaca o papel crítico da UBE2D na regulação da qualidade das proteínas.

Nas moscas envelhecidas, os níveis da proteína UBE2D caíram significativamente. Diminuir essa proteína nas células musculares resultou em mais proteínas polipeptídicas insolúveis, refletindo um declínio no controle da qualidade das proteínas que normalmente acompanha o envelhecimento.

#Saúde Retinal e Resgate de Transgene E2

A saúde dos olhos das moscas foi afetada pela derrubada da UBE2D, levando a sinais de degeneração. No entanto, quando os pesquisadores introduziram a UBE2D2 humana nessas moscas, descobriram que poderiam resgatar a degeneração ocular causada pela redução dos níveis de UBE2D. Isso reforça a ideia de que as funções das enzimas E2 são preservadas entre as espécies.

Resumindo, a pesquisa confirma que as enzimas E2 desempenham um papel crucial na gestão das proteínas envolvidas no envelhecimento e em doenças como a de Huntington. O estudo mostra que a UBE2D é essencial pra manter o controle da qualidade das proteínas e que sua queda com a idade contribui para a perda da proteostase.

#Proteostase Muscular e Envelhecimento

A deterioração da proteostase nas células musculares é uma marca do envelhecimento. Quando os pesquisadores estudaram o impacto da diminuição dos níveis de UBE2D nas células musculares nas moscas, viram um aumento nos agregados de proteínas polipeptídicas ubiquitinadas. Essa acumulação indica uma quebra do sistema de degradação de proteínas, que é crucial, já que a saúde muscular impacta significativamente o envelhecimento geral e a sobrevivência.

Pra examinar isso, os pesquisadores usaram espectrometria de massa pra identificar proteínas cujos níveis mudaram devido ao knockdown da UBE2D. Eles compararam os níveis de proteínas musculares em moscas jovens com os de moscas mais velhas, procurando semelhanças na regulação.

#Mudanças Sobrepostas com o Envelhecimento

Os achados revelaram uma sobreposição considerável entre as proteínas afetadas pelo knockdown de UBE2D e aquelas que mudam com o envelhecimento. Cerca de 70% das proteínas reguladas pela RNAi da UBE2D também mudaram significativamente à medida que as moscas envelheceram. Isso sugere que a UBE2D desempenha um papel crucial na manutenção dos níveis de proteínas que podem cair com a idade.

#A Importância da Proteostase no Envelhecimento

Manter a qualidade das proteínas é crucial pra longevidade. Quando os níveis de UBE2D caem, isso leva a mudanças que refletem aquelas vistas em organismos mais velhos. Ao restaurar a função da UBE2D, parece haver um potencial pra melhorar a qualidade muscular e, por extensão, a saúde geral do organismo.

#Conclusão

Em conclusão, essa pesquisa ilumina os papéis importantes das enzimas E2 conjugadoras de ubiquitina na regulação dos níveis de proteínas, especialmente em relação ao envelhecimento e doenças como a de Huntington. Ao manter a proteostase, essas enzimas ajudam a proteger as células das consequências negativas de proteínas danificadas ou mal dobradas. A conservação evolutiva dessas funções destaca sua importância na saúde e na longevidade. Estudos futuros podem explorar como melhorar a função das E2 pode mitigar doenças relacionadas à idade e melhorar a saúde geral à medida que os organismos envelhecem.