Estudo do IF obtém estrutura de complexo formado com hemoglobina

Publicado em Ciências por em

Mariana Melo / Agência USP de Notícias

Um grupo de cientistas conseguiu esclarecer a estrutura do complexo haptoglobina-hemoglobina, que evita o acúmulo de hemoglobina no sangue. A hemoglobina é uma proteína sanguínea que auxilia o transporte de oxigênio para as células. Graças a afinidade química do grupo heme, que contém íons de ferro, com o oxigênio, é possível otimizar o transporte do gás pelo organismo. “No entanto, o excesso de hemoglobina livre no plasma pode ser tóxico, principalmente para os rins”, adverte o professor Cristiano Luis Pinto de Oliveira, do Departamento de Física Experimental do Instituto de Física (IF) da USP, que participou da pesquisa realizada no Departamento de Química, no Departamento de Biologia Molecular e no Centro Interdisciplinar de Nanociência da Universidade de Aarhus, na Dinamarca.

“A hemoglobina se quebra em dímeros, e a parte com ferro, mais reativa, fica exposta”, diz Oliveira. “Justamente essa parte é a que mais interage com a haptoglobina, o que mantém a integridade da hemoglobina na eliminação.” Além da estrutura da macromolécula, os pesquisadores também identificaram como o receptor deste complexo, o macrófago CD 163, formado por cinco moléculas flexíveis, se ligava às duas globinas. O artigo Structure of the haptoglobin–haemoglobin complex foi publicado no site da revista Nature em 26 de agosto e está na versão impressa publicada no dia 20 de setembro. A estrutura do complexo haptoglobina-hemoglobina foi esclarecida por meio de técnicas de difração (XRD) e espalhamento a baixos ângulos (SAXS).

Cristalização

Os estudos começaram em 2006 na tentativa de melhorar a eficiência da purificação da macromolécula e estudar a forma do complexo formado por, além das duas globinas citadas, pelo macrófago chamado CD 163, que funciona como um receptor para as moléculas ligadas. A cristalização do complexo hemoglobina-haptoglobina foi alcançada em dezembro de 2011 por pesquisadores do Departamento de Biologia Molecular da Universidade de Aarhus. Ainda que a existência do complexo seja conhecida desde a metade do século 20, e já tenha sido vista por microscópio eletrônico, a estrutura do complexo só pôde ser esclarecida em nível atômico a partir do trabalho de Oliveira e colaboradores.

Após o isolamento e a purificação da macromolécula, os pesquisadores obtiveram um cristal protéico. Esse cristal foi submetido a estudos com difração de raios X, que permitem obter informações em dimensões de Angströns 10-10m, unidade de medida típica para átomos, por exemplo. Para identificar a estrutura da formação haptoglobina, hemoglobina e receptor, a técnica utilizada foi o espalhamento a baixos ângulos, nomeada pela sigla inglesa SAXS. Esta técnica permite estudar a molécula diretamente em solução, por meio da passagem de um feixe de raios-X pelas amostras. A interpretação e modelagem do espectro formado permitem a obtenção de informações estruturais das moléculas.

Para a comparação, utilizou-se três tipos de estruturas: o complexo formado por seus três componentes, a haptoglobina ligada somente à hemoglobina humana e a haptoglobina ligada à hemoglobina do porco. Com isso, foi possível construir modelos a partir dos dados de SAXS que permitiram inferir tanto a forma com que o receptor se liga as moléculas como também confirmar que não houve deformação das moléculas durante purificação e cristalização.

Para Oliveira, o trabalho é importante justamente por seu carácter multidisciplinar, o qual integra estudos sobre Química, Biologia, Física e Medicina. “Conhecendo as estruturas e os modos de atuação dessas macromoléculas, pode-se compreender mecanismos dos sistemas vivos bem como pensar em terapias e diagnósticos” diz o físico. “O nível de complexidade atual das pesquisas acaba por exigir cada vez mais que se integre as áreas de conhecimento”, avalia. O Laboratório de Cristalografia do IF possui o equipamento necessário para realização de experimentos de SAXS, o que permite que as pesquisas nessa área sejam reproduzidas e desenvolvidas.

Mais informações: email crislpo@if.usp.br

.