O Nucleólo - um controle de qualidade e depósito de armazenamento para recuperação de proteínas - por evolução ou design?
https://reasonandscience.catsboard.com/t3039-the-nucleolus-a-ribosome-producing-factory
Por mais de 30 anos, os pesquisadores pensaram que o nucléolo desempenhava um papel vital, mas circunscrito no núcleo - fabricando um tipo específico de RNA, denominado rRNA, que se reúne em ribossomos, as organelas que produzem proteínas. Mas os cientistas perceberam que o nucléolo é muito mais complexo do que a síntese de rRNA. Além de servir como uma fábrica de ribossomos, a organela também funciona como um centro de comando que monitora a condição de uma célula e orquestra as respostas quando ela está sob estresse. Ao armazenar certas proteínas e distribuí-las quando necessário, o nucléolo "dá às células uma maneira precisa de regular a distribuição das proteínas. Em última análise, o nucléolo ajuda a determinar se as células se reproduzem e quando morrem. 1
Há um grande número de interações proteína-RNA-DNA acontecendo lá (envolvendo uma lista muito longa de proteínas diferentes), então muitos aspectos da função nucleolar ainda não são conhecidos.
Pelo menos uma função é como refúgio de emergência para proteínas nucleares durante o estresse. Eles se associaram a outras proteínas para estabilizar suas conformações e evitar que se agregassem e, então, quando as condições melhoraram, chaperones como a HSP70 ajudam a desenrolá-las e redobrá-las. A natureza líquida da região do componente granular (GC) parece ser uma característica chave para evitar que as proteínas sejam danificadas, e tem uma capacidade limitada. Sob estresse prolongado, ele aparentemente fica sobrecarregado e, eventualmente, passa do estado líquido para um gel mais rígido. Nesse caso, essa transição parece ser irreversível - HSP70 et al. não pode trazer as coisas de volta, e se a célula sobreviver a tal tratamento, o material solidificado eventualmente será arrastado para algum tipo de degradação e reciclagem.
Portanto, o nucléolo é uma espécie de depósito de proteínas nucleares em tempos de estresse. Neste sistema de controle de qualidade, eles são preservados na região da fase líquida de uma forma que permite que sejam redobrados posteriormente (ou, presumivelmente, para serem facilmente ubiquitinados (uma proteína é inativada ao anexar ubiquitina a ela) para o núcleo proteassomas para demoli-los se a redobragem não funcionar). A alternativa é que essas proteínas se agreguem em formas insolúveis do tipo amiloide que não podem ser facilmente redobradas ou degradadas, e estamos vendo a maquinaria que cresceu ao redor delas para impedir que isso aconteça. Existem pelo menos duzentas proteínas que se realocam dessa maneira, incluindo algumas que são consideradas principalmente citosólicas, o que é interessante.
O nucléolo funciona como um compartimento de controle de qualidade de proteína separada por fase
As células têm mecanismos de controle de qualidade que operam em condições normais de crescimento e durante o estresse para manter a homeostase das proteínas (proteostase) e prevenir a formação de agregados potencialmente tóxicos. A pesquisa nas últimas décadas identificou sistemas complexos de controle de qualidade no citoplasma que medeiam o dobramento de proteínas, evitam o dobramento incorreto e cooperam na degradação de proteínas com as vias de proteassoma e autofagia. 3
Meu comentário: Como os múltiplos mecanismos de verificação e reparo de erros na célula, fornecer um depósito para proteger proteínas em tempos de estresse evidencia uma lógica clara e planejada, estratégias propositadas para economizar energia. Recuperar proteínas do estresse é muito menos dispendioso de energia do que a síntese de novo. A evolução não tem previsão e parece ser incapaz de “inventar” soluções tão engenhosas e surpreendentes, que dificilmente alguém teria previsto em nível molecular !!
1. https://evolutionnews.org/2014/08/in_the_human_ge_1/
2. https://blogs.sciencemag.org/pipeline/archives/2019/07/24/quality-control-in-the-nucleolus
3. https://science.sciencemag.org/content/365/6451/342
https://reasonandscience.catsboard.com/t3039-the-nucleolus-a-ribosome-producing-factory
Por mais de 30 anos, os pesquisadores pensaram que o nucléolo desempenhava um papel vital, mas circunscrito no núcleo - fabricando um tipo específico de RNA, denominado rRNA, que se reúne em ribossomos, as organelas que produzem proteínas. Mas os cientistas perceberam que o nucléolo é muito mais complexo do que a síntese de rRNA. Além de servir como uma fábrica de ribossomos, a organela também funciona como um centro de comando que monitora a condição de uma célula e orquestra as respostas quando ela está sob estresse. Ao armazenar certas proteínas e distribuí-las quando necessário, o nucléolo "dá às células uma maneira precisa de regular a distribuição das proteínas. Em última análise, o nucléolo ajuda a determinar se as células se reproduzem e quando morrem. 1
Há um grande número de interações proteína-RNA-DNA acontecendo lá (envolvendo uma lista muito longa de proteínas diferentes), então muitos aspectos da função nucleolar ainda não são conhecidos.
Pelo menos uma função é como refúgio de emergência para proteínas nucleares durante o estresse. Eles se associaram a outras proteínas para estabilizar suas conformações e evitar que se agregassem e, então, quando as condições melhoraram, chaperones como a HSP70 ajudam a desenrolá-las e redobrá-las. A natureza líquida da região do componente granular (GC) parece ser uma característica chave para evitar que as proteínas sejam danificadas, e tem uma capacidade limitada. Sob estresse prolongado, ele aparentemente fica sobrecarregado e, eventualmente, passa do estado líquido para um gel mais rígido. Nesse caso, essa transição parece ser irreversível - HSP70 et al. não pode trazer as coisas de volta, e se a célula sobreviver a tal tratamento, o material solidificado eventualmente será arrastado para algum tipo de degradação e reciclagem.
Portanto, o nucléolo é uma espécie de depósito de proteínas nucleares em tempos de estresse. Neste sistema de controle de qualidade, eles são preservados na região da fase líquida de uma forma que permite que sejam redobrados posteriormente (ou, presumivelmente, para serem facilmente ubiquitinados (uma proteína é inativada ao anexar ubiquitina a ela) para o núcleo proteassomas para demoli-los se a redobragem não funcionar). A alternativa é que essas proteínas se agreguem em formas insolúveis do tipo amiloide que não podem ser facilmente redobradas ou degradadas, e estamos vendo a maquinaria que cresceu ao redor delas para impedir que isso aconteça. Existem pelo menos duzentas proteínas que se realocam dessa maneira, incluindo algumas que são consideradas principalmente citosólicas, o que é interessante.
O nucléolo funciona como um compartimento de controle de qualidade de proteína separada por fase
As células têm mecanismos de controle de qualidade que operam em condições normais de crescimento e durante o estresse para manter a homeostase das proteínas (proteostase) e prevenir a formação de agregados potencialmente tóxicos. A pesquisa nas últimas décadas identificou sistemas complexos de controle de qualidade no citoplasma que medeiam o dobramento de proteínas, evitam o dobramento incorreto e cooperam na degradação de proteínas com as vias de proteassoma e autofagia. 3
Meu comentário: Como os múltiplos mecanismos de verificação e reparo de erros na célula, fornecer um depósito para proteger proteínas em tempos de estresse evidencia uma lógica clara e planejada, estratégias propositadas para economizar energia. Recuperar proteínas do estresse é muito menos dispendioso de energia do que a síntese de novo. A evolução não tem previsão e parece ser incapaz de “inventar” soluções tão engenhosas e surpreendentes, que dificilmente alguém teria previsto em nível molecular !!
1. https://evolutionnews.org/2014/08/in_the_human_ge_1/
2. https://blogs.sciencemag.org/pipeline/archives/2019/07/24/quality-control-in-the-nucleolus
3. https://science.sciencemag.org/content/365/6451/342
