Alzheimer e Proteína
Tau-Parte 2
Continuemos com a explanação
para que se possa compreender a correlação entre Proteína Tau e a Doença de
Alzheimer (Você já sabe que a denominamos simplesmente pela sigla “DA”.). Vamos
lá então...!
3- Hiperfosforilação e
aspectos adicionais da Proteína Tau
No neurônio sadio, a
proteína Tau está presente no axônio. Já nas Tauopatias (como pode ser o caso
da “DA”), esta proteína se torna insolúvel e é encontrada distribuída pelo
corpo celular e pelos dendritos do neurônio, adquirindo a forma de Filamentos Helicoidais Pareados (FHP),
principal componente dos emaranhados
neurofibrilares. Os FHPs contêm de seis a oito grupamentos
fosfato associados por molécula de Tau. Se levarmos em conta que em cérebros
sadios cada molécula de proteína Tau apresenta em torno de dois grupamentos
fosfato, poderemos inferir certamente que a proteína Tau, identificada em FHPs,
encontra-se hiperfosforilada. Como visto anteriormente, a proteína Tau está
relacionada com a dinâmica dos microtúbulos e, por conseguinte, qualquer
alteração estrutural nesta, a maior das proteínas do citoesqueleto, causaria
efeitos deletérios na morfologia e nas funções biológicas conferidas aos
neurônios.
Neste ponto é conveniente
fazer outras considerações a respeito da proteína Tau. Sabe-se, por exemplo,
que ela também é capaz de promover uma interação entre os filamentos de actina
e os neurofilamentos (Filamentos intermediários), o qual sugere inter-relação
dos microtúbulos com outros elementos do citoesqueleto. Também é averiguado que
é por meio dos domínios de projeção aminoterminal da Tau que existe uma
interação desta com a membrana plasmática neuronal. Ademais, menciona-se uma exequível
interação da Tau com outras organelas, tais como as mitocôndrias.
A fosforilação in vitro é dirigida aos resíduos de
aminoácidos serina e/ou treonina da proteína Tau por mais de dez quinases. Tais
quinases podem ser divididas como proteínas quinase dirigidas ou não por
prolina. Isso porque no caso de enzimas quinase dirigidas por prolina, ao
resíduo de aminoácido serina e treonina fosforilados na Tau de fetos, segue-se
imediatamente uma prolina. Para regular o estado de fosforilação da proteína
Tau, os tecidos cerebrais contam com a ação conjunta e, por vezes coordenada,
de várias quinases e fosfatases. Adicionalmente, o estado de fosforilação da
proteína Tau varia ao longo do desenvolvimento. Fetos apresentam-na
hiperfosforilada, e a maturação do sistema nervoso central conduz à ativação
gradual das fosfatases, responsáveis por mitigar essa característica.
A hiperfosforilação da
proteína Tau resulta de uma maior atividade das Tau quinases, ou da subsensibilização
de suas fosfatases, ou ainda por ambos os mecanismos citados. Logo abaixo,
constam algumas informações adicionais sobre duas classes de enzimas que estão
envolvidas no estado de fosforilação da Tau.
http://gsk3-enzyme.blogspot.com.br/
Acima está representada a estrutura tridimensional da enzima GSK-3, a mais importante das Tau quinases. A GSK-3 (“Glycogen Synthase Kinase-3”) foi descoberta há mais de 20 anos e é uma enzima que atua na fosforilação e inativação da glicogênio sintase. Mais tarde, a clonagem de GSK-3 em tecidos de mamíferos ensejou a descoberta de duas isoformas muito semelhantes de GSK-3, a GSK-3 Alfa e a GSK-3 Beta. Ambas têm grande similaridade no domínio catalítico, muito embora divirjam nas suas porções próximas às extremidades amino e carbóxi terminais. Ainda assim, tanto a GSK-3 Alfa quanto a GSK-3 Beta contém uma serina muito conservada na porção aminoterminal (Ser 9 para GSK-3 Beta e Ser 21 para GSK-3 Alfa), cuja fosforilação está atrelada à regulação da atividade desta enzima. O sítio de ativação encontra-se no resíduo de Tirosina 216, exercendo contato com o substrato a ser fosforilado. Ademais, é sabido que a atividade da GSK-3 é regulada positivamente pela fosforilação da treonina e negativamente pela fosforilação da serina (Liang and Chuang, 2007). A GSK-3 Beta apresenta-se distribuída no núcleo, no citosol e na mitocôndria e é entendida como a principal Tau quinase, impossibilitando a ligação das proteínas Tau aos microtúbulos, tornando-as dispersas no citoplasma e passíveis de formar emaranhados neurofibrilares no interior dos neurônios (Lovestone et al,. 1996) . A desregulação da GSK-3 mediada pela fosforilação de substratos e por mecanismos de sinalização, não apresentados aqui por se tratar de um estudo inicial, podem implicar a “DA” (Liang and Chuang, 2007).
Acima está representada a estrutura tridimensional da enzima GSK-3, a mais importante das Tau quinases. A GSK-3 (“Glycogen Synthase Kinase-3”) foi descoberta há mais de 20 anos e é uma enzima que atua na fosforilação e inativação da glicogênio sintase. Mais tarde, a clonagem de GSK-3 em tecidos de mamíferos ensejou a descoberta de duas isoformas muito semelhantes de GSK-3, a GSK-3 Alfa e a GSK-3 Beta. Ambas têm grande similaridade no domínio catalítico, muito embora divirjam nas suas porções próximas às extremidades amino e carbóxi terminais. Ainda assim, tanto a GSK-3 Alfa quanto a GSK-3 Beta contém uma serina muito conservada na porção aminoterminal (Ser 9 para GSK-3 Beta e Ser 21 para GSK-3 Alfa), cuja fosforilação está atrelada à regulação da atividade desta enzima. O sítio de ativação encontra-se no resíduo de Tirosina 216, exercendo contato com o substrato a ser fosforilado. Ademais, é sabido que a atividade da GSK-3 é regulada positivamente pela fosforilação da treonina e negativamente pela fosforilação da serina (Liang and Chuang, 2007). A GSK-3 Beta apresenta-se distribuída no núcleo, no citosol e na mitocôndria e é entendida como a principal Tau quinase, impossibilitando a ligação das proteínas Tau aos microtúbulos, tornando-as dispersas no citoplasma e passíveis de formar emaranhados neurofibrilares no interior dos neurônios (Lovestone et al,. 1996) . A desregulação da GSK-3 mediada pela fosforilação de substratos e por mecanismos de sinalização, não apresentados aqui por se tratar de um estudo inicial, podem implicar a “DA” (Liang and Chuang, 2007).
https://docs.google.com/viewera=v&q=cache:7dDiqrMlCP0J:www.psiquiatriafmusp.org.br/pg/userfiles/Dissertacoes; Fonte original: brahms.chem.uic.edu/.figures/pla2_lig.jpg
Acima está representada a estrutura tridimensional de uma fosfolipase A2 (PLA2) humana. A denominação fosfolipase A2 (PLA2) compreende uma família de enzimas que produzem ácidos graxos livres e lisofosfolipídios a partir da hidrólise da ligação acila do 2ª carbono do arcabouço de glicerol dos fosfolipídios. Na figura, as esferas representam os íons Cálcio (Cálcio com 2 cargas positivas), necessários à atividade catalítica e ao aumento da integridade estrutural dessa enzima. A figura mostra também a orientação do domínio quando da interação com a membrana biológica (indicada pelo plano). Em verde transparente está um análogo da molécula lipídica sendo hidrolisada em seu sítio catalítico. Os resíduos em azul representam mudanças de cargas positivas, importantes para a interação da enzima em interface com a membrana biológica. Na “DA” existem indícios de hipoatividade da PLA2 cerebral, que se correlacionam com um aumento do número de emaranhados neurofibrilares e de placas senis.
A
este ponto, está evidente que o acúmulo intracelular da proteína Tau
hiperfosforilada em neurônios ou células gliais corresponde a inclusões
imunorreativas à Tau conhecidas como emaranhados
neurofibrilares. A hiperfosforilação da Tau compromete a capacidade da Tau
desta em estabilizar os microtúbulos. Torna-se afetado, pois, o transporte
axonal e o dendrítico, bem como a arquitetura celular, essenciais à manutenção
da homeostase neuronal. O bloqueio do
tráfego intracelular de proteínas neurotróficas e de proteínas funcionais
advindo da formação desses agregados de proteína Tau hiperfosforiladas, sugere
uma obstrução física pelos emaranhados com concomitante desarranjo e despolimerização
dos microtúbulos. Ao aparecimento desses agregados, segue-se a apoptose e morte
celular. Contudo, já se sabe que a desfosforilação da proteína Tau
hiperfosforilada e dos FHPs resulta na recuperação do papel biológico da Tau
(Ótima notícia, não?). Um detalhe importante: emaranhados neurofibrilares não
estão uniformemente presentes em pacientes com DA e podem existir em outros
tipos de demências.
Credita-se
o grau de comprometimento cognitivo da DA, por parte de alguns pesquisadores,
mais à densidade dos emaranhados neurofibrilares no hipocampo que à deposição
de placas de Beta-amilóide. Os Emaranhados neurofibrilares ficam depositados no
córtex cerebral e quando do acúmulo desses agregados acima do nível fisiológico,
passa a haver uma relação com a gravidade da sintomatologia clínica associada à
DA.
Os
ENF depositam-se no córtex cerebral e obedecendo a seguinte seqüência: região
do uncus, porção mesial do lobo temporal, parte inferior do lobo frontal, giro
do cíngulo e outras regiões cerebrais, dentre as quais o tálamo, hipotálamo e o
núcleo caudado.
Fonte: Nicotinic Acetylcholine Receptors and Alzheimer’s
disease Therapeutics: Review of Current Literature; .Volume 12, Issue 2 on 31
January 2005; Brigham Young University.
Acima
está representado o papel de estabilização dos microtúbulos exercido pela
proteína Tau, bem como a formação de emaranhados
neurofibrilares resultantes da hiperfosforilação de Tau. Logo abaixo, temos
um exemplo de dois emaranhados neurofibrilares (Histolgicamente, novelos
neurofibrilares) e de um esquema mostrando a localização do hipocampo, região
cerebral citada no 2ª parágrafo do item 4.
http://www.sbneurociencia.com.br/diegocastro/artigo1.htm
Confira a localização do uncus na base do cérebro. O que se pretende é apenas mostrar sua localização.
Finalmente,
esperamos que algumas das informações aqui apresentadas tenham lhe incutido a
curiosidade nesse assunto, cujos conhecimentos cada vez mais aprimorados
fornecerão embasamento a pesquisadores na busca por novidades terapêuticas mais
eficientes, aplicadas no tratamento da DA e de outras demências Tau positivas.
Bibliografia:
3)Vanessa
de Jesus Rodrigues de Paula; Inibição da
fosfolipase A2 e fosforilação da proteína Tau em culturas primárias
de neurônios hipocampais; Dissertação apresentada à Faculdade de Medicina da
Universidade de São Paulo para obtenção do título de Mestre em Ciências. Área
de concentração: Psiquiatria; Orientador: Prof. Dr. Orestes Vicente Forlenza.
Autor: Pedro Lôbo de Aquino
Moura e Silva
