Viaa un uimitor ansamblu de lanuri

E-AI gndit vreodat la corpul tu ca la un ansamblu de lanuri microscopice? Probabil c nu. n realitate ns, la nivelul celor mai mici

componente importante ale ei, viaa are ca principiu organizator lanul, se arat n cartea The Way Life Works. Din acest motiv, chiar i numai un mic defect n unul dintre aceste lanuri poate afecta considerabil sntatea noastr. Dar despre ce lanuri e vorba? Cum funcioneaz ele? i ce legtur exist ntre ele i sntatea i fericirea noastr?

n esen, e vorba despre molecule asemntoare unor lanuri care pot fi

clasificate n dou grupe principale. n articolul de

fa vom analiza doar o categorie, i anume proteinele. n

cealalt categorie intr moleculele care conin i transmit informaia genetic: ADN-

ul i ARN-ul. Bineneles, ntre cele dou grupe exist o strns legtur. De fapt, una dintre funciile de baz ale ADN-ului i ale

ARN-ului este producerea marii varieti de proteine necesare vieii.

Catalizatori, paznici i elemente de susinere

n mod categoric, proteinele constituie grupa cu cele mai variate

molecule mari necesare vieii. n familia proteinelor intr anticorpii, enzimele, mesagerii, proteinele de structur i transportorii. Marea diversitate de

anticorpi, sau imunoglobuline, apr organismul de invadatorii strini

precum bacteriile i viruii. Alte globuline ajut la nchiderea

vaselor de snge lezate n urma unei traume.

T

Enzimele au rol de catalizatori, accelernd reaciile chimice, de pild cele implicate n digestie. De fapt, fr enzime, n scurt timp am muri de foame, deoarece ne-ar trebui 50 de ani s digerm ceea ce am consumat la o mas obinuit, se arat n cartea The Thread of Life. Enzimele i vd de treaba lor ca i cum ar lucra pe o linie de montaj ntr-o fabric, fiecare ndeplinind o anumit sarcin. De exemplu, una dintre enzime, maltaza, descompune maltoza, un zahar, n dou molecule de glucoz. Lactaza descompune lactoza, numit i zahr de lapte. Alte enzime combin atomi i molecule formnd noi produse. Mai mult, ele i ndeplinesc funciile cu o vitez ameitoare. O singur molecul-enzim poate cataliza mii de reacii chimice pe secund!

Unele proteine constituie clasa hormonilor i acioneaz ca mesageri. Eliberate n fluxul sanguin, ele stimuleaz sau reduc activitatea altor pri ale corpului. De exemplu, insulina stimuleaz celulele s absoarb glucoza, sursa lor de energie. Proteinele de structur, precum colagenul i keratina, reprezint elementul principal din componena cartilajului, a prului, a unghiilor i a pielii. Toate aceste proteine ar putea fi comparate la nivel celular cu nite stlpi, grinzi, placaje, ciment i cuie, se spune n The Way Life Works.

Proteinele transportoare din membranele celulei au rol de pompe i conducte, permind materialelor s intre n celul i s ias din ea. Dar s vedem acum din ce sunt alctuite proteinele i ce legtur exist ntre structura lor asemntoare unui lan i funciile lor.

Complexitate bazat pe simplitate

Multe limbi au ca element de baz alfabetul. Cuvintele se formeaz cu ajutorul literelor din alfabet. La rndul lor, mai multe cuvinte formeaz propoziii. La nivel molecular, viaa urmeaz un principiu asemntor. Alfabetul e furnizat de ADN. n mod uimitor, acest alfabet n-are dect patru litere, A, C, G i T, care nu sunt altceva dect simbolurile unor baze chimice, i anume adenin, citozin, guanin i timin. Pornind de la aceste patru baze, cu ajutorul

unui ARN intermediar, ADN-ul formeaz aminoacizi, care ar putea fi comparai cu nite cuvinte. Dar, spre deosebire de cuvintele obinuite, aminoacizii au toi acelai numr de litere, i anume trei. Mainile de asamblare a proteinelor, numite ribozomi, leag aminoacizii ntre ei. Lanurile obinute, adic proteinele, pot fi asemnate cu propoziiile. O protein obinuit are ns mult mai multe cuvinte dect o propoziie vorbit ori scris. Ea poate conine aproximativ 300400 de aminoacizi.

Potrivit unei lucrri de referin, n natur exist sute de aminoacizi, totui n componena majoritii proteinelor intr doar 20 dintre ei. Aceti aminoacizi pot fi aranjai n aproape o infinitate de combinaii. S dm un exemplu: Dac avem la dispoziie doar 20 de aminoacizi pentru a forma un lan lung de 100 de aminoacizi, am putea realiza 10100 combinaii, adic 1 urmat de 100 de zerouri!

Forma i funciile proteinelor

Forma unei proteine are un rol decisiv n ce privete funcia ei n celul. Cum influeneaz un lan de aminoacizi forma unei proteine? Spre deosebire de legturile mobile dintr-un lan format din zale de metal sau plastic, aminoacizii se leag la anumite unghiuri, formnd modele regulate. Unele dintre aceste modele seamn cu o spiral, de genul firului de la telefon, sau cu nite pliuri, asemntoare pliseurilor de la o rochie. Aceste modele sunt apoi ndoite pentru a forma o structur tridimensional mult mai complex. Forma unei proteine nu e n nici un caz ntmpltoare. De fapt, forma are un rol decisiv n funcia proteinei. Acest lucru se observ foarte clar cnd n lanul de aminoacizi apare un defect.

Cnd lanul are un defect

Cnd exist defecte n lanul de aminoacizi ori proteinele nu sunt ndoite corect, pot aprea diverse boli, de exemplu, anemia cu celule n secer i fibroza chistic. Anemia cu celule n secer este o boal genetic n care moleculele de hemoglobin din globulele roii nu sunt normale. O molecul de hemoglobin e format din 574 de aminoacizi aranjai n patru lanuri. O modificare a secvenei cu numai un aminoacid n dou din cele patru lanuri transform hemoglobina

normal n varianta care provoac anemia cu celule n secer. Majoritatea cazurilor de fibroz chistic se datoreaz unei proteine creia i lipsete un aminoacid, i anume fenilalanina, aflat ntr-o poziie-cheie n lanul de aminoacizi. Printre consecinele acestui defect am putea aminti un dezechilibru n cantitatea de ap i sare necesar n membranele ce cptuesc intestinele i plmnii, ceea ce face ca mucusul ce acoper aceste suprafee s devin anormal de gros i de vscos.

Cnd anumite proteine lipsesc apar boli precum albinismul i hemofilia. n forma sa cea mai des ntlnit, albinismul (o deficien n pigmentaie) apare cnd o protein important, numit tirozinaz, fie e defectuoas, fie lipsete. Acest lucru afecteaz producerea melaninei, un pigment brun care la om se gsete n mod normal n ochi, pr i epiderm. Hemofilia e cauzat de nivele foarte sczute ale unor factori proteici care contribuie la coagularea sngelui sau chiar de lipsa acestor factori. Alte afeciuni atribuite unor proteine defectuoase pot fi intolerana la lactoz i distrofia muscular, ca s menionm doar cteva.

O teorie privind mecanismul unei boli

n ultimii ani, oamenii de tiin s-au concentrat asupra unei boli care, dup prerea unora, e cauzat de o form anormal a unei proteine numite prion. Potrivit unei teorii, boala apare cnd prionii defectuoi se leag de proteina prionic normal, determinnd-o s se ndoaie greit. Rezultatul e o reacie n lan care propag boala i genereaz noi substane infecioase, se arat n revista Scientific American.

Se pare c primele cazuri de boal prionic aduse n atenia opiniei publice au fost cele din Papua Noua Guinee nregistrate n anii 50 ai secolului trecut. Anumite triburi izolate au practicat o form de canibalism din motive religioase, ceea ce a dus la apariia unei boli numite kuru, ale crei simptome erau asemntoare cu boala Creutzfeldt-Jacob. Dup ce triburile respective au renunat la acel ritual religios, numrul cazurilor de kuru a sczut rapid, n prezent boala fiind aproape dat uitrii.

Un proiect uluitor!

Din fericire ns, proteinele se ndoaie, de obicei, n mod corect i-i ndeplinesc funciile cu o eficien i o exactitate uluitoare, conlucrnd ntr-un mod uimitor. Acesta e un lucru extraordinar dac ne gndim c n corpul uman exist peste 100 000 de tipuri de proteine, toate lanurile complexe fiind ndoite n mii i mii de moduri.

Lumea proteinelor e nc n mare parte neexplorat. Ca s afle mai multe, cercettorii concep n prezent programe sofisticate de calculator care pot prevedea forma proteinelor dup secvena lor de aminoacizi.