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proteínas de choque térmico

Bioquímica / Biologia celular (Patologia: Lesão celular)MultissistêmicoCelular/MolecularSistema nervosoCardiovascularSistema imune

Resumo

As proteínas de choque térmico (HSPs, do inglês heat shock proteins) são uma família de chaperonas moleculares com expressão aumentada em resposta ao estresse celular (calor, hipóxia, toxinas, infecção, isquemia). Auxiliam o enovelamento de proteínas, previnem a agregação de proteínas desnaturadas e direcionam proteínas irreversivelmente danificadas para degradação (via ubiquitina-proteassomo). A função de chaperona é citoprotetora, mas as HSPs também estão implicadas em câncer, autoimunidade e neurodegeneração.

Detalhes

**Definição e classificação:** As HSPs (proteínas do estresse) são chaperonas altamente conservadas, nomeadas conforme o peso molecular (kDa): HSPs pequenas (p. ex., HSP27, αB-cristalina), HSP40, HSP60 (chaperonina, mitocondrial), HSP70, HSP90 e HSP100. Muitas são expressas de forma constitutiva (chaperonas housekeeping) e são ainda mais induzidas pelo estresse.

**Regulação:** O estresse causa desenovelamento/desnaturação de proteínas. As proteínas mal enoveladas titulam HSP70/HSP90, afastando-as do fator de choque térmico 1 (HSF1). O HSF1 livre forma trímeros, transloca-se para o núcleo e liga-se aos elementos de choque térmico (HSE) nos promotores, promovendo a transcrição dos genes das HSPs. Trata-se de uma alça de retroalimentação negativa: à medida que as HSPs se acumulam e reenovelam proteínas, ligam-se novamente ao HSF1 e desligam a resposta.

**Funções:** - Chaperonagem: ajudam polipeptídeos nascentes a se enovelarem adequadamente (dependente de ATP; a HSP70 liga-se a regiões hidrofóbicas expostas, a chaperonina HSP60 fornece uma câmara de enovelamento). - Reenovelamento de proteínas desnaturadas e prevenção da agregação. - Direcionamento de proteínas terminalmente mal enoveladas para degradação pelo ubiquitina-proteassomo (p. ex., via CHIP, uma E3 ligase que interage com HSP70/90). Se o dano for grave, podem promover apoptose. - Transporte de proteínas através de membranas (mitocôndrias, RE). - A HSP90 estabiliza receptores de hormônios esteroides (receptor de glicocorticoide) em estado citoplasmático inativo até a ligação do ligante, e também estabiliza quinases clientes (p. ex., HER2, BCR-ABL, BRAF). - Ubiquitina: ela própria é uma proteína induzida por estresse. - Relacionadas: Hsp47 para o colágeno; αB-cristalina no cristalino; cardioproteção/pré-condicionamento isquêmico.

**Associações clínicas:** - **Lesão celular:** Faz parte da resposta de lesão reversível; HSPs e ubiquitina podem se acumular quando as proteínas estão mal enoveladas. A resposta ao choque térmico é uma adaptação clássica ao estresse celular. O enovelamento incorreto de proteínas (p. ex., doenças de Alzheimer, Parkinson e Huntington; doença priônica) sobrecarrega a capacidade das chaperonas. - **Câncer:** HSP90 e HSP70 são superexpressas em muitos tumores, estabilizando oncoproteínas mutantes e promovendo a sobrevivência. Inibidores da HSP90 (geldanamicina, 17-AAG) foram investigados como antineoplásicos. - **Autoimunidade/infecção:** A HSP60 bacteriana (GroEL) compartilha homologia com a HSP60 humana, de modo que o mimetismo molecular pode contribuir para a autoimunidade (p. ex., febre reumática, aterosclerose, hipóteses do DM tipo 1). HSPs extracelulares atuam como sinais de perigo via TLR2/TLR4 e podem servir como carreadoras de antígenos para apresentação cruzada. - **Doença genética:** Mutações em HSPs pequenas e chaperoninas causam neuropatias e miopatias (p. ex., HSPB1/HSPB8 → Charcot-Marie-Tooth/neuropatia motora hereditária distal; mutação da αB-cristalina → catarata e miopatia relacionada à desmina; mutações da HSP60 → paraplegia espástica hereditária, SPG13). Mutações da chaperonina CCT/TRiC também foram relatadas. - **Doença térmica:** A indução de HSPs (termotolerância) fundamenta a aclimatação ao calor; o golpe de calor envolve sobrecarga das respostas protetoras e lesão de múltiplos órgãos. - **Isquemia:** A indução de HSPs contribui para o pré-condicionamento isquêmico, protegendo o miocárdio.

**Pontos de alto rendimento para provas:** 1. HSPs = chaperonas induzidas por estresse (calor, hipóxia, toxinas, radicais livres). 2. Reenovelam proteínas danificadas; se o reenovelamento falha, a ubiquitina as marca para degradação pelo proteassomo. 3. O acúmulo de proteínas mal enoveladas no RE → resposta a proteínas mal enoveladas (UPR) (relacionada, mas distinta; envolve BiP/GRP78, um membro da família HSP70). 4. HSF1 é o fator de transcrição. 5. A HSP90 mantém os receptores de esteroides inativos. 6. Mimetismo da HSP60 bacteriana → conceito de autoimunidade. 7. Não confundir com proteínas de choque frio nem com reagentes de fase aguda.

Fontes

  • First Aid for the USMLE Step 1 (Biochemistry: Protein folding/chaperones; Pathology: Cell injury)
  • Robbins & Kumar Basic Pathology (Cellular Responses to Stress and Toxic Insults; Misfolded proteins)
  • Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry (Protein folding and chaperones)
  • Lodish Molecular Cell Biology (Chaperones and protein folding)
  • Pathoma (Fundamentals of Pathology: Cell injury)

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