Proteínas em

Exibição -

Hemoglobina

Recombinante rHb 1.2

Fernanda Miyuki Yamada - 11056111

Patrícia Moniz de Arruda - 11000311

Turma A1 - Matutino

Justificativa do Interesse na

Hemoglobina recombinante

• A hemoglobina recombinante pode ser usada

pura em transfusões de sangue, como

substituta às hemácias. Ela possui a

capacidade de se ligar ao oxigênio de forma

semelhante à hemoglobina humana comum.

• Pode ser obtida através de bactérias e de

plantas modificadas geneticamente, ou seja,

não é necessário sangue humano para sua

obtenção, evitando-se a transmissão de

agentes infecciosos.

• A tecnologia recombinante também é utilizada

para a obtenção de uma hemoglobina mutante

com afinidade alterada para o óxido nítrico,

que evite a vasoconstrição ou a hipertenção.

Estrutura da Hemoglobina Humana

Descrição Geral das Moléculas de

Hemoglobina • Organismo de origem: a hemoglobina

recombinante humana é obtida artificialmente a

partir de moléculas de hemoglobina humana

naturais. Outros tipos de hemoglobina

recombinante podem ter origem em outros

organismos.

• Papel fisiológico: transporte, através do sangue,

de oxigênio dos pulmões para os tecidos e de

gás carbônico dos tecidos para os pulmões.

• Quando uma molécula de hemoglobina está

ligada a oxigênio, ela é chamada oxi-

hemoglobina (HbO2). Se estiver ligada a

monóxido de carbono, é chamada carboxi-

hemoglobina (HbCO) e, caso não esteja ligada a

nenhuma substância, é chamada desoxi-

hemoglobina (RHb). Hemoglobina não ligada ao oxigênio

(reduzida) e ligada

Descrição da Estrutura • A hemoglobina é composta por quatro cadeias

polipeptídicas: duas cadeias alfa e duas beta, cada

uma com um grupo heme em forma de anel,

contendo um átomo de ferro.

• Durante o transporte no organismo, o oxigênio se

liga reversivelmente aos átomos de ferro

(aumentando sua solubilidade efetiva no sangue),

indo para os tecidos.

• Problema com hemoglobina defeituosa: Quando a

variação da sequência de aminoácidos da cadeia é

muito grande, podem surgir doenças, como a

hemoglobina falciforme, em que a hemoglobina tem

o glutamato 6 da cadeia beta trocado por valina,

produzindo fibras rígidas no interior das hemácias,

deixando-as deformadas e suscetíveis à ruptura. Hemoglobina com Mutação

Descrição da Estrutura

• Há três tipos de hemoglobina recombinante

humana: rHb1.0, rHb1.1 e rHb1.2, com

características semelhantes às da

hemoglobina natural. A deoxy rHb1.2 possui

duas cadeias de glicina, localizadas entre os

grupos N e C terminais das cadeias alfa em

sua forma cristalina.

• A hemoglobina modificada é obtida por

eliminação ou substituição das cisteínas

nativas e pela introdução de dois resíduos

de cisteína não nativos. A ausência das

cisteínas nativas impede a formação de

ligações dissulfureto durante o

enovelamento e a polimerização da proteína.

A ligação cruzada entre tetrâmeros surge

através das cisteínas não nativas.

Deoxy rHb1.2

Relação da Estrutura com o Papel

Biológico

• A figura a seguir mostra a ligação do oxigênio em duas estruturas da

hemoglobina humana. O grupo heme é visto de lado, com o átomo de

ferro em amarelo. É possível ver a histidina atingindo o lado inferior para

se ligar ao átomo de ferro. Este, por sua vez, puxa a histidina, o que

ocasiona o deslocamento de toda a cadeia da proteína, transmitindo as

mudanças ao longo da proteína, causando finalmente a grande mudança

na forma que modifica a força de ligação dos grupos vizinhos.

Relação da Estrutura com o Papel

Biológico

• A hemoglobina também pode se ligar e

transportar outras moléculas, como o óxido

nítrico e monóxido de carbono.

• Contribui para a regulação da pressão

arterial através da distribuição de óxido

nítrico pelo do sangue, que se liga a resíduos

de cisteína específicos na hemoglobina e

também aos ferros nos grupos heme. O

óxido nítrico afeta as paredes dos vasos

sanguíneos, relaxando-os e reduzindo a

pressão sanguínea.

• O monóxido de carbono é um gás tóxico que

substitui o oxigênio na ligação com os grupos

heme, formando complexos estáveis que

bloqueiam a ligação do oxigênio, levando ao

sufocamento.

Hemoglobina com seus grupos prostréicos

Implicações Práticas do Conhecimento da

Estrutura - Hemoglobina Recombinante

• Uma solução para o curto período de

armazenamento e a possibilidade de

contaminação do sangue usado em

transfusões é utilizar uma solução de

hemoglobina pura para substituir o sangue.

• Por causar problemas renais, a hemoglobina

natural não é utilizada pura. Em seu lugar,

utiliza-se a recombinante, que provém da

molécula natural tratada por polimerização,

encapsulação e ligação cruzada. Para evitar

que as quatro cadeias proteicas se separem

na ausência do invólucro da hemácia, são

concebidas moléculas que têm duas das

quatro cadeias ligadas através de dois

resíduos adicionais de glicina que formam uma

ligação entre as duas cadeias, evitando a sua

separação em solução.

Hemoglobina Recombinante Humana

(rHb1.2)

Implicações Práticas do Conhecimento da

Estrutura - Hemoglobina Recombinante

• A transformação da molécula natural em hemoglobina recombinante

requer diversas de modificações para tornar a molécula de hemoglobina

acelular fisiologicamente aceitável para transfusão. Hemoglobinas com

afinidades diferentes de oxigênio são obtidas pela introdução de mutações

no grupo heme, com a introdução de mutações superficiais que

estabilizem a molécula de hemoglobina no estado de baixa afinidade de

oxigênio.

• Dentre as vantagens da hemoglobina recombinante estão:

1) tem alta capacidade de transporte de oxigênio;

2) tem baixa pressão oncótica;

3) evita a fuga de hemoglobina a partir da vasculatura;

4) não é tão instável e heterogênea como as moléculas recombinantes de

antigamente.

Referências

FRONTICELLI, C.; KOEHLER, R. C. Design of recombinant hemoglobins for use in transfusion fluids.Baltimore, 2009.

MANNING, L. R.; JENKINS, J. R.; VANDEGRIFF, K.; WINSLOW, R. M.; MANNING, J. M.Subunit dissociations in natural and recombinant

hemoglobins. bOSTON, 1996.

DAMIANI, F. R. de O. Proposta de Protótipo de um Oxímero de Pulso Empregando Tecnologia FPAA. São Carlos, 2010.

VALDÉS, M. E. A. Sustitutos de La Sangre. 2001.

NATARAJAN, C.; JIANG, X.;FAGO, A.; WEBER, R. E.; MORIYAMA, H.; STORZ, J. F. Expression and Purification of Recombinant Hemoglobin

in Escherichia coli. lINCOLN, 2011.

TEMPLE UNIVERSITY. Recombinant Hemoglobin Polymers for Use in Blood Substitutes. 2009.

RAZOUKL, F. H.; REICHELL, E. M. V. Caracterização, produção e indicação clínica dos principais hemocomponentes. São José do Rio Preto,

2004.

WIKIPEDIA. Alternativas médicas ao sangue. Acesso em: 06, nov, 2012. Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Alternativas_m%C3%A9dicas_ao_sangue>

PROTEIN DATA BANK. Hemoglobin. Acesso em: 06, nov, 2012. Disponível em:

<http://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=41&evtc=Suggest&evta=Moleculeof%20the%20Month&evtl=OtherOptions>