Peptídeos, proteínas e aminoácidos: as principais diferenças

Os aminoácidos são as unidades moleculares básicas a partir das quais se formam os peptídeos e as proteínas. Os peptídeos são cadeias de resíduos de aminoácidos ligados principalmente por ligações peptídicas, enquanto as proteínas são constituídas por uma ou várias cadeias polipeptídicas, cuja sequência, estrutura, interações mútuas, processamento biológico e contexto funcional influenciam a sua identidade. Todos estes grupos estão quimicamente relacionados entre si, mas estes conceitos não podem ser utilizados de forma intercambiável.

A diferença entre um aminoácido livre e um péptido é relativamente fácil de determinar: a ligação de aminoácidos por meio de ligações peptídicas conduz à formação de uma nova molécula com uma sequência e um modo de ligação entre os átomos específicos. A fronteira entre A diferença entre um péptido e uma proteína é muito menos clara.

O comprimento da cadeia é um critério orientativo útil. Em materiais educativos ou em alguns sistemas de classificação, é possível encontrar, por exemplo, um limite convencional de cerca de 50 resíduos de aminoácidos. No entanto, a literatura científica não utiliza um único limite universal. Uma cadeia composta por dez resíduos foi descrita como miniproteína, uma molécula com uma estrutura bem definida, composta por 29 resíduos, foi identificada como polipéptido, e algumas proteínas podem apresentar-se num estado significativamente desordenado, em vez de assumirem uma única estrutura estável e compacta. [1] [2] [3]

Estes exemplos ilustram um princípio importante: O comprimento da sequência fornece informações importantes, mas, por si só, não é suficiente para classificar de forma inequívoca cada cadeia de aminoácidos.

Para distinguir melhor péptidos, polipéptidos e proteínas, vale a pena ter em conta várias características ao mesmo tempo:

• o número de resíduos de aminoácidos;
• a sua sequência;
• se a molécula é linear, cíclica, ramificada ou de cadeias múltiplas;
• tipo de ligações covalentes;
• estrutura confirmada experimentalmente;
• modificações pós-traducionais ou químicas;
• método de transformação biológica da molécula;
• a terminologia adotada para uma determinada molécula na literatura científica.

Neste artigo, explicamos como os aminoácidos, os péptidos, os polipéptidos e as proteínas estão interligados, como o comprimento da cadeia influencia a terminologia utilizada, de que forma as ligações peptídicas formam cadeias e por que razão o conhecimento sequências, arquitetura molecular e propriedades comprovadas experimentalmente é mais informativa do que o próprio nome da categoria.

Em que é que os aminoácidos, os peptídeos e as proteínas diferem?

Os aminoácidos são unidades estruturais individuais

Típico aminoácido alfa contém um átomo central de carbono ligado a um grupo amina, a um grupo carboxilo, a um átomo de hidrogénio e a uma cadeia lateral variável.

É precisamente a cadeia lateral que distingue um aminoácido de outro.

Nas condições existentes em muitos ambientes biológicos, os grupos amino e carboxilo apresentam-se frequentemente em formas carregadas. A fórmula estrutural neutra, amplamente utilizada na química básica, é, portanto, uma forma útil de representar um aminoácido, mas não tem de corresponder ao seu estado iônico dominante em todas as condições biológicas.

As cadeias laterais dos diferentes aminoácidos diferem, entre outras coisas:

• pelo tamanho;
• carga elétrica;
• polaridade;
• hidrofobicidade;
• capacidade de formar ligações de hidrogénio;
• propriedades espaciais;
• reatividade química.

Por exemplo, a glicina tem, como cadeia lateral, um único átomo de hidrogénio, pelo que é estruturalmente mais pequena do que os restantes aminoácidos padrão. A cisteína, por sua vez, contém uma cadeia lateral com um átomo de enxofre, que pode participar na formação de pontes dissulfuretas.

Outros aminoácidos podem conter cadeias laterais aromáticas, ácidas, básicas, polares ou, sobretudo, apolares.

Estas diferenças ajudam a compreender por que razão a substituição de um aminoácido por outro pode alterar as propriedades de um péptido ou de uma proteína. A estrutura da molécula pode continuar a ser ligada através do mesmo tipo de ligações peptídicas, mas as propriedades químicas resultantes da presença de cadeias laterais específicas alteram-se.

Um aminoácido também pode estar presente e participar no metabolismo independentemente de um péptido ou de uma proteína.

Os aminoácidos livres são moléculas independentes.

Após a integração na cadeia peptídica ou proteica, as unidades individuais são definidas mais precisamente como resíduos de aminoácidos.

Na linguagem corrente, a afirmação de que uma proteína é uma „cadeia de aminoácidos” é compreensível. Do ponto de vista da química estrutural, porém, é mais preciso utilizar a expressão „cadeia de resíduos de aminoácidos”, uma vez que a incorporação de um aminoácido na cadeia altera o seu contexto químico.

Os peptídeos contêm aminoácidos ligados por ligações peptídicas

Numa estrutura peptídica típica, o átomo de carbono do grupo carbonilo, derivado do grupo carboxilo de um resíduo, fica ligado ao átomo de azoto ligado ao resíduo seguinte.

Esta ligação amida covalente é denominada ligação peptídica.

A combinação de dois resíduos leva à formação de dipéptido.

Os três restantes formam tripeptídeo.

Quatro formam tetrapéptido, e o prolongamento contínuo da cadeia leva à formação de péptidos e polipéptidos cada vez mais longos, baseados no mesmo tipo geral de esqueleto químico.

A molécula em formação é mais do que apenas um conjunto dos seus componentes.

Uma mistura que contém moléculas separadas de glicina e alanina difere quimicamente do dipeptídeo glicilalanina.

A molécula combinada tem:

• uma sequência específica;
• ligações covalentes definidas;
• determinados grupos finais;
• massa molecular própria;
• conformações possíveis;
• propriedades químicas diferentes das propriedades dos aminoácidos isolados.

A inversão da ordem leva à formação de alanilglicinas.

A glicilalanina e a alanilglicina contêm os mesmos tipos de aminoácidos, mas têm uma sequência diferente.

Este exemplo simples ilustra um dos princípios básicos da química dos péptidos:

A composição de aminoácidos não é o mesmo que a sequência de aminoácidos.

As ligações peptídicas também apresentam propriedades estruturais características. A sua configuração eletrónica limita a rotação em torno da ligação carbono-azoto na estrutura, enquanto as ligações adjacentes são responsáveis por uma parte significativa da elasticidade conformacional da cadeia.

Estudos experimentais e computacionais demonstram que o grupo peptídico é aproximadamente plano, embora sejam possíveis pequenos desvios em relação à planaridade ideal. [4]

As proteínas contêm uma ou mais cadeias polipeptídicas

A proteína é geralmente entendida como uma macromolécula biológica composta por uma ou várias cadeias polipeptídicas.

Estas cadeias podem formar:

• estruturas globulares compactas;
• estruturas alongadas;
• estruturas associadas às membranas;
• regiões flexíveis;
• regiões com desorganização interna;
• complexos constituídos por várias cadeias;
• combinações de vários elementos estruturais.

Algumas proteínas contêm também hidratos de carbono, lípidos, iões metálicos, grupos prostéticos, modificações covalentes ou outros componentes a elas associados.

Por isso, designar uma determinada molécula como proteína transmite normalmente mais informação do que a simples constatação da presença de ligações peptídicas.

Este termo situa a molécula num contexto mais amplo no contexto estrutural e biológico.

Isso não significa, contudo, que todas as moléculas designadas como proteínas tenham necessariamente:

• um comprimento mínimo definido;
• uma única estrutura rigidamente fixa;
• apenas uma cadeia polipeptídica;
• atividade enzimática;
• um determinado tipo de função biológica.

Um bom exemplo é a proteína KISS1.

Os investigadores utilizaram, entre outras técnicas, a ressonância magnética nuclear e a difração de raios X de ângulo pequeno para caracterizar a KISS1 como uma proteína internamente desordenada e ligeiramente mais alongada do que um aglomerado polimérico estatístico típico. A sua classificação como proteína não depende, portanto, da presença de uma única estrutura compacta e estável. [3]

Aminoácidos, péptidos e proteínas – comparação

A tabela apresenta as diferenças convencionais e não estabelece um único limite formal aplicável a todas as partículas.

Os exemplos de moléculas curtas e ordenadas e de proteínas internamente desordenadas mostram em que casos as definições simplificadas requerem uma explicação adicional. [1] [2] [3]

Que polímero é formado a partir de aminoácidos?

Quando vários resíduos de aminoácidos são ligados por uma estrutura repetitiva que contém ligações peptídicas, forma-se polipéptido.

Uma proteína pode conter uma cadeia polipeptídica ou várias cadeias ligadas entre si, formando uma estrutura maior.

Estes conceitos destacam, portanto, características ligeiramente diferentes:

polipéptido refere-se, acima de tudo, à estrutura química da cadeia;

proteína normalmente descreve uma molécula biológica completa ou um complexo molecular.

Esta distinção é útil na leitura de publicações científicas.

Num artigo, os autores podem descrever a síntese de um polipéptido antes de determinar a sua estrutura espacial ou atividade biológica. Noutro, podem analisar uma proteína composta por várias cadeias polipeptídicas.

Em nenhum destes casos isso implica uma alteração na composição química básica dos aminoácidos.

Num estudo que comparou a expressão bacteriana com a síntese de peptídeos em fase sólida, foram analisados peptídeos com 20 a 40 resíduos „polipéptidos e miniproteínas”. A terminologia utilizada mostra que estes termos podem sobrepor-se parcialmente, dependendo do comprimento, das propriedades estruturais e do contexto científico. [5]

Comprimento da cadeia e classificação

O que significam os termos «dipéptido», «tripéptido», «oligopéptido» e «polipéptido»?

Dipéptido contém dois resíduos de aminoácidos.

Tripeptídeo contém três.

Da mesma forma, o tetrapéptido e o pentapéptido contêm, respetivamente, quatro e cinco resíduos.

Esses nomes permitem determinar com precisão o número de resíduos, desde que se refiram à totalidade da cadeia analisada.

Oligopeptídeo normalmente significa uma cadeia relativamente curta.

Polipéptido destaca a presença de muitos resíduos de aminoácidos numa única cadeia e é frequentemente, embora nem sempre, utilizado para se referir a sequências mais longas.

Os limites numéricos entre termos como oligopeptídeo, peptídeo e polipeptídeo variam consoante a disciplina e a publicação.

Por isso, a sequência real ou o número de resíduos indicado pelos autores é mais fiável do que partir do princípio de que todos os investigadores seguem a mesma convenção.

Numa cadeia linear típica, sem ramificações, que contém o resto aparece:

n − 1 ligações peptídicas na estrutura.

Um tripeptídeo contém, portanto, três resíduos, mas duas ligações peptídicas.

Uma cadeia aberta composta por dez resíduos possui nove ligações deste tipo.

Esta relação aplica-se a uma única cadeia aberta.

Um péptido cíclico fechado pela ligação entre as extremidades N e C possui uma ligação adicional que fecha a estrutura; por isso, com n resíduos, contém n ligações peptídicas na estrutura.

As ligações existentes entre as cadeias laterais devem ser analisadas separadamente.

Será que os 50 aminoácidos constituem a fronteira entre um péptido e uma proteína?

Comprimento aproximado de 50 resíduos de aminoácidos é por vezes utilizada como uma convenção educativa prática que permite distinguir os peptídeos das proteínas.

No entanto, não se trata de uma lei química universal.

A passagem de 50 para 51 resíduos não provoca qualquer transformação química repentina que transformasse automaticamente o péptido numa proteína.

As diferentes áreas da ciência utilizam estes conceitos de forma ligeiramente diferente, e algumas moléculas mantêm nomes historicamente adotados que não correspondem a um limite numérico simples.

Um bom exemplo é CLN025.

O CLN025 contém apenas dez resíduos e, mesmo assim, os investigadores classificaram-no como miniproteína e analisaram a sua estrutura em «beta-hairpin» através da espectroscopia e da dinâmica molecular. O seu comprimento reduzido não o impediu de assumir uma conformação ordenada nas condições estudadas. [1]

Isso não significa que qualquer péptido composto por dez resíduos deva ser designado como proteína.

Mostrando, pelo contrário, por que razão afirmações demasiado categóricas, tais como:

„Cada proteína contém mais de 50 aminoácidos”

ou

„Qualquer cadeia com menos de 50 aminoácidos é um péptido desordenado”

são uma simplificação excessiva.

Uma abordagem mais precisa consiste em considerar o número de resíduos como uma das várias características que descrevem a molécula.

Um péptido curto também pode ser designado como polipéptido

Outro bom exemplo é a calata B1.

No estudo estrutural inicial, esta molécula vegetal de 29 resíduos foi descrita como polipéptido, foi confirmada a sua estrutura cíclica e foi analisada a sua estrutura tridimensional. [2]

Assim, ela reúne:

• uma sequência relativamente curta;
• arquitetura cíclica do esqueleto;
• restrições covalentes adicionais;
• uma estrutura espacial ordenada.

O termo «polipéptido» não tem, portanto, de significar necessariamente uma molécula muito grande.

Dependendo do contexto, pode simplesmente salientar que a molécula em análise é uma cadeia de resíduos de aminoácidos.

Por isso, ao interpretar a literatura científica, convém verificar a sequência real, o número de resíduos, a arquitetura molecular e os resultados experimentais, em vez de atribuir um significado adicional apenas ao nome utilizado.

O número de resíduos e a massa molecular são duas medidas diferentes

O número de restos determina, quantas unidades de aminoácidos existem numa molécula.

A massa molecular, por sua vez, descreve a massa de toda a molécula a nível molecular.

Estes valores estão interligados, mas não são equivalentes.

Os diferentes resíduos de aminoácidos têm massas diferentes. Duas cadeias que contenham o mesmo número de resíduos podem, portanto, ter massas moleculares diferentes, se a sua sequência for diferente.

As modificações químicas também podem influenciar a massa.

A ligação de um hidrato de carbono, um lípido, um grupo fosfato, uma modificação terminal ou outro componente pode aumentar a massa da molécula sem aumentar o número de aminoácidos na sua estrutura.

Além disso, uma proteína pode ser composta por várias cadeias.

O número total de resíduos em toda a proteína pode, portanto, diferir do comprimento de cada cadeia individual.

Uma descrição científica precisa deve indicar se o valor apresentado se refere a:

• o comprimento de uma corrente;
• o número total de resíduos no complexo;
• massa molecular de uma única cadeia;
• massa de todo o complexo molecular.

Nenhum destes parâmetros, por si só, determina a atividade biológica nem a qualidade das provas relativas ao efeito declarado da molécula.

Deve-se considerar a forma molecular real a que se refere a análise

O precursor e os seus produtos de metabolização não devem ser automaticamente considerados como a mesma sequência molecular.

Por exemplo proinsulina é transformada, através de formas intermédias, em insulina e no péptido C.

Uma análise sobre os produtos da conversão da proinsulina mostra por que razão é importante distinguir estas formas na interpretação dos resultados das medições. [6]

Estudos sobre a enzima presente nos grânulos secretores de insulina revelaram, além disso, a remoção seletiva de resíduos básicos dos substratos derivados da proinsulina, sem que se verificasse uma degradação adicional da insulina madura no teste utilizado. [7]

Tratava-se de uma experiência relacionada com a transformação bioquímica e não de uma prova de que todos os péptidos seguem o mesmo padrão de clivagem.

Se a publicação indicar o comprimento, a massa, a concentração ou a atividade do péptido, convém, portanto, determinar se o valor em análise se refere a:

• precursor;
• forma indireta;
• peptídeo maduro;
• fragmento resultante da fissão;
• uma cadeia de uma molécula multicadeia;
• de todo o complexo molecular.

Sem essa distinção, duas descrições cientificamente corretas podem, à primeira vista, parecer contraditórias, embora, na realidade, se refiram a diferentes formas da mesma molécula ou de uma molécula relacionada.

Estrutura, pregas e função biológica

Estrutura primária: tudo começa com uma sequência

A estrutura primária refere-se à sequência de aminoácidos e, numa descrição química mais completa, também às ligações covalentes relevantes.

O tipo e a ordem dos resíduos determinam quais as cadeias laterais que estão disponíveis e em que pontos da estrutura se encontram.

A sequência não pode, portanto, ser equiparada à composição.

Duas cadeias podem conter exatamente os mesmos tipos e números de aminoácidos, mas ter esses aminoácidos dispostos numa ordem diferente.

A alteração da ordem pode afetar, entre outros aspetos:

• distribuição da carga;
• distribuição das regiões hidrofóbicas;
• flexibilidade local;
• possíveis disposições das ligações de hidrogénio;
• tendência para formar determinadas estruturas secundárias;
• reconhecimento por outras moléculas;
• atividade biológica.

A sequência completa contém, portanto, muito mais informação do que uma simples lista dos aminoácidos presentes na molécula.

As alterações na sequência também podem influenciar a relação entre a ligação da molécula e a resposta biológica.

Num estudo sobre um péptido sinalizador de origem vegetal sistemas Foi demonstrado que diferentes regiões da sequência participavam de forma distinta na ligação ao recetor e na sua ativação. A molécula completa e os seus fragmentos mais curtos não eram funcionalmente equivalentes. [8]

Estrutura secundária, terciária e quaternária

Estrutura secundária descreve as disposições locais recorrentes do esqueleto, tais como as hélices alfa e as folhas beta.

A sua formação é favorecida, entre outros fatores, por arranjos ordenados de ligações de hidrogénio na estrutura.

No entanto, não se formam através da substituição das ligações peptídicas responsáveis pela estrutura de primeiro grau.

Estrutura terciária descreve a organização tridimensional mais ampla de uma única cadeia polipeptídica.

Estrutura quaternária refere-se à forma como várias cadeias polipeptídicas se organizam num complexo molecular de maior dimensão.

Uma proteína constituída por uma única cadeia não tem, portanto, necessariamente de possuir uma estrutura quaternáária.

Da mesma forma, um péptido curto não precisa apresentar todos os níveis de organização estrutural para possuir determinadas propriedades biológicas.

Entre outros fatores, podem contribuir para a organização da estrutura molecular:

• ligações de hidrogénio;
• interações eletrostáticas;
• interações de van der Waals;
• efeito hidrofóbico;
• efeitos aromáticos;
• a coordenação de iões metálicos em certas moléculas;
• ligações covalentes transversais, tais como pontes de dissulfeto.

As pontes de dissulfeto, quando existentes, ligam átomos de enxofre provenientes dos resíduos de cisteína.

São quimicamente diferentes das ligações peptídicas que constituem a estrutura da cadeia.

Estudos sintéticos inibidor de tripsina pancreático bovino (BPTI) ilustram bem a diferença entre a formação de uma cadeia e a obtenção da sua forma corretamente ondulada e ativa.

Os investigadores sintetizaram quimicamente uma sequência linear e, em seguida, realizaram um processo de oxidação e dobramento, obtendo um material que corresponde à proteína natural nas análises estruturais e funcionais descritas. [9]

Os peptídeos podem ter uma estrutura tridimensional estável?

Sim.

Uma cadeia curta não tem necessariamente de significar uma molécula desprovida de uma estrutura ordenada.

O CLN025 formava uma estrutura beta-hairpin nos ambientes estudados, enquanto o calato cíclico B1 apresentava uma arquitetura ordenada, apesar da presença de apenas 29 resíduos. [1] [2]

No entanto, trata-se de observações relativas a moléculas específicas.

Isso não significa que todos os peptídeos curtos formem uma estrutura igualmente estável.

O facto de um determinado péptido assumir uma conformação ordenada depende, entre outros fatores, de:

• sequência;
• interações entre os resíduos;
• limitações decorrentes da sazonalidade;
• pontes dissulfuradas;
• solvente;
• temperaturas;
• concentrações;
• presença de parceiros vinculativos;
• modificações químicas.

O ambiente pode ser particularmente importante.

Num estudo sintético neuropeptídeo Y, contendo 36 resíduos, foi analisada a conformação numa mistura de solventes composta principalmente por trifluoroetanol. Observou-se uma região helicoidal na proximidade do extremo C-terminal, enquanto a parte N-terminal não apresentava uma estrutura comparativamente regular. [10]

Uma observação efetuada nesse ambiente não deve ser apresentada como prova de que o péptido assume exatamente a mesma estrutura em todas as condições biológicas.

Por isso, na interpretação dos estudos estruturais, é necessário ter em conta as condições experimentais.

Afirmação:

„O péptido formou uma hélice nas condições do estudo”

é cientificamente mais preciso do que:

„Um péptido tem sempre uma estrutura helicoidal”.

Será que todas as proteínas têm uma estrutura fixa?

Não.

Muitas proteínas contêm domínios com estrutura dobrada estável, mas outras possuem extensas regiões com desorganização interna, e algumas podem ser bastante desorganizadas.

Essas moléculas apresentam-se como conjuntos dinâmicos de diferentes conformações, em vez de permanecerem sempre numa única estrutura tridimensional rígida.

Os estudos sobre o KISS1 constituem um exemplo concreto dessa situação.

Os resultados obtidos através de várias métodos experimentais confirmaram a sua natureza internamente desordenada. [3]

Isto demonstra as limitações de um modelo educativo simplificado, no qual cada proteína é apresentada como uma molécula compacta e imóvel.

Isso não significa, contudo, que uma proteína internamente desordenada não possa apresentar organização, especificidade de interações ou importância biológica.

A desorganização interna deve também ser distinguida de desnaturalização.

Pode constituir uma propriedade natural de uma determinada sequência em determinadas condições.

A desnaturação, por sua vez, consiste na perturbação da organização estrutural existente da molécula.

Nenhum destes fenómenos, por si só, implica a hidrólise das ligações peptídicas nem a decomposição da molécula em aminoácidos livres.

A função depende da molécula específica

Os aminoácidos, os peptídeos e as proteínas participam em muitos processos biológicos que se sobrepõem, mas o facto de pertencerem a uma destas categorias não implica que atuem em conjunto.

Um péptido sinalizador, um tripeptídeo intracelular, uma enzima e uma proteína estrutural podem ser constituídos por resíduos de aminoácidos e, ao mesmo tempo, desempenhar funções completamente diferentes.

Por exemplo, num estudo fisiológico com participantes humanos, foi analisado GLP-1(7–36) como incretina e mediram-se as respostas durante a infusão em sete voluntários. [11]

O estudo incidiu sobre uma determinada molécula sinalizadora e um protocolo experimental específico.

Isso não permite concluir que outros péptidos provoquem os mesmos efeitos no que diz respeito à secreção de insulina.

Outro exemplo é glutatião.

Trata-se de um tripeptídeo que participa nos processos redox da biologia celular. Num dos estudos, utilizou-se água marcada com isótopos para estimar a síntese de glutationa em coelhos, demonstrando que mesmo um peptídeo muito pequeno pode ser estudado como uma molécula regulada metabolicamente. [12]

Tratava-se de um estudo sobre a biossíntese e não de um estudo sobre a suplementação em seres humanos.

Do ponto de vista científico, a questão correta é, portanto:

O que faz essa molécula ou sequência em particular, em que condições e com base em que evidências?

Os termos „peptídeo” e „proteína” ajudam a descrever a identidade molecular.

Não definem uma função biológica universal.

A ruptura da cadeia pode alterar a sua identidade e atividade

A hidrólise conduz à quebra das ligações peptídicas.

Uma única clivagem pode levar à formação de cadeias peptídicas mais curtas, enquanto uma hidrólise suficientemente extensa pode, em última análise, libertar aminoácidos individuais.

Um único corte numa cadeia longa não provoca, normalmente, a libertação imediata de todos os seus fragmentos.

O processamento biológico de moléculas pode recorrer à clivagem seletiva, entre outras coisas, para:

• ativação dos precursores;
• remoção de sequências de sinais;
• separação das regiões funcionais;
• criação de peptídeos maduros;
• fim da atividade;
• formação de moléculas com funções biológicas diferentes.

O estudo da sistemina mostra por que razão não se deve partir do princípio de que um fragmento mantém automaticamente a atividade da molécula original.

A região N-terminal participava na ligação ao recetor, enquanto a região C-terminal era necessária para a sua ativação. Os fragmentos estudados não se comportavam simplesmente como versões mais curtas da molécula de sinalização completa. [8]

A digestão é mais um processo em que se altera a identidade molecular.

Num estudo realizado em seres humanos, foram detetados no sangue determinados peptídeos derivados do colagénio após a ingestão de hidrolisados de gelatina. [13]

Isto confirma a presença de fragmentos específicos nas condições deste estudo.

Isso não significa, contudo, que:

• cada peptídeo proveniente dos alimentos é absorvido na sua forma inalterada;
• cada fragmento peptídico passa por um processo de digestão;
• todos os hidrolisados proteicos comportam-se da mesma forma;
• A simples deteção do fragmento peptídico confirma um determinado benefício para a saúde.

Por que razão a distinção entre um péptido e uma proteína não é clara?

Os diferentes termos respondem a diferentes perguntas

Os termos «peptídeo», «polipéptido» e «proteína» sobrepõem-se parcialmente, uma vez que, muitas vezes, destacam diferentes propriedades da molécula.

Péptido na maioria das vezes, sugere uma cadeia relativamente curta.

Polipéptido salienta a natureza química da cadeia de aminoácidos.

Proteína refere-se normalmente a uma determinada molécula, a um complexo molecular ou a uma unidade com um contexto estrutural e funcional definido.

Uma vez que estes conceitos respondem a questões descritivas ligeiramente diferentes, os seus significados podem sobrepor-se parcialmente.

Isso não significa, no entanto, que todas as diferenças desapareçam.

Um aminoácido livre é uma molécula quimicamente diferente de uma cadeia ligada.

Um dipeptídeo composto por duas unidades é significativamente mais pequeno e estruturalmente mais simples do que um grande complexo proteico composto por várias cadeias.

A incerteza surge sobretudo quando se tenta estabelecer um único limite numérico universal que separa todos os peptídeos de todas as proteínas.

Exemplos científicos que demonstram as limitações das regras simples

Estes exemplos provêm de estudos estruturais, sintéticos e bioquímicos, e não de uma publicação que estabeleça um único limiar de classificação oficial.

A sua importância reside, sobretudo, em mostrar as limitações de definições demasiado simplistas. [1] [2] [3] [7] [9]

A origem natural ou sintética não determina a classificação

Um péptido não se define pelo facto de ter sido produzido num laboratório.

Da mesma forma, uma proteína não se define pelo facto de ter sido isolada de um organismo vivo.

As células sintetizam naturalmente peptídeos e proteínas, enquanto os cientistas podem obter várias cadeias de aminoácidos através de:

• síntese química;
• expressão recombinante;
• síntese extracelular;
• outros sistemas de produção controlados.

Um estudo que comparou a expressão bacteriana com a síntese em fase sólida para sequências contendo 20 a 40 resíduos revelou que a escolha do método de produção depende, entre outros fatores, da sequência específica e dos requisitos da investigação. [5]

Uma molécula não passa para outra categoria química apenas porque se alterou o seu método de produção.

Da mesma forma, estudos sobre o BPTI sintético mostram que a síntese química pode conduzir à obtenção de uma molécula classificada como proteína. [9]

O próprio termo sintético não confirma a equivalência molecular total, mas a origem sintética também não exclui a classificação como proteína.

Como descrever uma molécula com precisão?

Uma descrição científica útil deve indicar o nome da molécula e, nos casos em que se justifique, também:

• sequência de aminoácidos;
• o número de sobras;
• massa molecular;
• informação sobre se a estrutura é linear ou cíclica;
• o número de cadeias;
• ligações transversais covalentes significativas;
• modificações químicas ou pós-traducionais;
• propriedades estruturais comprovadas experimentalmente;
• função biológica comprovada.

Por exemplo, a expressão:

„peptídeo de dez resíduos estudado como miniproteína com estrutura beta-hairpin”

transmite muito mais informação do que a discussão sobre se uma molécula deve pertencer exclusivamente à categoria dos péptidos ou das proteínas.

Da mesma forma, a expressão:

„proteína internamente desordenada”

é uma descrição cientificamente correta e não uma contradição. [1] [3]

Esta distinção reveste-se de particular importância na interpretação de afirmações relativas à ação biológica.

As evidências relativas a um peptídeo não podem ser automaticamente aplicadas a outro apenas pelo facto de ambas as moléculas serem cadeias curtas de resíduos de aminoácidos.

A classificação indica-nos com que tipo de molécula estamos a lidar. Para determinar o que essa molécula faz concretamente, são necessárias investigações específicas sobre essa sequência e essa forma molecular.

Perguntas mais frequentes

1. Todos os peptídeos são proteínas?

Não. Os peptídeos e as proteínas têm uma base química comum, constituída por cadeias de aminoácidos, mas nem todos os peptídeos são classificados como proteínas. As cadeias curtas são normalmente designadas por peptídeos, enquanto o termo „proteína” tem também em conta o contexto biológico, estrutural e histórico. O CLN025 ilustra por que razão é difícil estabelecer uma fronteira rígida: os investigadores descreveram esta sequência de dez resíduos como uma miniproteína com uma estrutura beta-hairpin ordenada. No entanto, isso não significa que todos os peptídeos curtos sejam proteínas. Apenas demonstra que os conceitos se sobrepõem parcialmente e que nenhum número específico de resíduos resolve todos os casos de classificação. [1]

2. Os peptídeos são o mesmo que os aminoácidos?

Não. Os aminoácidos são unidades moleculares individuais, enquanto os peptídeos contêm resíduos de aminoácidos ligados por ligações peptídicas. A ligação entre aminoácidos dá origem a uma molécula com uma sequência própria, extremidades da cadeia, ligações covalentes e propriedades químicas. Não se trata, portanto, apenas de uma mistura de aminoácidos primários. Estudos sobre a sistemina demonstram a importância de uma sequência específica: diferentes partes do péptido ligado participaram de forma distinta na ligação e ativação do recetor. Os resultados referem-se a um sistema vegetal específico, mas ilustram bem o princípio geral de que a identidade do peptídeo depende da sua estrutura molecular combinada. [8]

3. Que polímero se forma a partir dos aminoácidos?

A cadeia formada pela ligação de resíduos de aminoácidos através de ligações peptídicas é designada por polipéptido. Uma ou mais cadeias polipeptídicas podem formar uma proteína, embora o próprio termo „polipeptídeo” não indique uma estrutura espacial específica nem uma função biológica. Na literatura, este termo também tem sido utilizado para designar sequências relativamente curtas, contendo 20 a 40 resíduos. A resposta geral mais precisa é, portanto, „polipéptido”, enquanto o termo «proteína» é utilizado quando corresponde a uma identidade biológica mais ampla de uma determinada molécula ou complexo. [5]

4. Em que difere um aminoácido da cadeia de aminoácidos?

Um aminoácido é uma molécula individual que constitui uma unidade estrutural, enquanto o resíduo aminoacídico é a unidade correspondente após a sua incorporação numa cadeia peptídica ou proteica. A diferença decorre da participação dessa unidade nas ligações da estrutura e da sua posição específica na sequência. Nos estudos estruturais de péptidos, fala-se frequentemente das posições das diferentes resíduos, uma vez que estas influenciam a geometria local e as interações moleculares. Na linguagem coloquial, a expressão „aminoácidos na proteína” é compreensível, mas o termo „resíduo de aminoácido” é quimicamente mais preciso no que se refere à cadeia final. [4]

5. Um polipéptido é sempre uma proteína?

Não. O termo „polipéptido” refere-se, acima de tudo, a uma cadeia de aminoácidos e não significa necessariamente que a molécula seja classificada como uma proteína. Este termo surge em estudos sobre moléculas relativamente curtas, como a calata B1 de 29 resíduos, bem como em trabalhos relativos a sequências que contêm entre 20 e 40 resíduos. A forma como o conceito é utilizado depende do domínio de estudo; por isso, a própria palavra «polipéptido» não define um comprimento fixo, uma conformação confirmada nem uma função biológica. É preferível considerá-lo como uma descrição da natureza química da cadeia, e definir as restantes características com base na análise de uma molécula específica. [2] [5]

6. Quantos aminoácidos deve conter uma proteína?

Não existe um número mínimo único de resíduos que se aplique a todos os casos. As convenções baseadas no comprimento são úteis na formação e na classificação, mas existem exceções reconhecidas. O CLN025, por exemplo, contém dez resíduos e, mesmo assim, foi estudado como uma miniproteína ordenada com estrutura beta-hairpin. Isto não significa que a distinção prática entre péptidos curtos e proteínas maiores seja inútil. Apenas demonstra que é preferível indicar o número real de resíduos, em vez de apresentar um único limiar como regra universal de nomenclatura. [1]

7. O limite de 50 aminoácidos é uma regra científica rígida?

Não. O limite de cerca de 50 resíduos é uma convenção prática utilizada em alguns contextos, e não uma lei química universal. A química das ligações peptídicas não se altera repentinamente no momento da transição de 50 para 51 resíduos. Estudos que descrevem cadeias curtas como miniproteínas ou polipéptidos mostram que a terminologia pode depender também da estrutura, do contexto biológico e da tradição de investigação. Diferentes áreas podem utilizar definições operacionais distintas, pelo que o limiar numérico deve ser apresentado como uma convenção e não como uma regra absoluta. [1] [5]

8. Um péptido curto pode formar uma estrutura estável?

Sim. Alguns peptídeos curtos podem assumir estruturas ordenadas em condições adequadas. O CLN025 foi estudado como uma estrutura beta-hairpin de dez resíduos, enquanto o calato cíclico B1 apresentava uma arquitetura ordenada, apesar da presença de apenas 29 resíduos. Estes resultados demonstram as possibilidades de sequências específicas, e não de todos os peptídeos curtos. O dobramento depende, entre outros fatores, da sequência, das restrições moleculares, do solvente, da temperatura, da concentração e das modificações. A estabilidade estrutural deve, portanto, ser avaliada em relação a uma molécula específica e ao ambiente experimental. [1] [2]

9. Será que todas as proteínas têm uma forma tridimensional fixa?

Não. Algumas proteínas, ou algumas das suas regiões, são intrinsecamente desordenadas e apresentam-se como conjuntos dinâmicos de diferentes conformações, em vez de uma única estrutura estável e compacta. Os estudos sobre a KISS1 confirmaram precisamente esse estado. Isto não significa que todas as proteínas sejam desordenadas, nem que a desordem seja sinónimo de dano. A estrutura das proteínas abrange um espectro que vai desde domínios estáveis e dobrados até regiões elásticas e conjuntos conformacionais dinâmicos. A descrição adequada depende da molécula específica e das condições experimentais. [3]

10. Será que dois péptidos com o mesmo comprimento podem ter efeitos diferentes?

Sim. O mesmo número de resíduos não significa a mesma sequência, estrutura, composição química nem atividade biológica. O tipo de cadeias laterais e a ordem dos aminoácidos influenciam as interações moleculares. Estudos sobre a sistemina demonstraram que diferentes fragmentos da sequência participavam de forma distinta na ligação e ativação do recetor. Não se trata de uma comparação de todos os peptídeos possíveis com o mesmo comprimento, mas mostra por que razão o simples número de resíduos não permite prever a função. Ao comparar dois péptidos, é necessário analisar a sua sequência, estrutura e dados experimentais diretos. [8]

11. Uma molécula mais pesada contém sempre mais aminoácidos?

Não. A massa molecular depende do número e do tipo de resíduos de aminoácidos, bem como da presença de grupos químicos adicionais. Dois péptidos que contenham o mesmo número de resíduos podem ter massas diferentes, uma vez que os aminoácidos individuais têm massas diferentes. As modificações químicas podem, além disso, aumentar a massa sem aumentar o número de resíduos na estrutura. O número de resíduos e a massa molecular descrevem, portanto, propriedades diferentes e nenhum deles, por si só, define um limite universal entre o péptido e a proteína.

12. Será que todas as proteínas são constituídas por uma única cadeia?

Não. As proteínas podem conter uma ou várias cadeias polipeptídicas ligadas entre si. A comprimento de uma única cadeia e a composição da proteína completa são, portanto, informações distintas. Um bom exemplo de processamento biológico é a insulina: a sua forma madura contém duas cadeias ligadas por pontes dissulfuretas, resultantes do processamento da proinsulina e da remoção do péptido C. Os estudos sobre os produtos de conversão distinguem estas formas, em vez de considerarem o precursor e a hormona madura como moléculas idênticas. Ao indicar o número de resíduos, deve, portanto, especificar-se se este se refere a uma única cadeia, a todas as cadeias, ao precursor ou à forma madura. [6] [7]

13. Os peptídeos e as proteínas desempenham as mesmas funções?

Podem estar envolvidas em áreas semelhantes da biologia, mas as moléculas específicas desempenham funções diferentes. Nos estudos sobre o GLP-1, analisou-se um péptido específico no que diz respeito à sua atividade incretina em seres humanos, enquanto os estudos sobre o glutationo incidiram na síntese de um tripeptídeo envolvido nos processos redox celulares. Isto não significa que todos os peptídeos exibam qualquer uma destas ações, tal como nem todas as proteínas têm uma única função comum. Uma comparação cientificamente fundamentada deve incidir sobre moléculas específicas, as suas sequências e as suas propriedades comprovadas experimentalmente. [11] [12]

14. O fragmento do péptido mantém a função da molécula original?

Não necessariamente. A clivagem pode remover a região responsável pela ligação, a região necessária para a ativação, expor um novo fragmento ou levar à formação de um produto com uma função biológica completamente diferente. No estudo da sistemina, os fragmentos não reproduziram simplesmente o conjunto completo de propriedades relacionadas com a ligação e a ativação do recetor observadas na molécula completa. O resultado depende da sequência específica e não pode ser automaticamente extrapolado para todos os produtos da clivagem. O fragmento deve ser considerado como uma forma molecular distinta, que requer dados próprios relativos à estrutura e à atividade. [8]

15. A desnaturação transforma as proteínas em aminoácidos?

Não. A desnaturação perturba os níveis superiores de organização estrutural da proteína, mas, por definição, não requer a ruptura do seu esqueleto peptídico. A formação de peptídeos mais curtos ou de aminoácidos livres requer a hidrólise das ligações peptídicas, ou seja, um processo químico diferente. A simples desorganização estrutural também não implica necessariamente degradação, como ilustra o exemplo da proteína KISS1, que se mantém intacta apesar da sua desorganização interna. Em condições muito agressivas, a desnaturação e a degradação química podem ocorrer simultaneamente, mas continuam a ser processos distintos: a perda do dobramento não é o mesmo que a quebra da cadeia covalente. [3]

16. Uma molécula sintética pode ainda ser considerada uma proteína?

Sim. A síntese química não exclui a classificação da molécula como proteína. Os investigadores sintetizaram quimicamente um inibidor da tripsina pancreática bovina e, após a oxidação e o dobramento adequados, obtiveram um material que correspondia à proteína natural nas comparações analíticas e funcionais descritas, incluindo no que diz respeito à atividade inibidora. O resultado dependia da construção correta da sequência, do dobramento e das características, e não significa que qualquer polipéptido sintético assuma automaticamente a estrutura correta. A classificação é determinada pela identidade molecular e pelo contexto, enquanto o método de produção constitui uma característica distinta. [9]

17. As proteínas alimentares, os hidrolisados de proteínas e os aminoácidos livres são a mesma coisa?

Não. As proteínas alimentares são moléculas maiores e ligadas entre si, os hidrolisados proteicos contêm misturas de produtos de hidrólise, enquanto os aminoácidos livres são unidades moleculares individuais. A sua composição e formas moleculares são, portanto, diferentes. Num estudo realizado com seres humanos, foram detetados no sangue determinados péptidos derivados do colagénio após a ingestão de hidrolisados de gelatina, demonstrando que, no processo de digestão e absorção, podem ocorrer fragmentos peptídicos identificáveis. No entanto, o estudo não confirmou a absorção universal de todos os peptídeos na sua forma inalterada, nem a ação equivalente de todos os produtos proteicos. [13]

18. Em que difere um péptido de um polipéptido?

Ambos os termos descrevem cadeias de resíduos de aminoácidos ligados por ligações peptídicas. O termo „peptídeo” é frequentemente utilizado para designar cadeias relativamente curtas, enquanto „polipéptido” destaca uma cadeia de aminoácidos extensa e é por vezes utilizado para designar sequências mais longas. No entanto, não existe um limite numérico universal a partir do qual um termo deva ser substituído pelo outro. Estudos que descrevem a calata B1, com 29 resíduos, como um polipéptido, bem como trabalhos sobre polipéptidos com 20 a 40 resíduos, demonstram a sobreposição desta terminologia. O número real de resíduos e a arquitetura molecular são, portanto, mais informativos do que a imposição de um limite rígido. [2] [5]

19. Os mesmos aminoácidos podem formar péptidos diferentes?

Sim. O mesmo conjunto de tipos de aminoácidos pode dar origem a diferentes péptidos, se a sua ordem for alterada. Por exemplo, a glicilalanina e a alanilglicina contêm glicina e alanina, mas a inversão da sua ordem leva à formação de uma sequência molecular diferente. Em peptídeos mais longos, a alteração da sequência pode afetar a distribuição da carga, as regiões hidrofóbicas, as superfícies de ligação e as tendências estruturais. Por isso, a identidade de um peptídeo depende não só dos aminoácidos que contém, mas também da sua ordem e da forma como estão ligados.

20. Por que razão a sequência é mais importante do que o próprio termo „peptídeo”?

O termo „peptídeo” descreve uma ampla categoria química e não um único tipo de atividade biológica. Dois peptídeos podem diferir completamente na sequência, comprimento, estrutura, localização, modo de processamento e alvos moleculares. Estudos sobre a sistemina demonstram experimentalmente que até mesmo diferentes regiões de uma mesma molécula podem desempenhar papéis distintos na ligação e ativação do recetor. [8] Por este motivo, os resultados relativos a um péptido não podem ser extrapolados para outro apenas pelo facto de ambas as moléculas pertencerem à mesma categoria. Para determinar a função biológica, são necessários dados relativos a uma sequência específica e a uma molécula específica.

Limitações da classificação de péptidos e proteínas

Ao utilizar os termos «aminoácido», «peptídeo», «polipéptido» e «proteína», é importante ter em conta algumas restrições.

Em primeiro lugar, Não existe um limite numérico universal entre um péptido e uma proteína. Um limiar como 50 reszt pode ser uma convenção útil, mas a literatura científica apresenta exceções evidentes. [1] [2] [5]

Em segundo lugar, a estrutura também não forma uma fronteira simples. Alguns peptídeos curtos assumem estruturas ordenadas, enquanto algumas proteínas conhecidas permanecem, em grande medida, desordenadas internamente. [1] [2] [3]

Em terceiro lugar, a massa molecular e o número de unidades estruturais são parâmetros relacionados, mas distintos. As modificações, os diferentes tipos de resíduos e a presença de várias cadeias podem alterar a massa, sem que isso se traduza diretamente no comprimento de uma única cadeia.

Em quarto lugar, é necessário distinguir entre as formas precursoras e as maduras. A processamento biológico pode alterar o comprimento da cadeia, o tipo de ligações e a identidade molecular, como é o caso do processamento da proinsulina. [6] [7]

Em quinto lugar, O método de produção não determina a classificação. As moléculas produzidas naturalmente e as sintetizadas quimicamente podem ter a mesma identidade molecular básica, desde que a sua sequência, estrutura e outras propriedades relevantes tenham sido confirmadas. [5] [9]

Em sexto lugar, A pertença a uma categoria não permite prever a ação biológica. Os peptídeos não têm um único efeito fisiológico em comum apenas pelo facto de serem peptídeos, tal como todas as proteínas não desempenham uma única função. [8] [11] [12]

Por fim, as observações estruturais devem ser interpretadas no contexto em que foram obtidas. Um péptido que adota uma determinada conformação num determinado solvente ou ambiente experimental pode comportar-se de forma diferente noutras condições. [10]

Estas limitações não significam que a terminologia seja inútil. Pelo contrário, mostram por que razão é melhor utilizá-la em conjunto com uma descrição mais pormenorizada das propriedades moleculares.

Resumo

Os aminoácidos, os péptidos, os polipéptidos e as proteínas pertencem à mesma hierarquia química ampla, mas descrevem diferentes níveis de organização molecular.

Aminoácidos são unidades de construção individuais.

Quando os resíduos de aminoácidos são ligados covalentemente por ligações peptídicas, formam-se peptídeos e cadeias polipeptídicas.

Proteínas são constituídas por uma ou várias dessas cadeias, consideradas num contexto estrutural e biológico mais amplo.

A transição de um aminoácido para um péptido é quimicamente evidente, uma vez que a formação de uma ligação peptídica conduz à formação de uma nova molécula ligada.

A fronteira entre o péptido e a proteína é muito menos clara.

O comprimento da cadeia fornece informações descritivas úteis, mas não existe um limiar universal de número de resíduos que classifique corretamente todas as moléculas. Estudos sobre a miniproteína CLN025, com dez resíduos, a calata cíclica B1, com 29 resíduos, e a proteína KISS1, internamente desordenada, mostram por que razão as regras simples requerem um contexto adicional. [1] [2] [3]

A estrutura também não define um limite universal. Os péptidos curtos podem assumir conformações ordenadas, enquanto algumas proteínas podem apresentar um grau significativo de desordem.

Da mesma forma, a massa molecular, a origem natural ou sintética e a função biológica não são, por si só, suficientes para determinar se cada cadeia de aminoácidos deve ser designada como péptido ou proteína.

Por isso, na comunicação científica, o que resulta mais informativo é descrever com precisão uma molécula específica:

a sua sequência, o número de resíduos, a arquitetura, as modificações, a estrutura observada experimentalmente, o estado de processamento e as propriedades biológicas confirmadas.

A diferença mais importante pode ser resumida da seguinte forma:

Os aminoácidos são as unidades constituintes; as ligações peptídicas unem essas unidades em péptidos e cadeias polipeptídicas; as proteínas, por sua vez, são moléculas biológicas constituídas por uma ou várias dessas cadeias. A distinção entre um péptido e uma proteína decorre, no entanto, de uma convenção científica e do contexto molecular, e não de um número universal de aminoácidos.

Aviso legal

Este artigo tem caráter exclusivamente educativo e científico-informativo. Explica a terminologia, a estrutura molecular, a classificação dos peptídeos e das proteínas, o processamento biológico das moléculas e apresenta exemplos retirados de estudos publicados. Não constitui aconselhamento médico, nutricional, orientação sobre tratamento, recomendação de produtos nem aconselhamento sobre a utilização de péptidos, proteínas, produtos à base de aminoácidos, suplementos ou substâncias relacionadas. Os resultados de estudos estruturais, bioquímicos, em animais e em seres humanos devem ser interpretados no contexto dos métodos, condições e limitações de cada estudo.

Referências

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