Evolução de Estruturas Complexas: ATP Sintase

EVOLUÇÃO DA ATP SINTASE

Certa vez, observei um criacionista perguntar ao seu oponente por um estudo (passado por revisão de pares) que desmentisse o facto da ATP Sintase ser irredutivelmente complexa. Este não se lembrou de perguntar ao criacionista por um estudo (passado por revisão de pares) que demonstrasse que esta é.

 

É de notar que segundo o próprio Michael Behe n’ “A Caixa Preta de Darwin” uma estrutura irredutivelmente complexa não tem por definição um precursor funcional. Isto pode parecer muito bonito a um criacionista (“Que bom! A proteína não evoluiu logo deus existe!” Lindo…). Mas essa alegação é contrariada pelas evidências.

 

Muitas das estruturas (se não todas) que alegadamente eram irredutivelmente complexas foram estudadas numa perspectiva evolutiva e os estudos (alguns deles referenciados ao longo deste blog) concluíram que as estruturas evoluíram naturalmente a partir de precursores funcionais, pelo que o conceito de complexidade irredutível foi considerado inaplicável.

 

Kenneth Miller (com uma atitude humorística) levou um invulgar acessório de gravata para o julgamento de Dover (Pensilvânia) – uma ratoeira á qual faltava uma parte. Que falta de gosto Dr. Miller, mas bastante útil para explicar como uma estrutura pode desempenhar uma função diferente se lhe removermos uma parte.

 

Os organismos necessitam de ATP para imensas reacções que ocorrem na célula. Para catalisar a síntese de ATP a partir de ADP existe a ATP Sintase. No entanto o ATP pode ser sintetizado em condições abióticas (provavelmente o que teria ocorrido na Terra pré-biótica). No entanto com a necessidade de produzir energia própria, proteínas capazes dessa função teriam sofrido pressões selectivas.  

 

Na realidade existem muitos estudos por revisão de pares que demonstram que a ATP Sintase tem um ancestral comum com outros tipos de proteínas.

 

A F-ATP Sintase catalisa a formação de ATP usando um gradiente de protões, enquanto que a V-ATPase gera um gradiente de protões utilizando ATP, no entanto, existem semelhanças a nível funcional e de mecanismo. 

 

O dfominio F1 apresenta semelhanças estruturais ás DNA helicases hexaméricas e o domínio F0 demonstra algumas semelhanças ao motor flagelar (que funciona a protões – H+). Tanto o domínio F1 como a DNA helicase formam um anel com a mesma simetria rotacional, com um poro central.

 

As DNA helicases usam a forma helicoidal do DNA para dirigir o seu movimento ao longo da molécula de DNA e para detectar superenrolamento, ao passo que o hexâmero α3β3 utiliza as alterações conformacionais através da rotação da subunidade γ para conduzir uma reacção enzimática.

 

As enzimas do tipo ATP Sintase foram bastante conservadas ao longo da evolução. As enzimas bacterianas são essencialmente as mesmas em estrutura e função que as das mitocôndrias. (mais uma evidência da Teoria Endossimbiótica).

 

Alguns dos processos através dos quais e ATP Sintase evoluiu são conhecidos. Por exemplo, estudos sugerem que a elongação da subunidade gama (globular) resultou de fenómenos de duplicação intragenética (atpC); a subunidade C da ATP Sintase pertence a uma família de genes expandida por duplicação genética.

 

Referências:

 

“O que é a vida?” – Lynn Margulis e Dorion Sagan (http://books.google.pt/books?id=jwVHCGSp79wC&pg=PA83&lpg=PA83&dq=produ%C3%A7%C3%A3o+abi%C3%B3tica+de+ATP&source=bl&ots=EQ7S3ZcysI&sig=zwb7agbyUtgdi-iCspV4jD0rQ5w&hl=pt-PT&sa=X&ei=EUSEUO-fDMOphAfF_YHIDA&ved=0CC8Q6AEwAA#v=onepage&q=produ%C3%A7%C3%A3o%20abi%C3%B3tica%20de%20ATP&f=false)

 

Biochim Biophys Acta. 2006 May-Jun;1757(5-6):437-45. Epub 2006 May 19. - Bioenergetics of archaea: ancient energy conserving mechanisms developed in the early history of life, Lewalter K, Müller V.

 

Gene. 2006 Apr 26;371(2):224-33. Epub 2006 Feb 7. - Evolution of ATP synthase subunit c and cytochrome c gene families in selected Metazoan classes, De Grassi A, Lanave C, Saccone C.

 

Zh Evol Biokhim Fiziol. 2007 Sep-Oct;43(5):391-7. - Evolutonary modifications of molecular structure of ATP-synthase gamma-subunit, Ponomarenko SV.

 

Rotary DNA motors. C. Doering, B. Ermentrout and G. Oster. Center for Nonlinear Studies, Los Alamos National Laboratory, New Mexico 87545, USA.

Antony Crofts. Lecture 10:ATP synthase. Life Sciences of the University of Illinois at Urbana-Champaign

InterPro Database: ATP Synthase

Ectopic β-chain of ATP synthase is an apolipoprotein A-I receptor in hepatic HDL endocytosis. Nature 421, 75-79 (2 January 2003) | doi:10.1038/nature01250.



* Cusquice: Dorion Sagan é filho de Lynn Margulis e Carl Sagan