O documento descreve a proteína CfAFP-501 encontrada no inseto Choristoneura fumiferana. A CfAFP-501 possui 31 aminoácidos a mais que outras proteínas anticongelantes do mesmo inseto, formando duas voltas extras que aumentam seu tamanho e área de ligação com gelo, melhorando sua atividade térmica. A estrutura e função da proteína são mantidas por ligações de hidrogênio e dissulfeto.

1. Universidade Federal do ABC
Transformações Bioquímicas –
Prof. Dr. Rodrigo L. O. R. Cunha
Danilo Akio Kakazu 11024911
Mariana Sanches de Toledo 11013411
Turma A – Matutino

2. O interesse na proteína se deu por sua capacidade de
possibilitar a vida de diferentes espécies em ambientes inóspitos,
nos quais a temperatura é muita baixa.

3. A proteína CfAFP-501 (código PDB 1Z2F) é encontrada nos
insetos Choristoneura fumiferana. Ela é capaz de reduzir o ponto
de congelamento de uma solução, por meio de um mecanismo de
adsorção-inibição. Assim, ela permite que o
organismo sobreviva em temperaturas
abaixo de zero. É uma das proteínas
com uma melhor atividade térmica,
correspondendo a 2-3 vezes a da
CfAFP-337, proteína do mesmo
inseto e de mesma função.
Imagem 1: Choristoneura fumiferana

4. A CfAFP-501 possui 31
aminoácidos a mais do que as
outras AFP’s presentes no
Choristoneura fumiferana. Esses
aminoácidos a mais formam
mais duas voltas extras na
estrutura, uma com 16 e outra
com 15 aminoácidos, na região
central da β-hélice, estendendo
assim o seu tamanho. Então, ela
tem um peso aproximado de Imagem 2: CfAFP-501. As áreas em
12-kDa, contra 9-kDa das amarelo indicam os resíduos adicionais
da 501 quando comparada à CfAFP-
outras. 337.

5. Os resíduos interiores na área de curva da estrutura são
principalmente Ser, Thr e Cys (Serina, Treonina e Cisteína), que
produzem ligações de hidrogênio capazes de manter a forma de
60º, criando uma secção triangular na proteína. A volta com 16
aminoácidos possui um resíduo Ser extra, que se localiza no canto
da estrutura β-hélice triangular. O lado da proteína que forma a
área de ligação com o gelo é formado na sua maioria pela
repetição de resíduos Thr-Xaa-Thr, sendo Xaa certo aminoácido.
Exceto em Thr-5 e Thr-52, substituídos por Val (Valina); e Thr-37,
substituído por Ile (Isoleucina).

6. A estrutura se mantém
estável pelas interações
hidrofóbicas das cadeias
laterais, no interior da
proteína. A estabilidade da
estrutura e o enovelamento da
proteína são dependentes
também das ligações dissulfeto
presentes. A sua rigidez é
mantida pelas várias ligações
de hidrogênio. Imagem 3: Diagrama da proteína, com as
ligações dissulfeto mostradas em amarelo.
Os átomos de oxigênio da Treonina da
área de ligação gelo-proteína são
indicados pela cor vermelha.

7. Numa solução aquosa que está em equilíbrio com gelo,
qualquer mínimo resfriamento da solução abaixo do ponto de
congelamento do equilíbrio fará com que moléculas de água se
juntem ao gelo, aumentando assim sua quantidade. AFPs
adsorvem ao gelo, restringindo o seu crescimento. Essas regiões
de contato possuem uma curvatura local que faz com que seja
termodinamicamente não favorável que as moléculas de água se
juntem ao gelo. Isso resulta numa diminuição não coligativa e fora
do equilíbrio do ponto de congelamento. Assim, cristais de gelo
podem permanecer do mesmo tamanho em temperaturas que
estejam entre o ponto de congelamento coligativo e o ponto de
congelamento decorrente da ação da proteína.

8. Por causa dos resíduos
adicionais presentes na
estrutura, a área de ligação
gelo-proteína da CfAFP-501 é
aproximadamente 34% maior
do que a da proteína CfAFP-
337, de mesma função mas
sem as duas voltas extras.
Figura 4: Área de ligação gelo-
proteína. Amarelo mostra o carbono e
vermelho, o oxigênio.

9. Provou-se a dependência entre o tamanho e a função ao
deletar um segmento de 31 aminoácidos de uma CfAFP-501
normal no nível de cDNA (DNA complementar) e criar então uma
proteína menor, na qual duas voltas da sua estrutura foram não
estivessem presentes. Obteve-se com isso uma atividade térmica
semelhante aquelas das 9-KDa proteínas, provando que a
atividade térmica aumentada da CfAFP-501 é decorrente do seu
tamanho, e não da sequência de seus resíduos de aminoácidos.
Isso ocorre pois um tamanho maior acarreta numa maior área de
ligação com o gelo.

10. Através de pesquisas relacionadas a esse tema
poderíamos aproveitar as propriedades dessa proteína para o
armazenamento de órgãos e tecidos em temperaturas baixas,
sem que ocorresse a ruptura das células; assim eles poderiam ser
armazenados por mais tempo, para pesquisas e transplantes.
Além disso, essas propriedades podem ser utilizadas a fim de
criar plantas que suportem melhor o frio, podendo ser cultivadas
em um maior número de locais.

11. Congmin, L., Xianrong G., Zongchao J., Bin X. e Changwen J (2005). Solution
structure of an antifreeze protein CfAFP-501 from Choristoneura fumiferana.
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Science in China Series B: Chemistry. 50: 266-271