O documento descreve a estrutura e mecanismo de ação da neurotoxina botulínica tipo A, produzida pela bactéria Clostridium botulinum. A toxina causa a doença botulismo e é usada terapeuticamente para tratar distúrbios musculares. Ela é composta por três domínios proteicos que agem juntos para inibir a liberação do neurotransmissor acetilcolina e causar paralisia muscular.

1. Proteínas em Exibição - Transformações Bioquímicas 2012.2
Botulinum Neurotoxin Type A
(BoNT/A) - PDB:3BTA
Bruno Crepaldi Ambrózio R.A. 11042311
Eduardo Napolitano Papai R.A. 11019111

2. Motivações
• Toxina atua no Botulismo.
• Potente arma biológica (Agente de alto risco segundo o
Center for Disease Control - CDC).
• Tratamento de distúrbios neuromotores.
• Aplicações na indústria cosmética.

3. Origem
A neurotoxina se origina principalmente na bactéria
anaeróbia Clostridium botulinum e o tipo A afeta os
humanos em especial!
Feridas contaminadas, a ingestão de esporos ou da
própria toxina causam o Botulismo (Doença Paralítica),
que pode ser letal.

4. Descrição da estrutura da proteína
• 1295 aminoácidos;
• Presença de α-Hélices e Folhas-β;
• Tamanho da molécula: 45 Å x 105 Å x 130 Å;
• Três domínios funcionais (de ~50kDa cada) interagem para formar a estrutura
quartenária;
• Arranjo linear dos três domínios;
• Light chain (domínio catalítico) e heavy chain (domínios de translocação e
ligação) conectadas por ponte de dissulfeto;
• Não há interação entre o domínio catalítico e o de ligação!

5. Três domínios funcionais:
Catalítico (1-437) - catalytic (azul);
Translocação (448-872) - translocation (verde);
Ligação (873-1295) - binding (vermelho e amarelo).
Mecanismo infeccioso da
proteína!
Entenda melhor! - http://www.youtube.com/watch?v=NZZ9fI3U4k0

6. Mecanismo de infecção
Clivagem de proteínas SNARE (que servem de "ponte" para a passagem do
neurotransmissor acetilcolina das vesículas sinápticas para os neurônios) e consequente
ligação entre o domínio de ligação e o fim pré-sináptico das células nervosas.
Acidificação provoca mudança conformacional do domínio de translocação e permite
que, através da endocitose celular, um poro seja formado, facilitando a entrada do
domínio catalítico no citosol.
A ponte de dissulfeto que conecta o domínio catalítico e o de translocação (Cys 429 à
Cys 453) é reduzida e o domínio catalítico é liberado no citoplasma.

7. Reconhecimento do substrato e quebra da proteína pré-sináptica SNAP 25 por uma
metaloprotease de zinco do domínio catalítico. (O ponto isoelétrico elevado do C-
terminal da SNAP 25 sugere que em pH fisiológico, sua carga líquida positiva é
fundamental para seu reconhecimento pelo domínio catalítico de zinco de carga
líquida negativa).
O neurotransmissor não consegue portanto exercer o seu papel de transmissão
nervosa para contração muscular, provocando paralisia muscular.
A inibição do sítio ativo da neurotoxina é fundamental para o desenvolvimento de
tratamentos para o botulismo, novas terapias e medicamentos.

8. Mas, por quê saber tudo isso?
O uso da toxina para fins terapêuticos se iniciou em 1980 com resultados
eficazes no relaxamento dos músculos oculares, tratando o estrabismo.
Antitoxina - Deve ser administrada para inibir a BoNT/A (e normalizar a função
neurotransmissora) assim que diagnosticada sua presença no organismo,
evitando inclusive paradas respiratórias, por exemplo.
Acidente Vascular Cerebral (AVC): Os pacientes podem apresentar uma rigidez
excessiva de contração muscular, causadas por uma condição neurológica
anormal chamada de espasticidade, que gera confusão nos movimentos. O
tratamento com a toxina botulínica do tipo A (ex. Xeomin®) pode, através da
amenização da transmissão de acetilcolina, reduzir os espasmos.

9. Além disso...
A Sialorréia (excesso de saliva na cavidade oral causada pela contração
involuntária dos músculos e assim, das glândulas salivares) observada em
pacientes com paralisia cerebral, pode ser controlada através da aplicação da
toxina botulínica, que atua no controle da salivação indiretamente.
Botox® - Inibe a transmissão de acetilcolina assim como no botulismo. Em doses
controladas e localizadas, impede a contração muscular, evitando as
indesejadas rugas.
Testes sugerem que a toxina possa ser utilizada no tratamento contra o
aumento da próstata.
Existem diversas aplicações, e outras ainda devem ser descobertas!

10. Referências Bibliográficas
[1] http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3BTA
[2] http://www.cdc.gov/nczved/divisions/dfbmd/diseases/botulism/
[3] http://toxipedia.org/display/toxipedia/Botulinum+Toxin
[4] http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/botulismo/botulismo-6.php
[5] http://www.wgate.com.br/conteudo/medicinaesaude/fisioterapia/variedades/botox.htm
[6] http://diariodonordeste.globo.com/materia.asp?codigo=629510
[7] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23139852
[8] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23068112
[9] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9783750?dopt=Abstract
[10] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22997495
[11] http://drauziovarella.com.br/doencas-e-sintomas/toxina-botulinica-2/
[12] http://egodonto.blogspot.com.br/2012/08/o-que-e-sialorreia.html