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Por Angelo Grasso<\/strong> Virtualmente todo o carbono org\u00e2nico na biosfera deriva, em \u00faltima an\u00e1lise, do di\u00f3xido de carbono que o Rubisco fixa a partir da atmosfera. Sem ela, a vida avan\u00e7ada no planeta terra n\u00e3o seria poss\u00edvel. E n\u00f3s n\u00e3o seriamos capazes de debater nossas origens. Toda investiga\u00e7\u00e3o e busca sobre se somos ultimamente o resultado de ag\u00eancia inteligente ou apenas de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas naturais aleat\u00f3rias e suas propriedades emergentes da mat\u00e9ria inanimada, se a biodiversidade \u00e9 devida \u00e0 evolu\u00e7\u00e3o ou configura design inteligente. Isso envolve a pergunta de como o Rubisco surgiu.<\/p>\n <\/p>\n Atrav\u00e9s da minha pesquisa eu ganhei entendimento sobre a estrutura complexa de Rubisco, seu funcionamento e processo de s\u00edntese, quantas partes de c\u00e9lulas, enzimas, prote\u00ednas e vias est\u00e3o envolvidas e necess\u00e1rias para mont\u00e1-lo, modifica\u00e7\u00f5es como as sub unidades n\u00e3o conclu\u00eddas que requerem co e p\u00f3s manipula\u00e7\u00e3o mediante prote\u00ednas espec\u00edficas que ajudam como rob\u00f4s de montagem no processo de fabrica\u00e7\u00e3o, caminhos e mecanismos sofisticados de importa\u00e7\u00e3o de prote\u00ednas e de segmenta\u00e7\u00e3o nos cloroplastos atrav\u00e9s de grandes complexos translocon multiprot\u00e9icos no estroma (os port\u00f5es moleculares de entrada, no nosso caso, do cloroplasto para o estroma), e sistemas de comunica\u00e7\u00e3o e de informa\u00e7\u00e3o avan\u00e7ada de prote\u00ednas.<\/p>\n Tudo isso \u00e9 de complexidade desconcertante, em que s\u00e3o necess\u00e1rias dezenas de pe\u00e7as interligadas e afinadas individualmente, uma teia de m\u00e1quinas moleculares interligadas avan\u00e7adas extremamente complexas, onde se alguma falta, nada funciona, o que desafia a intelig\u00eancia dos melhores cientistas h\u00e1 d\u00e9cadas para descobrir sua estrutura, mecanismos e fun\u00e7\u00f5es. Tudo isso pode ser devido a processos naturais? Vamos ver se seria poss\u00edvel.<\/p>\n RuBisCO \u00e9 uma prote\u00edna vegetal de multi-subunidade essencial para a fotoss\u00edntese. Ela catalisa a rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica prim\u00e1ria pelo qual o carbono inorg\u00e2nico entra na biosfera. Na via de C3, RuBisCO \u00e9 respons\u00e1vel pelo in\u00edcio do primeiro passo de fixa\u00e7\u00e3o do di\u00f3xido de carbono, um processo pelo qual o di\u00f3xido de carbono atmosf\u00e9rico \u00e9 convertido pelas plantas para mol\u00e9culas ricas em energia, tal como glucose. Este passo do Ciclo de Calvin desempenha um papel crucial no fornecimento de energia para a c\u00e9lula.<\/p>\n Rubisco tamb\u00e9m \u00e9 a enzima mais abundante na Terra. Ela est\u00e1 presente em todas as plantas e organismos fotossint\u00e9ticos, desde as mais pequenas cianobact\u00e9rias e pl\u00e2ncton at\u00e9 palmeiras e sequ\u00f3ias gigantes. Rubisco \u00e9 um complexo composto por oito subunidades grandes e oito subunidades pequenas.<\/p>\n Sintetizado RuBisCO n\u00e3o tem um lugar ativo totalmente funcional. Ele tem de ser ativado por uma mol\u00e9cula de CO2 que “carbamila” sua Lisina catal\u00edtica para se ligar ao (cofator) Mg2 + que completa o processo de ativa\u00e7\u00e3o. A carboxila\u00e7\u00e3o envolve pelo menos quatro, talvez cinco passos discretos e, pelo menos, tr\u00eas estados de transi\u00e7\u00e3o;<\/p>\n A origem destas etapas altamente espec\u00edficas, reguladas e coordenadas, que s\u00e3o essenciais para a ativa\u00e7\u00e3o de Rubisco, s\u00e3o melhor explicadas atrav\u00e9s de uma mente e planejamento, que configurou tudo isso. \u00c9 extremamente improv\u00e1vel que mecanismos naturais sejam capaz de produzir estas vias metab\u00f3licas sofisticadas de v\u00e1rias etapas e linhas de montagem para fazer produ\u00e7\u00e3o do Rubisco. N\u00e3o \u00e9 de se surpreender que n\u00e3o existam trabalhos cient\u00edficos convencionais capazes de fornecer cen\u00e1rios evolutivos convincentes. Contanto que a enzima n\u00e3o \u00e9 totalmente funcional a vida “avan\u00e7ada” na Terra n\u00e3o seria poss\u00edvel. Como surgiu a inser\u00e7\u00e3o correta do c\u00e1tion met\u00e1lico (Mg2 +) cercado por tr\u00eas mol\u00e9culas H2O\/OH? M\u00faltiplas tentativas at\u00e9 conseguir a configura\u00e7\u00e3o correta?<\/p>\n O genoma precisa a informa\u00e7\u00e3o certa, a fim de obter o material certo, a forma certa e a quantidade de cada subunidade e co-fatores e clusters met\u00e1licos, a informa\u00e7\u00e3o como posicion\u00e1-los no ponto ativo certo, e como montar essas pe\u00e7as na ordem correta. Isso parece-me ser unicamente explicado de forma convincente pelo planejamento prudente de um engenheiro super inteligente, que soube inventar e construir esta m\u00e1quina altamente sofisticada e complexa e torn\u00e1-la totalmente funcional a partir do zero. Um surgimento lento, passo a passo, n\u00e3o guiado, parece ser um mecanismo extremamente improv\u00e1vel. A explica\u00e7\u00e3o mais convincente \u00e9 o resultado de uma intelig\u00eancia, que define tudo atrav\u00e9s do poder, vontade e informa\u00e7\u00f5es.<\/p>\n As oito subunidades grandes de rubisco s\u00e3o codificadas pelo DNA no cloroplasto, e as oito subunidades pequenas de DNA no nucleo da c\u00e9lula. A pequena subunidade de Rubisco e todas as outras enzimas do ciclo de Calvin s\u00e3o codificadas por genes nucleares e tem de ser transportadas ao local do cloroplasto ap\u00f3s a sua s\u00edntese no citosol (o l\u00edquido que preenche o citoplasma, espa\u00e7o entre a membrana plasm\u00e1tica e o n\u00facleo das c\u00e9lulas vivas).<\/p>\n As formas precursoras de tais prote\u00ednas do estroma ( o fluido aquoso dentro do cloroplasto) cont\u00eam uma sequ\u00eancia de importa\u00e7\u00e3o N-terminal. Este p\u00e9ptido de tr\u00e2nsito permite o direcionamento e transfer\u00eancia das subunidades pequenas sintetizadas no citosol, atravessando o cloroplasto para o estroma por complexos de envelope chamados translocon. Estes s\u00e3o port\u00f5es moleculares altamente complexos na membrana interna e externa dos cloroplastos, os quais filtram quais mol\u00e9culas s\u00e3o permitidas a entrar.<\/p><\/div>\n Depois do precursor desdobrado entrar no espa\u00e7o do estroma, liga-se transientemente a um chaperona Hsc70 e a sequ\u00eancia N terminal \u00e9 clivada.\u00a0Dobrar as pequenas e grandes prote\u00ednas de subunidade Rubisco \u00e9 mediada pelo sistema incr\u00edvel chamado chaperonin GroEL-GroES. O dobramento \u00e9 o processo pelo qual as cadeias rec\u00e9m-sintetizadas polipept\u00eddicas adquirem as estruturas tridimensionais necess\u00e1rias para a fun\u00e7\u00e3o biol\u00f3gica. Durante muitos anos, o dobramento de prote\u00ednas foi acreditado que ocorresse espontaneamente. Mas tornou-se evidente que as prote\u00ednas grandes freq\u00fcentemente n\u00e3o conseguem atingir o estado nativo, formando em vez disso agregados n\u00e3o-funcionais . Eles precisam da ajuda destas prote\u00ednas sofisticadas em forma de barril .<\/p>\n Isso levanta quest\u00f5es interessantes: Como deveria e poderiam mecanismos naturais n\u00e3o guiados saber de antem\u00e3o a necessidade de prote\u00ednas acompanhantes durante a transloca\u00e7\u00e3o, a fim de conseguir no momento certo um objetivo espec\u00edfico, que \u00e9 dobrar de forma correta tridimensionalmente, resultando em prote\u00ednas funcionais para fazer organismos vivos? Mat\u00e9ria inanimada n\u00e3o tem o prop\u00f3sito ou objetivo de tornar-se viva. A composi\u00e7\u00e3o de prote\u00ednas para criar vida no entanto, \u00e9 um processo de m\u00faltiplos passos de muitos processos metab\u00f3licos complexos agindo paralelamente como em uma linha de produ\u00e7\u00e3o; processos para a produ\u00e7\u00e3o de prote\u00ednas e outros produtos essenciais para a vida, como nucle\u00f3tidos, amino\u00e1cidos, hidratos de carbono, l\u00edpidos, ATP para gera\u00e7\u00e3o de energia, essencial para qualquer processo metab\u00f3lico etc. A dobragem correta de prote\u00ednas apenas um de v\u00e1rios outros processos essenciais de modo a obter uma prote\u00edna funcional.<\/p>\n Mas uma prote\u00edna funcional por si s\u00f3 n\u00e3o tem nenhuma fun\u00e7\u00e3o, a n\u00e3o ser corretamente incorporada atrav\u00e9s da seq\u00fc\u00eancia de montagem no local de funcionamento correto.\u00a0Oito subunidades pequenas se combinam com os oito subunidades grandes, para se obter a enzima rubisco ativa. Pelo menos tr\u00eas prote\u00ednas de membrana externa dos cloroplastos, incluindo um receptor que se liga a sequ\u00eancia de importa\u00e7\u00e3o da prote\u00edna em tr\u00e2nsito, uma prote\u00edna de canal de transloca\u00e7\u00e3o (que permite a entrada do cloroplasto para o estroma), e cinco prote\u00ednas interiores da membrana s\u00e3o conhecidas por serem essenciais para dirigir prote\u00ednas para o estroma. A importa\u00e7\u00e3o para o estroma depende de hidr\u00f3lise de ATP catalisada por uma chaperona Hsc70 acompanhante. Cloroplastos n\u00e3o podem gerar um gradiente eletroqu\u00edmico (for\u00e7a motriz prot\u00f3nica) atrav\u00e9s de sua membrana interna. Assim a importa\u00e7\u00e3o de prote\u00ednas para o estroma do cloroplasto \u00e9 alimentado exclusivamente pela hidr\u00f3lise de ATP. Dentro do estroma, as subunidades pequenas sofrem mais modifica\u00e7\u00f5es p\u00f3s-tradu\u00e7\u00e3o (p\u00e9ptido de tr\u00e2nsito de clivagem, Met-1 An- metila\u00e7\u00e3o) antes da montagem em complexos finais de Rubisco. Como \u00e9 que os processos evolutivos naturais descobriram como faz\u00ea-lo? Tentativa de erro e acerto?<\/p>\n A fim de produzir e montar de Rubisco, pelo menos 25 partes, a maioria deles essenciais e irredut\u00edvelmente complexos, s\u00e3o diretamente envolvidas na fun\u00e7\u00e3o de Rubisco, ativa\u00e7\u00e3o, e s\u00edntese.<\/p>\n Poderiam estas pe\u00e7as, prote\u00ednas enzimas etc., evolu\u00edr separadamente e gradualmente? E a RbcX Chaperone de montagem, especificamente usada como ferramenta de montagem de Rubisco? E as chaperoninas GroEL \/ GroES em forma de barril, que desempenham sua fun\u00e7\u00e3o com simplicidade e eleg\u00e2ncia extremamente impressionante, ajudando mais de 100 prote\u00ednas diferentes para entrar em sua forma e forma correta, essenciais para fun\u00e7\u00e3o? (No nosso caso, ajudando as subunidades Rubisco RbCl para obter a sua forma 3d de dobramento correta ?) Ou como \u00e9 que os defensores da evolu\u00e7\u00e3o explicam como a sele\u00e7\u00e3o natural teria favorecido o surgimento de chaperonas Hsp70, componentes centrais da rede celular, prote\u00ednas que ajudam uma grande variedade de prote\u00ednas em processos na c\u00e9lula por associa\u00e7\u00e3o transiente do seu dom\u00ednio de liga\u00e7\u00e3o ao substrato, com segmentos de p\u00e9ptidos hidrof\u00f3bicos curtas dentro das suas prote\u00ednas de substrato? Isso \u00e9, no nosso caso, a sua fun\u00e7\u00e3o era de evitar que uma subunidade pequena de Rubisco, ainda in\u00fatil, dobrasse fora do cloroplasto.<\/p>\n Eles s\u00e3o feitos, utilizado durante o processo de s\u00edntese, e uma vez que a montagem de Rubisco for conclu\u00edda, estas enzimas s\u00e3o descartadas<\/b>. Este \u00e9 como um processo de produ\u00e7\u00e3o de linha de montagem de f\u00e1brica, utilizando nano-rob\u00f4s totalmente automatizados e programados como m\u00e1quinas moleculares, ou seja, enzimas. A maioria das pe\u00e7as, se ausente, tornam imposs\u00edvel a montagem do Rubisco ou o tornam in\u00fatil. Ao lado das enzimas que t\u00eam uso em outros sistemas biol\u00f3gicos, n\u00e3o haveria nenhuma raz\u00e3o para produzi-las, a menos que todas as outras partes estivessem l\u00e1 tamb\u00e9m, e tamb\u00e9m as instru\u00e7\u00f5es de montagem de Rubisco.<\/p>\n Como uma analogia, se voc\u00ea tivesse que fazer a implementa\u00e7\u00e3o de uma f\u00e1brica de autom\u00f3veis, por que voc\u00ea iria criar uma cadeia de montagem de um pist\u00e3o, se voc\u00ea n\u00e3o tem todas as instru\u00e7\u00f5es precisas para fazer:<\/p>\n 1. o carro como um todo, e Isso \u00e9 precisamente o que acontece na c\u00e9lula. A evolu\u00e7\u00e3o n\u00e3o tem consci\u00eancia, e nem conhecimento antecipado, e nem intelig\u00eancia. Mas, precisamente o que \u00e9 necess\u00e1rio para o planejamento e fazer as plantas de projeto. Eu n\u00e3o posso criar uma m\u00e1quina sem o desenho de projeto e informa\u00e7\u00e3o precisa com anteced\u00eancia, o que \u00e9 necess\u00e1rio para fazer primeiro as ferramentas de montagem, segundo , as subpartes, e terceiro, toda a m\u00e1quina.<\/p>\n Como os defensores da evolu\u00e7\u00e3o explicam como a sele\u00e7\u00e3o natural teria favorecido um complexo de prote\u00ednas cuja fun\u00e7\u00e3o era evitar uma subunidade pequena ainda in\u00fatil de Rubisco de dobrar fora do cloroplasto? Antes que a c\u00e9lula tivesse evolu\u00eddo uma maneira de transportar a prote\u00edna para dentro no estroma, n\u00e3o haveria nenhum benef\u00edcio de mante-la desenrolava do lado de fora. Como poderia o mero acaso ‘saber’ que precisava produzir o dobramento 3D correto de grandes subunidades de polipept\u00eddeos no momento certo, e preveni-los de dobrar na conforma\u00e7\u00e3o “correta” antes da hora? E a evolu\u00e7\u00e3o teria de ser inteligente na verdade para modificar quimicamente algo ainda n\u00e3o \u00fatil para que pudesse ser dobrado ‘corretamente’ mesmo quando o polipept\u00eddeo ‘corretamente’ dobrado ainda n\u00e3o se tornaria \u00fatil.<\/p>\n Apenas um designer saberia porque seria necess\u00e1rio produzir proteases especializadas, destin\u00e1-las para o cloroplasto e program\u00e1-las para cortar a seq\u00fc\u00eancia espec\u00edfica da subunidade pequena no lugar certo. E por que mecanismos naturais montariam uma cole\u00e7\u00e3o de pe\u00e7as Rubisco sem sentido em apenas uma determinada maneira especifica? A fim de projetar um conjunto sofisticado de ferramentas para fazer algo mais \u00fatil no futuro que tem, at\u00e9 agora, nenhuma fun\u00e7\u00e3o. A evolu\u00e7\u00e3o (como um ‘designer’) teria que ter conhecimento detalhado da futura utilidade da prote\u00edna. Se a evolu\u00e7\u00e3o conseguiu gerar qualquer um destes complexos de prote\u00ednas de chaperonas (e ela n\u00e3o conseguiria), ele ainda seria in\u00fatil para a gera\u00e7\u00e3o do Rubisco, a menos que todas as outras prote\u00ednas acompanhantes estivessem presentes. Sem qualquer um deles, o complexo de dezesseis unidades n\u00e3o poderia ser gerado.<\/p>\n As fontes podem ser encontradas no original em ingl\u00eas <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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\n2. a instru\u00e7\u00f5es de a forma exata e os materiais necess\u00e1rios para o pist\u00e3o, em particular, e como a mont\u00e1-lo no motor?<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/tdibrasil.org\/wp\/rubisco.gif\")
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\nAngelo Grasso: Rubisco’s amazing evidence of design<\/a>.<\/p>\n