FIGURA 24.1Um neurônio motor e membranas associadas.

1. FIGURA 24.1Um neurônio motor e membranas associadas.

2. FIGURA 24.2Canais de Na+. (a, b) Abertura e fechamento esquemáticos de canais de Na+ durante a transmissão do impulso nervoso. (c) Representação esquemática de um sensor de voltagem. A cor mais clara mostra a posição do sensor em seu estado fechado. Íons positivos causam repulsão carga-carga à medida que se aproximam do sensor, causando uma mudança conformacional no sensor e abertura do canal.Partes (a) e (b) redesenhadas de Alberts, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. e Watson, J. Molecular Biology of the Cell, 2nd ed, New York, Garland, 1989, p. 1071. Parte (c) redesenhada de Sigworth, F. J. Structural biology: Life’s transistors. Nature 423:21, 2003.

3. FIGURA 24.5Modelo esquemático da estrutura cristalina do receptor de GABA. O receptor completo tem uma estrutura α2β2γ2 e forma um canal iônico para transporte de íons negativos Cl-. Os sítios de ligação de GABA são rotulados, assim como o sítio onde se liga benzodiazepam (Bz).Reproduzido com permissão de Ernst, M., et al. Neuroscience 119:933, 2003. Direitos autorais (2003) Elsevier.

4. FIGURA 24.6Modelo estrutural de um canal de cloreto ClC. Este é essencialmente um canal dois-barris, um cinza-claro e um cinza neste diagrama. (a) Arranjo linear das hélices mostrando as extremidades positiva (+) e negativa (-). (b) Visão espacial do canal com um Cl– (bola colorida) entre os dois barris. Cl– interage com as extremidades positivas das hélices.Reproduzido com permissão de Dutzler, R., Campbell, E.B., Cadene, M., Chait, B. T. e MacKinnon, R. X-ray structure of a ClC chloride channel at 3.0 Å reveals the molecular basis of anion selectivity. Nature 415:287, 2002. Direitos autorais (2002) Nature.

5. FIGURA 24.7Vesícula sináptica e família de proteínas sinapsinas. (a) Desenho esquemático do arranjo relativo de proteínas na vesícula sináptica (SV). Proteínas Rab são ligadas por grupos isoprenil e proteínas com seqüências de cisteínas (CSPs) por cadeias de palmotoil a SVs. As extremidades N- e C-terminais das proteínas são marcadas por N e C, respectivamente. Sítios de fosforilação são indicados por P. (b) Arranjo estrutural da família de proteínas sinapsinas.Parte (a) redesenhada de Sudhof, T. C. Nature 375:645, 1995. Parte (b) redesenhado do trabalho de Chilcote, T. J., Siow, Y. L., Scaeffer, E., et al. J. Neurochem. 63:1567, 1994.

6. FIGURA 24.8Diagrama esquemático mostrando como algumas proteínas de vesículas sinápticas podem interagir com proteínas da membrana plasmática.Redesenhado de Bennett, M. K. e Scheller, R. H. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:2559, 1993.

7. FIGURA 24.9Modelo do mecanismo de regulação da função de vesículas sinápticas por íons cálcio e calmodulina quinase II. Círculos cinza na rede “esquelética” representam vesículas sinápticas ligadas, não-fosforiladas. Círculos cinza com P ligado foram separadas da rede, depois que a sinapsina destas vesículas foi fosforilada. Podem agora se ligar à membrana pré-sináptica e liberar neurotransmissores na fenda sináptica. Receptores na membrana pós-sináptica (vermelho) ligar-se-ão a alguns destes neurotransmissores. A recuperação das vesículas sinápticas e o repreenchimento com neurotransmissores são também esquematicamente ilustrados. Uma animação da fusão da vesícula sináptica seguida por endocitose mediada por clatrina, quando isto foi escrito, estava disponível no seguinte endereço da rede: http://stke.sciencemag.org/content/vol2003/issue198/images/data/tr3/DC1/SynapticVesicleCycle1.swf

8. FIGURA 24.10Sumário das reações da acetilcolina na sinapse. AcCoA, acetil-coenzima A; AcChEase, acetilcolinesterase.

9. FIGURA 24.11Visão de preenchimento de espaço da acetilcolinesterase com o sítio ativo voltado para baixo. Resíduos aromáticos são cinza-claro, Ser200 é vermelha, Glu199 é turquesa e outros resíduos são cinzas.Reproduzido com permissão de Sussman, J. L., Harel, M., Frolow, F., et al. Science 253:872, 1991. Direitos autorais (1991) AAAS.

10. FIGURA 24.15Envolvimento dos astrócitos no metabolismo de GABA e glutamato.

11. FIGURA 24.16Esquema de um corte horizontal do olho esquerdo. FIGURA 24.17Representação esquemática de um corte meridional de um cristalino de mamífero.

12. FIGURA 24.19Micrografia eletrônica e representação esquemática de células da retina humana. As pontas de cones e bastonetes ficam mergulhadas no epitélio pigmentado da camada mais externa. Bastonetes e cones formam junções sinápticas com muitos neurônios bipolares que, por sua vez, formam sinapses com células da camada ganglionar, que envia axônios, pelo nervo óptico, para o cérebro. A sinapse de um bastonete ou cone com muitas células é importante para a integração da informação. HC, células horizontais; AC, célula amácrina; MC, célula de Muller; BL, lâmina basal.Reimpresso com permissão de Kessel, R. G. e Kardon, R. H. Tissues and Organs: A Text-Atlas of Scanning Electron Microscopy. New York: W. H. Freeman, 1979, p. 87. Direitos autorais (1979) R. G. Kessel e R. H. Kardon.

13. Representação esquemática de modelos estruturais da rodopsina (acima) e periferina/RDS (abaixo). A localização das mutações em resíduos de aminoácidos que segregam com RP ou outras degenera-ções de retina é mostrada como círculos sólidos.De Lam et al. (1995).

14. FIGURA 24.20Estrutura cristalina da rodopsina bovina com resolução de 2,8 Å. Rodopsina é uma proteína transmembrânica. A espessura da membrana na qual está mergulhada é aproximadamente equivalente ao comprimento das hélices (bastões escuros). O lado intracelular da membrana aproximadamente corta a hélice VIII. Folhas β são mostradas como setas cinza. Estruturas em cinza no lado intracelular são dois grupos palmitoil orientados de tal forma que os grupos hidrofóbicos podem interagir com regiões hidrofóbicas da membrana. As estruturas cinza-claras em bola e bastão da parte inferior (lado extracelular) da molécula são carboidratos. As estruturas cinza bem claras localizadas próximas da superfície hidrofóbica da proteína são nonilglucosídeos e moléculas de heptaneol.Reimpresso com permissão de Teller, D. C., Okada, T., Behnke, C. A., Palczewski, K. e Stenkamp, R. E. Biochemistry 40:7761, 2001. Direitos autorais (2001) American Chemical Society. Figura generosamente cedida por Dr. K. Palczewski e Dr. C. A. Behnke.

15. FIGURA 24.22Espectro de absorção do 11-cis-retinal e dos quatro pigmentos visuais. (a) Absorbância é relativa e representa espectros diferenciais obtidos por subtração dos espectros das apoproteínas recombinantes. O espectro de 11-cis-retinal (11-cR) é na ausência de proteínas. Outras abreviaturas: B, pigmento cinza-escuro; Rh, rodopsina; G, cinza-claro, R, cinza. (b) Alguns dos aminoácidos na vizinhança do 11-cis-retinal nos pigmentos cinza-escuro, cinza-claro e cinza.Parte (a), modificado de Nathans, J. Cell 78:357, 1994.Parte (b) reproduzida com permissão de Stenkamp, R. E., Filipek, S., Driessen, C.A.G.G., Teller, D.C. e Palczewski, K. Crystal structure of rhodopsin: A template for cone visual pigments and other G protein-coupled receptors. Biochim. Biophys. Acta 1565:168, 2002. Direitos autorais (2002) Elsevier.

16. FIGURA 24.25Esquemas do 11-cis-retinal e do todo-trans-retinal em seus ambientes protéicos. (a) Cadeias laterais de aminoácidos em torno de11-cis-retinal. Quando 11-cis-retinal isomeriza para a forma todo-trans (b), o anel β-ionone do todo-trans-retinal interage com Ala169 da hélice IV.Parte (a) reimpressa com permissão de Palczewski K. et al. Science 289:739, 2000. Parte (b) reimpressa com permissão de Bourne, H. R. e Meng, E. C. Science 289:733, 2000. Direitos autorais (2000) AAAS.

17. FIGURA 24.26Transporte e metabolismo de 11-cis- e todo-trans-retinal no epitélio pigmentado. CRALBP = proteína de ligação a retinaldeído celular; CRBP = proteína de ligação a retinóide citosólico; IRBP = proteína de ligação a retinóide inter-fotorreceptor; IRAT = lecitina retinal acil transferase; RPE65 = enzima isomero-hidrolase; SRBP = proteína de ligação ao retinal de soro.Redesenhado de Perrault, I, Rozet, J.-M., Gerber, S., Ghazi, I., Leowski, C., Ducroq, D., Souied, E., Dufier, J.-L., Munnich, A. e Kaplan, J. Leber congenital amaurosis. Mol. Gen. Metab. 68:200, 1999.

18. FIGURA 24.27Cascata de reações bioquímicas envolvidas no ciclo visual.Redesenhado de Farber, D. B. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 36:263, 1995.

19. FIGURA 24.28Comparações entre as seqüências de aminoácidos de pigmentos visuais humanos. Cada ponto preenchido indica uma diferença de aminoácido.Adaptado de Nathans, J. Annu. Rev. Neurosci. 10:163, 1987.

20. FIGURA 24.29Organização estrutural do músculo esquelético. O diagrama mostra esquematicamente a agregação de G-actina para F-actina e as posições relativas de clivagem de miosina por tripsina e papaína.Redesenhado de Bloom, W. D. e Fawcett, D. W. Textbook of Histology, 10a ed., Philadelphia, Saunders, 1975. Seções M e n são reimpressas com permissão de Alberts, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. e Watson, J. Molecular Biology of the Cell, 2a ed. New York: Garland, 1983.

21. FIGURA 24.30Representação esquemática de um feixe de seis miofibrilas. O lúmen dos túbulos transversos se conecta com o meio extracelular e entra nas fibras nos discos Z.Reimpresso com permissão de Darnell, J., Lodish, H. e Baltimore, D. Molecular Cell Biology, New York, Scientific American Books, 1986, p.827.

22. FIGURA 24.31Um modelo de preenchimento de espaço dos resíduos de aminoácidos no fragmento S-1 da miosina. Os domínios de 25, 50 e 20 kDa da cadeia pesada são cinza-escuro, cinza e cinza quase preto, respectivamente. As cadeias leves essencial e regulatória são cinza-claro e cinza-médio, respectivamente.Reimpresso com permissão de Rayment, I., Rypniewski, W. R., Schmidt-Base, K., Smith, R., et al. Science 261:50, 1993. Direitos autorais (1993) AAAS. Representação esquemática do monômero de actina cardíaca e localização das mutações na cardiomiopatia dilatada idiopática.De Olson et al. (1998).

23. FIGURA 24.32Elementos de estrutura secundária da estrutura cristalina de actina G. ADP e o íon metálico divalente são mostrados na fenda, entre os dois domínios grandes.Reproduzido com permissão de Lorenz, M., Popp, D. e Holmes, K. C. J. Mol. Biol. 234:826, 1993. Direitos autorais (1993) Academic Press Limited, Londres.

24. FIGURA 24.33Modelo que melhor se adapta do complexo 4Ca2+-TnC-TnI. Um modelo do complexo 4Ca2+-TnC-TnI baseado em estudos de espalhamento de nêutrons com marcação com deutério e variação de contraste (Olab, C. C. e Trewhella, J., Biochemistry 33:12800, 1994). (Direita) Uma vista mostrando a espiral de TnI (cruzes cinza) se enrolando em torno de 4Ca2+-TnC, que é representada por um esqueleto de α-carbonos (fita cinza) com as hélices C, E e G marcadas. (Esquerda) A mesma visão com 4Ca2+-TnC representada como um modelo CPK.Fotografia gentilmente cedida por Dr. J. Trewhella. A editora reconhece que o governo americano retém uma licença não-exclusiva, sem royalties para publicar ou reproduzir a forma publicada dessa contribuição ou para permitir a outros o fazerem, para propósitos do governo americano. FIGURA 24.34Uma micrografia eletrônica colorida das pontes cruzadas entre actina-miosina em um músculo estriado de vôo de inseto.Reproduzido com permissão de Darnell, J., Lodish, H. e Baltimore, D. Molecular Cell Biology, New York, Scientific American Books, 1986.

25. FIGURA 24.35(a) Micrografia eletrônica de uma junção neuromuscular. (b) Diagrama esquemático da junção neuromuscular apresentada em (a). Reproduzido com permissão de Alberts, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. e Watson, J. Molecular Biology of the Cell, 2a ed, New York, Garland, 1983.

26. FIGURA 24.36Modelo da interação actina-miosina. (a) Visão espacial de miosina mostrando o bolsão que contém os resíduos de cisteína móveis “reativos”. (b) Diagrama esquemático mostrando como mudanças de conformação do grupo de cabeça da miosina e do braço podem puxar filamentos de actina em direção oposta à do disco Z durante a hidrólise de ATP e liberação de fosfato inorgânico.Parte (b) reimpressa com permissão de Rayment, I. e Holden, H. M. The three dimensional structure of a molecular motor. Trends. Biol. Sci. 19:129, 1994. Direitos autorais (1994) Elsevier.

27. FIGURA 24.37Uma representação esquemática do mecanismo de regulação da contração do músculo liso. Setas grossas mostram a via para desenvolvimento de tensão, e setas finas mostram a via para liberação da tensão. Atividade da Mg2+-ATPase é maior no complexo actina-miosina-P. Ca2+-CaM, Ca2+-calmodulina; MLCK, miosina cadeia leve quinase.Adaptado de Kramm, K. E. e Stull, J. T. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 25:593, 1985.

28. FIGURA 24.38Estruturas de cinesinas. Estruturas representativas de Cinesina-1, Cinesina-2 e Cinesina-14. Todas as estruturas foram tiradas da Kinesin Home Page e links associados, http://www.proweb.org/kinesin/index.html.

29. FIGURA 24.39Dineína funciona como uma molécula motora. Redesenhado de Mallik, R., Carter, B. C., Lex, S. A., King, S. J. e Gross, S. P. Cytoplasmic dynein functions as a gear in response to load. Nature 427:649, 2004. FIGURA 24.40Representação esquemática da fase um do esquema de coagulação do sangue. Reações da via extrínseca são mostradas em cinza, as da via intrínseca em cinza-escuro, e as comuns a ambas as vias são apresentadas em preto. Importantes produtos finais do esquema são destacados em cinza bem claro. HMWK, cininogênio de alto peso molecular. Fatores ativados são designados com um “a”.

30. FIGURA 24.41Fator tecidual. (a) Seqüência de aminoácidos do fator tecidual humano derivado da seqüência do seu cDNA. (b) Uma representação espacial da cadeia carbônica do domínio extracelular do fator tecidual. Resíduos importantes para a ligação de fator VII são mostrados em cinza-claro. Grupos de resíduos aromáticos e carregados são mostrados em cinza.Parte (a) redesenhada de Spicer, E. K., et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:5148, 1987. Parte (b) reproduzida com permissão de Muller, Y. A., Ultsch, M. H., Kelley, R. F. e deVos, A. M. Biochemistry 33:10864, 1994. Direitos autorais (1994) American Chemical Society.

31. FIGURA 24.42Representação estrutural em fita do domínio protease do fator VIIa. A fita escura marcada com “peptídeo inibidor de TF” representa uma parte envolvida na ligação ao fator tecidual. A tríade catalítica é mostrada no bolsão de ligação de substrato como H, S e D para His-193, Ser-344 e Asp-338, respectivamente. A seta marcada com PN-P’N fica na região putativa estendida de ligação ao substrato.Reproduzido com permissão de Sabharwal, A. K., Birktoft, J. J., Gorka, J., et al. J. Biol. Chem. 270:15523, 1995.

32. FIGURA 24.43Visão espacial da estrutura do esqueleto CN do fator Xa. O domínio tipo-EGF está em linha grossa.Reproduzido com permissão de Padmanabhan, K., Padmanabhan, K. P., Tulinsky, A., et al. J. Mol. Biol. 232:947, 1993. FIGURA 24.44Diagrama esquemático da ativação de protrombina.

33. FIGURA 24.45Visão espacial da fenda do sítio ativo da -trombina humana. Cinza-escuro denota aminoácidos básicos, cinza denota ácidos, e cinza-claro denota neutros. A fenda do sítio ativo está orientada da esquerda para a direita. O sítio de ligação de heparina também é ilustrado.Reimpresso de Stubbs, M. T. e Bode, W. The clot thickens: clues provided by thrombin structure. Trends Biol. Sci. 20:23, 1995. Direitos autorais (1995) Elsevier.

34. FIGURA 24.46Representação esquemática da molécula de fibrinogênio e sua conversão no coágulo frouxo de fibrina.

35. FIGURA 24.47Reações catalisadas pela transglutamidase. FIGURA 24.48Organização estrutural dos fatores VIII e V. Posições de clivagem por trombina são mostradas. Os domínios estruturais são representados pelas letras A e C.Redesenhado de Kalafatis, M., Swords, N. A., Rand, M. D. e Mann, K. G. Biochim. Biophys. Acta 1227:113, 1994.

36. FIGURA 24.50Diagrama esquemático das regiões funcionais do cininogênio de alto peso molecular (HMWK) humano. Bradicinina é derivada do meio do HMWK por proteólise. As duas cadeias resultantes são mantidas unidas por pontes dissulfeto, setas horizontais.Redesenhado de Tait, J. F. e Fujikawa, K. J. Biol. Chem. 261:15396, 1986. FIGURA 24.51Ação das plaquetas na coagulação do sangue.

37. FIGURA 24.52Mecanismo proposto de inibição da via extrínseca. (a) TFPI é o inibidor da via do fator tecidual. Um esquema de sua estrutura secundária é apresentado em (b). Domínio Kunitz 1 inibe fator VIIa e domínio Kunitz 2 inibe fator Xa. Domínio 3 é necessário para endocitose do complexo. Setas indicam a localização presumida da região inibidora do sítio ativo para cada domínio.Reproduzido com permissão de Broz, G. J., Girard, T. J. e Novotny, W. F. Biochemistry 29:7539, 1990. Direitos autorais (1990) American Chemical Society.

38. FIGURA 24.54Fragmentos de antitrombina, aos quais o pentassacarídeo da heparina se liga. Fragmento de antitrombina em presença de pentassacarídeo da heparina.Reproduzido com permissão de Whisstock, J. C., Pike, R. N., Jin, L., Skinner, R., et al. J. Mol. Biol. 301:1287, 2000. FIGURA 24.55Reações alostéricas de trombina e suas ações sobre fibrinogênio e proteína C.

39. FIGURA 24.56Reações envolvidas na dissolução do coágulo. Reações ocorrendo dentro da caixa indicam que elas ocorrem no coágulo de fibrina e que existem interações entre estes componentes e o coágulo de fibrina. FIGURA 24.57(a) Estrutura geral de proteínas contendo -carboxiglutamil. (b) Organização estrutural dos zimogênios e seus sítios de clivagem para ativação.

40. FIGURA 24.59Papel dos Gla-peptídeos na regulação da síntese de novo de fatores da coagulação.