Por ocasião do aniversário do livro de Michael Behe, eis aqui uma verdadeira ratoeira na célula
Mais tarde neste ano vai marcar o vigésimo aniversário do livro A Caixa Preta de Darwin (ESGOTADO!!!), de Michael Behe, livro que deu um ímpeto profundo ao crescente movimento do design inteligente. Com isso em mente, nós queremos destacar exemplos de descobertas que vindicam ou argumento de Behe no livro. Hoje, eis aqui um enterrado em artigo científico que pode ter passado desapercebido. É especialmente agradável porque reaviva uma analogia que Behe tornou famosa: a ratoeira como um exemplo de complexidade irredutível.
Dr. Behe definiu a complexidade irredutível como "um sistema único composto de várias partes compatíveis, que interagem entre si e que contribuem para sua função básica, caso em que a remoção de uma das partes faria com que o o sistema deixasse de funcionar de forma eficiente" (p. 48). Algumas páginas mais adiante, ele explicou como a "humilde ratoeira" satisfaz as exigências de um sistema de complexidade irredutível: tem uma função (pegar ratos), e todas as cinco partes (plataforma, mola, martelo, trava e e barra de retenção) são necessárias para aquela função.
Behe tinha dito que "Um sistema biológico irredutivelmente complexo, se por acaso existir tal coisa, seria um fortíssimo desafio à evolução darwiniana." (p.48) Em capítulos subsequentes, ele forneceu muitos exemplos na natureza, desde máquinas moleculares na célula como o cílio e o flagelo, até a sistemas de corpo inteiro como o sistema em cascata da coagulação sanguínea.
Agora um novo exemplo: uma máquina molecular que funciona como uma ratoeira. Quão legal é isso? Sem brincadeira, eis como os autores de um artigo no Proceedings of the National Academy of Sciences descrevem a serpina antitrombina III (abreviando, ATIII):
"Here the cellular folding pathway of the serpin antithrombin III (ATIII), which inhibits proteases involved in the coagulation cascade, was determined. ATIII uses a large conformational movement in a mousetrap-like mechanism to bind and distort its target protease, resulting in protease inhibition. This work establishes that folding to an active, cocked state requires early stabilization of the C-terminal region, which is the last sequence translated, explaining how the serpin or mousetrap is set." [Ênfase adicionada]
Oh, isso é bom. Aqui nós encontramos uma ratoeira, uma máquina molecular, e a cascata de coagulação sanguínea agrupadas em uma única proteína de complexidade irredutível. E as proteínas, todos nós sabemos, são codificadas por informação complexa especificada - outra característica marcante de design inteligente - no genoma.
Fique feliz por ter o ATIII em sua corrente sanguínea. É um anticoagulante, que ajuda a prevenir a trombose e o embolismo pulmonar. Ele desempenha um papeI muito importante em regular a coagulação sanguínea normal. Como uma serpina (inibidor de protease de serina), seu trabalho consiste em prevenir uma coagulação "runaway" ao desativar uma certa protease chamada trombina. Na verdade, Behe fala sobre isso no seu livro (p. 94) no capítulo sobre a cascata de coagulação sanguínea:
Logo que começa a coagulação, o que a impede de continuar até que todo o sangue do animal se solidifique? A coagulação é limitada ao local do ferimento de várias maneiras. (Por favor, volte à Figura 4-3.) Em primeiro lugar, uma proteína plasmática denominada antitrombina liga-se às formas ativas (mas não às inativas) da maioria das proteínas coagulantes e as desativa. A antitrombina é em si relativamente inativa, a menos que se ligue a uma substância chamada heparina. A heparina ocorre no interior das células e em vasos sanguíneos não danificados.
De lá, a complexidade do sistema de coagulação sanguínea aumenta dramaticamente. A antitrombina (ATIII sendo a forma principal) é assim, um ator importante neste exemplo do que Behe demonstrou ser um sistema biológico irredutivelmente complexo (IC). Em 1996, a estrutura do ATIII era pouco conhecida. Agora, sete biólogos moleculares estão nos dizendo que ela funciona como uma ratoeira!
Mas como você pode ter certeza que a ATIII é, em si mesma, irredutivelmente complexa? Primeiro, repare que os sete autores do artigo do PNAS, todos da Universidade de Massachusetts, nunca explicaram como esta proteína poderia ter evoluído. Bem ao contrário; a única menção de "evolução" lida com o como dobra a proteína, e não com a evolução darwinista. Não há nenhuma menção de seleção, filogenia, ou ancestrais. Em vez disso, eles parecem fascinados pela maneira exata que esta máquina deve ter sido montada e "engatilhada" para ação. Preste atenção na "ratoeira" novamente:
"Irreversible switching from one conformation to another allows proteins to perform mechanical work without external energy sources such as ATP. Large conformational movements, up to ∼100 Å, can be triggered by proteolysis or changes in environmental conditions, such as pH, initiating processes including membrane fusion for viral infection, protease activation, or inhibition. To facilitate these processes, proteins must fold to kinetically trapped metastable states with relatively high free energy. How proteins fold to these states and avoid more thermodynamically stable conformations is poorly understood. The serpin family of serine protease inhibitors exemplifies this type of metastable protein, and its mechanism of folding presents a conundrum. The native, active serpin fold positions the target protease-binding site on a loosely structured, accessible stretch of sequence termed the reactive center loop (RCL). Once the protease forms a covalent acyl intermediate in the scissile bond in the RCL and cleaves the bond, the serpin undergoes a major conformational change like the springing of a mousetrap, and the protease is carried ∼70 Å to the opposite side of the serpin, thereby inactivating the protease by mechanical deformation (Fig. S1). Strikingly, the conformational landscape of serpins has an alternate fold that is more stable than the functionally required "cocked mousetrap" fold. In this alternative fold, called the latent state, the intact RCL is inserted as an additional strand into the central β-sheet, resulting in a more stable but inactive state."
Nós ainda estamos nos divertindo? Aqui temos uma máquina molecular que deve ser engatilhada como uma ratoeira, armazenando energia para sua função. Em um sentido muito real, os "ratos" que a ATIII precisa pegar são as proteases. Assim como uma ratoeira desativada se encontra em um estado mais estável, mas não pode pegar ratos, a ATIII tem um estado termodinâmico mais estável, mas não pode pegar proteases. Para entrançar e desativar proteases, a ATIII deve primeiro ser engatilhada por uma sequência de dobramento exatamente operada e associação com a heparina. Somente então, quando ela encontra a sua presa, ela "sofre uma grande mudança conformacional como a armação de uma ratoeira" para desativá-la.
E assim você é mantido saudável, nem sangrando até à morte e nem coagulando até a morte. A complexidade irredutível da ATIII também é demonstrada pela demonstração do que acontece quando ela falha. Eles descobriram isso observado uma variedade de formas mutantes. Tenha em mente que em um sistema de complexidade irredutível cada parte é necessária para funcionar:
"Encoding this gymnastic ability in the folding landscape of serpins comes at a risk: Many mutations in serpins cause misfolding and are associated with diseases called serpinopathies.
The serpin antithrombin III (ATIII) plays an essential role in blood clotting by regulating the activity of thrombin and other serine proteases in the coagulation cascade. Numerous misfolding mutations of ATIII are linked to thrombosis. The cellular folding process of ATIII, including its traversal of the secretory pathway, facilitates its folding to the functional metastable high free energy state. The differing outcomes of unassisted refolding of purified ATIII and its cellular folding underline the profound difference between protein folding reactions in isolation and in cells and invite further exploration of the key players and steps that make cellular folding so successful. The fact that ATIII and other serpins must adopt metastable states to function and that their misfolding is implicated in several pathologies further raises the importance of understanding their cellular folding pathway."
Os detalhes da via de dobramento não deve nos interessar aqui, a não ser notar que eles são exatos e ordenados. A coisa mais fácil para esta proteína fazer após surgir do ribossomo seria dobrar-se em um grupo estável que nada faz. É isso que acontece nos tubos de ensaio. A razão funcional porque a ATIII se dobra "rapidamente e eficientemente" nas células, os cientistas descobriram, é porque ela procede em uma sequência de etapas, auxiliada por chaperones. Eles suspeitaram de uma conspiração em ação:
"We hypothesized that the ER carbohydrate-binding chaperones calnexin and calreticulin may be coconspirators in high-fidelity cellular folding of ATIII. We tested this hypothesis by treatment of ATIII producing cells with the glucosidase inhibitor castanospermine (CST), which prevents the formation of monoglucosylated glycoproteins and thereby inhibits lectin chaperone binding. In the presence of CST, the level of ATIII secreted was reduced by a factor of three (Fig. 3A, lanes 28-36). The activity of the secreted triglucosylated protein was also modestly lower than untreated ATIII (Fig. 3B). Together, these results demonstrate the importance of glucosidase trimming and subsequent lectin chaperone binding for the efficient maturation of functional ATIII."
Isso dá um sentido modesto da principal lição aqui: fatores múltiplos estão trabalhando juntos para fazer a ATIII funcionar. Esta máquina, por sua vez, requer instruções genéticas que exibam complexidade especificada, caso contrário, a função é perdida. E a ATIII é um dos múltiplos fatores trabalhando junto para fazer a coagulação sanguínea funcional. Como o biólogo Jonathan Wells destacou no vídeo Unlocking the Mystery of Life, "O que nós temos aqui é complexidade irredutível de cabo a rabo."
Image credit: © alexkich - stock.adobe.com.
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Professores, pesquisadores e alunos de universidades públicas e privadas com acesso ao Portal de Periódicos CAPES/MEC podem ler o artigo "Cellular folding pathway of a metastable serpin" do PNAS, e de mais 30.000 publicações científicas.
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NOTA DESTE BLOGGER:
Não sei por que, eu queria ver a cara de alguns cientistas que rezam pela cartilha da Nomenklatura científica e a Galera dos meninos e meninas de Darwin continuarem afirmando que a complexidade irredutível de sistemas biológicos de Michael Behe tinha sido há muito refutada.
NOTA BENE: NUNCA FOI REFUTADA! E ficou cada vez mais robusta com esta pesquisa!!!
E quem impede o avanço da ciência é a turma do Design Inteligente? Conta outra que essa não cola mais!
NOTA BENE: NUNCA FOI REFUTADA! E ficou cada vez mais robusta com esta pesquisa!!!
E quem impede o avanço da ciência é a turma do Design Inteligente? Conta outra que essa não cola mais!