4.6 B: Célula de Inclusões e de Armazenamento de Granulado

Célula Inclusões e Armazenamento de Grânulos

Bactérias, apesar de sua simplicidade, contêm uma estrutura da célula responsável por muitas propriedades biológicas não encontrado entre archaea ou eucariontes. Devido à simplicidade das bactérias em relação aos organismos maiores, e à facilidade com que podem ser manipuladas experimentalmente, a estrutura celular das bactérias tem sido bem estudada, revelando muitos princípios bioquímicos que foram posteriormente aplicados a outros organismos.

a maioria das bactérias não vive em ambientes que contêm grandes quantidades de nutrientes em todos os momentos. Para acomodar estes níveis transitórios de nutrientes, as bactérias contêm vários métodos diferentes de armazenamento de nutrientes que são empregados em tempos de Abundância, para uso em tempos de carência. Por exemplo, muitas bactérias armazenam excesso de carbono na forma de poli-hidroxialquanoatos ou glicogênio. Alguns micróbios armazenam nutrientes solúveis, como nitrato em vacúolos. O enxofre é mais frequentemente armazenado como grânulos elementares (S0) que podem ser depositados intra ou extracelularmente. Os grânulos de enxofre são especialmente comuns em bactérias que usam sulfeto de hidrogênio como fonte de elétrons. A maioria dos exemplos acima mencionados podem ser vistos usando um microscópio, e são cercados por uma fina membrana não-unitária para separá-los do citoplasma.Os corpos de inclusão são agregados nucleares ou citoplásmicos de substâncias corantes, geralmente proteínas. Eles tipicamente representam locais de multiplicação viral em uma bactéria ou uma célula eucariótica, e geralmente consistem de proteínas virais capsides. Os organismos de inclusão têm uma membrana lipídica não unitária. Pensa-se que os corpos de inclusão proteica contêm proteínas mal-dobradas. No entanto, isso foi recentemente contestado, como a proteína fluorescente verde às vezes fluoresce em corpos de inclusão, o que indica alguma semelhança da estrutura nativa e pesquisadores recuperaram proteínas dobradas de corpos de inclusão.

quando os genes de um organismo são expressos em outro, a proteína resultante por vezes forma corpos de inclusão. Isto é muitas vezes verdade quando grandes distâncias evolutivas são cruzadas; por exemplo, um cDNA isolado de Eukarya e expresso como um gene recombinante em um procariote, arrisca a formação dos agregados inativos de proteínas conhecidas como corpos de inclusão. Enquanto o cDNA pode codificar corretamente para um mRNA translatável, a proteína que resulta emergirá em um microambiente estranho. Isso muitas vezes tem efeitos fatais, especialmente se a intenção da clonagem é produzir uma proteína biologicamente ativa. Por exemplo, os sistemas eucarióticos para modificação de carboidratos e transporte de membranas não são encontrados em procariontes.

o microambiente interno de uma célula procariótica (pH, osmolaridade) pode diferir do da fonte original do gene. Mecanismos para dobrar uma proteína também podem estar ausentes, e os resíduos hidrofóbicos que normalmente permaneceriam enterrados podem estar expostos e disponíveis para interação com locais expostos semelhantes em outras proteínas ectópicas. Sistemas de processamento para a clivagem e remoção de peptídeos internos também estariam ausentes em bactérias. As tentativas iniciais de clonar insulina em uma bactéria sofreram todos estes déficits. Além disso, os controles finos que podem manter a concentração de uma proteína baixa também estará faltando em uma célula procariótica, e a sobreexpressão pode resultar no enchimento de uma célula com proteína ectópica que, mesmo se fosse dobrada corretamente, iria precipitar-se saturando seu ambiente.