QUESTÃO 3: Abaixo há uma lista dos 10 primeiros aminoácidos da hélice B na mioglobina de diferentes animais. Com base nesta informação, quais posições
  1. não podem tolerar substituições;
  2. podem tolerar substituição conservativa (substituição por cadeia lateral com propriedade similar);
  3. são muito variáveis.
Explique as bases das suas respostas.
Espécie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
HOMEM D I P G H G Q E V L
GALINHA D I A G H G H E V L
CROCODILO E L P E H G H E V I
TARTARUGA D L S A H G Q E V I
ATUM D V T T M G G L V L
CARPA D F E G T G G E V L

Passo 1

O enunciado pede que eu analise a lista dos primeiros 10 aminoácidos da hélice B da mioglobina em diferentes animais e, com base nisso, diga quais posições:
  1. não podem tolerar substituições;
  2. podem tolerar substituição conservativa;
  3. são muito variáveis.
As sequências fornecidas (peguei estes dados da tabela do enunciado) para as espécies são, posição a posição:
  • Humano: \text{D},\\ \text{I},\\ \text{P},\\ \text{G},\\ \text{H},\\ \text{G},\\ \text{Q},\\ \text{E},\\ \text{V},\\ \text{L}
  • Galinha: \text{D},\\ \text{I},\\ \text{A},\\ \text{G},\\ \text{H},\\ \text{G},\\ \text{H},\\ \text{E},\\ \text{V},\\ \text{L}
  • Crocodilo: \text{E},\\ \text{L},\\ \text{P},\\ \text{E},\\ \text{H},\\ \text{G},\\ \text{H},\\ \text{E},\\ \text{V},\\ \text{I}
  • Tartaruga: \text{D},\\ \text{L},\\ \text{S},\\ \text{A},\\ \text{H},\\ \text{G},\\ \text{Q},\\ \text{E},\\ \text{V},\\ \text{I}
  • Atum: \text{D},\\ \text{V},\\ \text{T},\\ \text{T},\\ \text{M},\\ \text{G},\\ \text{G},\\ \text{L},\\ \text{V},\\ \text{L}
  • Carpa: \text{D},\\ \text{F},\\ \text{E},\\ \text{G},\\ \text{T},\\ \text{G},\\ \text{G},\\ \text{E},\\ \text{V},\\ \text{L}
Perguntas claras que preciso responder:
  • Para cada posição \,1 a 10, classificar em uma das três categorias pedidas (não tolera, substituição conservativa, muito variável).
  • Explicar a base da classificação (quais propriedades químicas/estruturais motivam a conclusão).

Passo 2

Breve revisão didática (o “mini‑curso” para entender a análise): o que significa conservação e substituição conservativa.
  • Conservação entre espécies: quando uma mesma posição na proteína mantém o mesmo aminoácido (ou aminoácidos muito semelhantes) através de espécies distintas, isso sugere que essa posição é importante para a estrutura ou função da proteína. Em prova, isso se traduz em: “pouca ou nenhuma tolerância a mudanças”.
  • Substituição conservativa: troca por outro aminoácido com propriedades químicas semelhantes (ex.: carga, hidrofobicidade, tamanho). Essas trocas tendem a preservar função/estrutura.
  • Muito variável: posições que mudam para aminoácidos de classes químicas diferentes (por exemplo, ácido → hidrofóbico → polar) indicam baixa restrição evolutiva ali; a posição tolera mutações diversas.
Categorias de propriedades que vou usar (cada aminoácido escrito entre ):
  • Hidrofóbicos (alifáticos/aromáticos): \text{A},\\ \text{V},\\ \text{I},\\ \text{L},\\ \text{F},\\ \text{M}
  • Polares não carregados: \text{S},\\ \text{T},\\ \text{N},\\ \text{Q}
  • Catiônicos (básicos, às vezes carregados): \text{K},\\ \text{R},\\ \text{H} (nota: \text{H} é parcialmente carregada dependendo do pH)
  • Aniônicos (ácidos): \text{D},\\ \text{E}
  • Especialíssimos: \text{G} (muito pequeno, flexível), \text{P} (ciclização que quebra/torce hélices, tem papel estrutural especial)

Passo 3

Como vou decidir, em termos práticos (regras simples que aplicarei para cada posição):
  • Se todas as espécies têm exatamente o mesmo aminoácido → classificar como “não pode tolerar substituições” (posição estritamente conservada).
  • Se aparecem substituições, mas todas pertencem à mesma categoria química (por ex. só hidrofóbicos ou só ácidos) → classificar como “pode tolerar substituição conservativa”.
  • Se aparecem aminoácidos de categorias muito diferentes (por ex. ácido, hidrofóbico, polar e ainda \text{P} ou \text{G}) → classificar como “muito variável”.
  • Além disso, levo em conta aminoácidos especiais: presença recorrente de \text{G} ou \text{P} merece atenção estrutural (p. ex. \text{G} frequentemente indispensável onde o volume pequeno é necessário; \text{P} costuma desestabilizar hélices).

Passo 4

Agora começo a análise posição por posição. Para cada posição eu mostro os resíduos observados, identifico suas classes químicas, comento o que isso sugere e dou a classificação.

Passo 5

Resíduos observados: \text{D},\\ \text{D},\\ \text{E},\\ \text{D},\\ \text{D},\\ \text{D}.
  • Comentário sobre classes: \text{D} e \text{E} são ambos ácidos (aniônicos). A troca \text{D}\leftrightarrow\text{E} é um exemplo clássico de substituição conservativa (mesma carga negativa, tamanhos parecidos).
  • Interpretação: a posição é claramente conservada quanto à propriedade (ácida). A presença de \text{E} numa espécie não muda a natureza química da posição.
  • Conclusão: esta posição não é estritamente idêntica em todas as espécies, mas aceita apenas substituições ácidas — logo classificada como “pode tolerar substituição conservativa”.

Passo 6

Resíduos observados: \text{I},\\ \text{I},\\ \text{L},\\ \text{L},\\ \text{V},\\ \text{F}.
  • Comentário sobre classes: \text{I},\\ \text{L},\\ \text{V},\\ \text{F} são todos hidrofóbicos (alifáticos/aromáticos no caso de \text{F}). Trocas entre \text{I},\text{L},\text{V} são típicas substituições conservativas dentro do núcleo hidrofóbico de uma hélice.
  • Interpretação: embora o resíduo exato varie, a propriedade hidrofóbica é mantida em todas as espécies — indica papel estrutural (empacotamento hidrofóbico).
  • Conclusão: “pode tolerar substituição conservativa”.

Passo 7

Resíduos observados: \text{P},\\ \text{A},\\ \text{P},\\ \text{S},\\ \text{T},\\ \text{E}.
  • Comentário sobre classes: mistura de \text{P} (especial, quebra/torce hélice), \text{A} (hidrofóbico pequeno), \text{S},\\ \text{T} (polares não carregados), \text{E} (ácido). Isso é um leque amplo de propriedades químicas.
  • Interpretação: essa posição varia entre aminoácidos com efeitos muito diferentes na estrutura local (por ex. \text{P} versus \text{E}). Tal variedade indica baixa restrição evolutiva — a posição tolera mudanças grandes.
  • Conclusão: “muito variável”.

Passo 8

Resíduos observados: \text{G},\\ \text{G},\\ \text{E},\\ \text{A},\\ \text{T},\\ \text{G}.
  • Comentário sobre classes: maioria \text{G} (pequeno e flexível), mas aparecem também \text{E} (ácido), \text{A} (pequeno hidrofóbico), \text{T} (polar). Mistura de tipos.
  • Interpretação: presença frequente de \text{G} indica que em várias espécies o pequeno volume/flexibilidade é útil ali; contudo outras espécies toleram residuais de outras classes. Há variação considerável.
  • Conclusão: melhor classificar como “muito variável” (não estritamente conservado e não limitado a substituições conservativas).

Passo 9

Resíduos observados: \text{H},\\ \text{H},\\ \text{H},\\ \text{H},\\ \text{M},\\ \text{T}.
  • Comentário sobre classes: predominância de \text{H} (histidina) em quatro espécies; substituições observadas são \text{M} (metionina, hidrofóbico) e \text{T} (polares). \text{H} é especial porque pode participar de ligações de hidrogênio e de interações com grupos químicos (pode ser protonado).
  • Interpretação: a maioria sendo \text{H} sugere importância funcional/estrutural dessa imidazol, mas existem substituições que mudam a propriedade química. Como há maioria forte porém algumas mudanças não conservativas, posição é moderadamente conservada quanto a ser “não polar/neutra”? Mais seguro: posição tende a conservar \text{H} mas pode aceitar mudanças em algumas linhas evolutivas — na prática, classifico como “pode tolerar substituição conservativa” com ressalva, pois muitas espécies mantêm \text{H}.
  • Conclusão: “pode tolerar substituição conservativa” (motivação: predominância de uma mesma classe funcional, embora haja algumas exceções).

Passo 10

Resíduos observados: \text{G},\\ \text{G},\\ \text{G},\\ \text{G},\\ \text{G},\\ \text{G}.
  • Comentário sobre classes: todas as espécies têm \text{G}.
  • Interpretação: \text{G} é completamente conservado — isso indica forte restrição: provavelmente esse carbono alfa reduzido é essencial (por exemplo empacotamento muito apertado ou necessidade de flexibilidade local). Substituir \text{G} por outro resíduo tipicamente causa alteração estrutural grande.
  • Conclusão: “não pode tolerar substituições” (estritamente conservado).

Passo 11

Resíduos observados: \text{Q},\\ \text{H},\\ \text{H},\\ \text{Q},\\ \text{G},\\ \text{G}.
  • Comentário sobre classes: mistura de \text{Q} (polar não carregado), \text{H} (semi‑catiônico), e \text{G} (especial). São propriedades diferentes.
  • Interpretação: variação entre tipos com química distinta indica pouca restrição; presença de \text{G} em peixes sugere uma solução estrutural diferente em linhagens aquáticas.
  • Conclusão: “muito variável”.

Passo 12

Resíduos observados: \text{E},\\ \text{E},\\ \text{E},\\ \text{E},\\ \text{L},\\ \text{E}.
  • Comentário sobre classes: cinco de seis espécies têm \text{E} (ácido); apenas o atum tem \text{L} (hidrofóbico).
  • Interpretação: forte predominância de um resíduo ácido sugere importância da carga nessa posição; a presença de \text{L} numa espécie é uma exceção, possivelmente adaptativa, mas globalmente a posição é conservada quanto à propriedade ácida.
  • Conclusão: “pode tolerar substituição conservativa” (na prática: conservado como ácido na maioria das espécies).

Passo 13

Resíduos observados: \text{V},\\ \text{V},\\ \text{V},\\ \text{V},\\ \text{V},\\ \text{V}.
  • Comentário sobre classes: todas as espécies têm \text{V} (valina), um hidrofóbico de tamanho médio.
  • Interpretação: conservação absoluta de \text{V} indica papel estrutural rígido (provavelmente empacotamento no núcleo da hélice ou contato com o heme).
  • Conclusão: “não pode tolerar substituições” (estritamente conservado).

Passo 14

Resíduos observados: \text{L},\\ \text{L},\\ \text{I},\\ \text{I},\\ \text{L},\\ \text{L}.
  • Comentário sobre classes: \text{L} e \text{I} são ambos hidrofóbicos alifáticos e trocas entre eles são conservativas.
  • Interpretação: variação limitada a aminoácidos hidrofóbicos similares — típico de uma posição no núcleo hidrofóbico de uma hélice.
  • Conclusão: “pode tolerar substituição conservativa”.

Passo 15

Resumo das classificações obtidas (vou listar as posições por categoria com a justificativa curta):
  • Posições estritamente conservadas (não podem tolerar substituições): \,6 e \,9. Justificativa: mesmo aminoácido em todas as espécies ( \text{G} e \text{V}, respectivamente), indicando forte restrição estrutural.
  • Posições que toleram substituição conservativa: \,1,\\\ 2,\\\ 5,\\\ 8,\\\ 10. Justificativa: nesses locais as variações observadas mantêm a mesma propriedade química (ácido, hidrofóbico ou similar), sugerindo que apenas a propriedade, não o residúo exato, é importante.
  • Posições muito variáveis: \,3,\\\ 4,\\\ 7. Justificativa: mostram trocas entre classes químicas distintas (incluindo \text{P} e \text{G}), o que indica baixa restrição evolutiva nessa posição.

Resposta

Posições que não podem tolerar substituições: 6,\\\ 9
Posições que podem tolerar substituição conservativa: 1,\\\ 2,\\\ 5,\\\ 8,\\\ 10
Posições muito variáveis: 3,\\\ 4,\\\ 7

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