A mioglobina é uma proteína globular intracelular encontrada no citosol das células do músculo esquelético e cardíaco. Sua principal função é constituir uma reserva de oxigênio e promover o transporte intracelular de oxigênio.
John Kendrew e Max Perutz receberam o Prêmio Nobel de Química em 1962 por seus estudos sobre proteínas globulares. Esses autores elucidaram a estrutura tridimensional da mioglobina e da hemoglobina, respectivamente. Historicamente, a mioglobina foi uma das primeiras proteínas a partir das quais a estrutura tridimensional foi determinada.
Representação gráfica da estrutura molecular de três proteínas oxigenadas: leghemoglobina, hemoglobina e mioglobina (Fonte: Veronica Stafford / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)
As proteínas globulares são moléculas compactas com forma esférica; eles são solúveis no citosol ou na porção lipídica das membranas celulares. São responsáveis pelas principais ações biológicas, ao contrário das proteínas fibrosas, cujas funções principais são estruturais.
A mioglobina dá à carne fresca sua cor vermelha. Isso ocorre quando a mioglobina é oxigenada como oximioglobina e o ferro que a compõe está na forma de ferro ferroso: Mb-Fe2 + O2.
Quando a carne é exposta ao meio ambiente, o ferro ferroso instável oxida e torna-se férrico e nessas condições a cor muda para tons de marrom devido à formação da metamioglobina (Mb-Fe3 + + O2-).
Normalmente os níveis de mioglobina no sangue são muito baixos, são da ordem de microgramas por litro (μg / L). Esses níveis aumentam quando ocorre destruição muscular, como na rabdomiólise do músculo esquelético ou no infarto cardíaco com destruição do tecido e em algumas miopatias.
Sua presença na urina é observada em certas condições em que o dano ao tecido é muito importante. Seu valor diagnóstico inicial para ataque cardíaco é discutível.
Estrutura da mioglobina
A mioglobina tem um peso molecular de quase 18 kDa incluindo o grupo heme. É composto por quatro segmentos helicoidais unidos por "curvas fechadas". Essas hélices de mioglobina são compactadas e mantêm sua integridade estrutural mesmo quando o grupo heme é removido.
A estrutura das proteínas globulares, bem como de todas as proteínas celulares, é hierárquica, portanto a estrutura da mioglobina também é hierárquica. O primeiro nível é a estrutura primária formada pela seqüência linear de aminoácidos e a mioglobina é constituída por uma cadeia de 153 aminoácidos.
Esquema gráfico da estrutura helicoidal e globular da mioglobina (Fonte: Dcrjsr / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) via Wikimedia Commons)
A estrutura secundária da mioglobina consiste na conformação das hélices alfa. A mioglobina contém 8 hélices alfa formadas por porções polipeptídicas repetidas que são unidas por segmentos curtos de arranjo aperiódico.
A estrutura terciária consiste na conformação tridimensional com atividade biológica. As características mais importantes dessa estrutura são as dobras. A estrutura quaternária refere-se à montagem de duas ou mais cadeias polipeptídicas separadas e ligadas por meio de ligações ou interações não covalentes.
Mioglobina e seu grupo protético heme (Fonte: Thomas Splettstoesser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
A mioglobina tem uma estrutura muito compacta, com resíduos hidrofóbicos direcionados para dentro e resíduos hidrofílicos ou polares direcionados para fora. Os resíduos apolares internos são constituídos por leucina, valina, metionina e fenilalanina. Os únicos resíduos polares internos são duas histidinas que têm funções no sítio ativo.
O grupo protético heme está localizado em uma fenda na parte apolar interna da cadeia polipeptídica da mioglobina. Este grupo contém ferro na forma de ferro ferroso, que se liga ao oxigênio para formar a oximioglobina.
Função
A função da mioglobina é ligar o oxigênio ao grupo heme de sua estrutura e formar uma reserva de oxigênio para a função muscular. Como o oxigênio fica preso na estrutura da mioglobina no citoplasma da célula muscular, sua pressão intracelular, determinada pelo oxigênio livre, permanece baixa.
A pressão baixa de oxigênio intracelular mantém o gradiente para a entrada de oxigênio na célula. Isso favorece a passagem de oxigênio da corrente sanguínea para a célula muscular. Quando a mioglobina está saturada, o oxigênio intracelular aumenta, o que diminui progressivamente o gradiente e, portanto, diminui a transferência.
A curva de ligação do oxigênio à mioglobina é hiperbólica. Nas porções iniciais da curva, pequenas mudanças na pressão parcial de oxigênio produzem grandes mudanças na saturação da mioglobina com oxigênio.
Então, conforme a pressão parcial de oxigênio aumenta, a saturação continua a aumentar, mas mais lentamente, ou seja, um aumento muito maior na pressão parcial de oxigênio é necessário para aumentar a saturação de mioglobina, e progressivamente o a curva se achata.
Existe uma variável que mede a afinidade da curva chamada P50, que representa a pressão parcial de oxigênio necessária para saturar em 50% a mioglobina contida em uma solução. Assim, se o P50 aumenta, diz-se que a mioglobina tem menor afinidade e se o P50 diminui, diz-se que a mioglobina tem maior afinidade pelo oxigênio.
Quando as curvas de ligação de oxigênio para mioglobina e hemoglobina são examinadas, observa-se que para qualquer pressão parcial de oxigênio examinada, a mioglobina é mais saturada do que a hemoglobina, indicando que a mioglobina tem uma afinidade maior para o oxigênio do que hemoglobina.
Tipos de fibras musculares e mioglobina
Os músculos esqueléticos têm diferentes tipos de fibras musculares em sua composição, algumas chamadas de contração lenta e outras de contração rápida. As fibras de contração rápida são estrutural e metabolicamente adaptadas para se contrair rápida, vigorosa e anaerobicamente.
As fibras de contração lenta são adaptadas para contrações de baixa velocidade, porém mais longas, típicas de exercícios aeróbicos de resistência. Uma das diferenças estruturais dessas fibras é a concentração de mioglobina, que lhes dá o nome de fibras brancas e vermelhas.
As fibras vermelhas possuem alto teor de mioglobina, o que lhes confere a cor vermelha, mas também lhes permite manter grandes quantidades de oxigênio, essencial para o seu funcionamento.
Valores normais
Os valores sanguíneos normais para homens são 19 a 92 µg / le para mulheres 12 a 76 µg / l, entretanto, há diferenças nos valores em diferentes laboratórios.
Esses valores aumentam quando ocorre destruição muscular, como ocorre na rabdomiólise do músculo esquelético, nas queimaduras extensas, choques elétricos ou na necrose muscular extensa por oclusão arterial, no infarto do miocárdio e em algumas miopatias.
Nessas condições, a mioglobina aparece na urina e lhe dá uma cor característica.
Referências
- Fauci, AS, Kasper, DL, Hauser, SL, Jameson, JL, & Loscalzo, J. (2012). Princípios de medicina interna de Harrison. DL Longo (Ed.). Nova York: Mcgraw-hill
- Ganong WF: Central Regulation of Visceral Function, in Review of Medical Physiology, 25th ed. Nova York, McGraw-Hill Education, 2016.
- Guyton AC, Hall JE: The Body Fluid Compartments: Extracellular and intracelular fluids; Edema, em Textbook of Medical Physiology, 13ª ed, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
- McCance, KL, & Huether, SE (2018). Pathophysiology-Ebook: a base biológica para doenças em adultos e crianças. Elsevier Health Sciences.
- Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Bioquímica ilustrada de Harper. Mcgraw-hill.