A ORIGEM DAS MITOCÔNDRIAS – A COMPLEXIDADE REDUTÍVEL DO MAQUINÁRIO MOLECULAR.

As mitocôndrias são organelas das células eucariotas e dependem de um conjunto de máquinas moleculares para o transporte de proteínas. Como estas máquinas moleculares evoluíram é uma questão fundamental para a nossa própria biologia. As mitocôndrias são organelas derivadas de um endossimbionte, uma α-proteobacteria. Nas mitocôndrias os componentes do maquinário de transporte proteico encontram-se na membrana interna e embora as proteínas bacterianas funcionem em conjuntos simples, relativamente poucas mutações seriam necessárias para convertê-las para funcionar como uma máquina de transporte de proteínas.

mitocôndrias

Os proponentes do Design Inteligente têm argumentado que essas máquinas são sofisticadas e ”irredutivelmente complexas”. Embora o Design Inteligente não seja uma teoria concorrente, mas sim um movimento religioso fundamentalista, ele acreditam que do ponto de vista molecular, os princípios da evolução de Darwin não poderiam explicar a complexidade dos sistemas vivos (Behe, 2002). Essa premissa é falsa, e aqui vamos ver porque.

Em uma investigação sobre a função e evolução das máquinas de transporte de proteínas na mitocôndria notamos que o sistema todo fornece evidências mais do que suficiente para mostrar que tal maquinário molecular pode evoluir a partir de componentes mais simples, como é o caso dos flagelos bacterianos ou da cascata bioquímica da coagulação sanguínea.

As mitocôndrias são organelas essenciais que fornecem energia para conduzir processos celulares/metabólicos e precisam ser constantemente reproduzidas para garantir as células podem se dividir e crescer. Múltiplas linhas de evidências mostram que as mitocôndrias de nossas células evoluíram a partir de bactérias intracelulares (Muller, 1999).

Essas máquinas simples foram estabelecidas nos primeiros eucariontes a partir de proteínas bacterianas pré-existentes que anteriormente tinham funções distintas. Posteriormente, em um processo passo-a-passo de evolução darwiniana, módulos adicionais foram sendo adicionados melhorando a sua função. Esta premissa é suportada por três descobertas: a) que os componentes proteicos encontrados em bactérias estão relacionados em sequência com os componentes das máquinas de transporte de proteína mitocondrial, b) que as máquinas proteicas dessas bactérias não são encontradas como parte do transporte de proteínas, e c) alguns organismos aparentemente “primitivos” encontrados atualmente têm máquinas de transporte de proteínas que funcionam com apenas um ou alguns componentes.

O transporte de proteínas para dentro da mitocôndria requer a ação de 4 maquinários moleculares incorporadas na membrana: os complexos TOM, TIM22, TIM23, e SAM (Emelyano, 2003 & Murcha et al, 2007), cada uma composta por até 8 subunidades proteicas distintas.

As bactérias não importam proteínas através de suas membranas externas e internas, os complexos de TOM e TIM23 fornecem essa função de importação de proteína para a mitocôndria não tem homólogos de bactérias. O complexo TIM23 é responsável especificamente pelo transporte de proteínas através da membrana interna da mitocôndria. Esta máquina de transporte de proteínas tem sido estudada em leveduras, plantas e em seres humanos, e é composta de um conjunto de subunidades de proteínas conservadas que se associam para formar a máquina molecular (Murcha et al, 2007).

Três das subunidades são encontradas em grupos representativos e sugerem que eles estão presentes em todos os organismos eucariotas, e são essenciais para a viabilidade celular em leveduras: (i) a subunidade de TIM23, uma proteína trans-membranar simples forma o canal através do qual passam os substratos da proteína na matriz mitocondrial; a TIM44, são encontradas na face interna da membrana mitocondrial onde interage com TIM23 e Hsp70, para acoplar o motor de importação de proteínas no canal TIM23; e a subunidade TIM14/Pam18 interage com várias proteínas no complexo TIM23 e estimula diretamente a atividade de ATPase da Hsp70, ativando o motor que conduz o transporte de proteínas (Emelyano, 2003). Sendo assim, as α-proteobacterias têm uma proteína da família TIM44 que funciona na membrana e controla a qualidade e uma proteína TIM14/Pam18 que media funções em diferentes processos. Em conjunto com o transportador de aminoácidos LivH, estes componentes teriam fornecido uma “pré-adaptação” para as bactérias diante da necessidade de importação de proteínas.

Modelo de Tima (CC3741) de C. crescentus com base nas estruturas de Tim44 humano e de levedura, representada como uma superfície de desenhos animados e excluídos-solvente. Resíduos hidrofóbicos são ciano e outros resíduos são vermelho ou verde. Resíduos aromáticos (F104, F109, Y117, Y124, F144, F162, W211, F213, W224 e F228) são mostrados na representação stick. A estrutura foi avaliada com os índices de qualidade Prosa2003, ProQ e Verify3D

Modelo de TimA (CC3741) de C. crescentus com base nas estruturas de Tim44 humana e de levedura, representada como uma superfície em desenhos. Resíduos hidrofóbicos são ciano e outros resíduos são vermelho ou verde.

A análise dos dados de sequência do genoma mostra que TIM44 é encontrada em todos os eucariotas. Espécies de α-proteobacterias, o grupo bacteriano a partir do qual as mitocôndrias evoluíram (Muller, 1999), têm proteínas com semelhanças de sequência com a TIM44 mitocondrial (Emelyano, 2003). A proteína bacteriana, que chamamos de TIMa é muito semelhante a TIM44 humana/levedura e permitem a modelagem estrutural. De fato, índices de qualidade Prosa2003, ProQ e Verify3D apresentaram significância estatística suportando tal semelhança.

A TIM44 é homóloga de TIMa e o genoma de Caulobacter crescentus codifica uma proteína que em nós designamos como TIMb (CC2164), com similaridade de sequência e estrutura de domínio equivalente à família de proteínas TIM14/Pam18 mitocondrial. Além disto, TIMa e TIMb são idênticas as proteínas mitocondriais TIM44 e TIM14 (Abigail et al, 2009)

As bactérias têm muitos aminoácidos e peptídeos transportadores que poderiam ter servido como antigas proteínas canais e análises de sequências anteriores demonstraram que o canal de transporte mitocondrial TIM23 foi derivado de LivH, um transportador formado de aminoácidos (Murcha et al, 2007).

As sequencias relacionadas em α-proteobacterias dos TIM23, TIM44 e TIM14 com TIMa e TIMb tem função diferentes em complexos proteicos e em bactérias ainda evoluiu para servir como módulos de uma máquina de transporte de proteínas em mitocôndrias. Acredita-se que a evolução de uma proteína transportadora mitocondrial precisou somente de um transportador de aminoácidos LivH para aceitar aminoácidos (e proteínas) e que mesmo se o processo fosse ineficiente inicialmente, seria um ponto de partida em que a seleção darwiniana poderia atuar (Abigail et al, 2009). O que demonstra que não é irredutivelmente complexo, e porque é cientificamente comprovável (através das homologias) sua origem e evolução.

Mutações pontuais em um segmento curto, porém, necessário para a interação da proteína com TIMa com LivH iria proporcionar um ponto de ancoragem para a Hsp70 bacteriana, que é um homólogo direto do motor de transporte de proteína de mitocôndria (Neupert & Herrmann, 2007). As mutações pontuais que favoreceram a interação de TIMB com LivH proporcionariam proximidade da estimulação de TimB e de outra forma de atividade de baixo nível do motor. Este modelo concorda plenamente com a proposta da evolução como a construção de novas máquinas a partir de peças recuperadas (Jacob, 1977). Com estas três proteínas bacterianas cooperando como subunidades de uma máquina de transporte primitivo, a evolução passo-a-passo tornou mais sofisticado e ativo o complexo TIM mitocondrial (Abigail et al, 2009).

Embora pesquisas de genomas não tenham encontrado uma espécie de eucarioto em que o canal LivH/TIM23 esteja presente a ausência das subunidades TIM44 e TIM14 e estudos equivalentes no complexo TOM na membrana mitocondrial externa têm fornecido provas consistente.

TimB pode ser convertido para funcionar na importação da proteína mitocondrial. Modelo de PbTimB-A139N (azul) ligação a Tim16 (laranja) com base na interacção Tim14-Tim16 publicado (2GUZ). Em Tim14, o resíduo de asparagina (verde) forma um par de ligações de hidrogênio com uma asparagina em Tim16. Em CcTimB e PbTimB, o resíduo nativo nesta posição é uma alanina (vermelho).

TimB pode ser convertido para funcionar na importação da proteína mitocondrial. Modelo de PbTimB-A139N (azul) ligação a Tim16 (laranja) com base na interação Tim14-Tim16. Em Tim14, o resíduo de asparagina (verde) forma um par de ligações de hidrogênio com uma asparagina em Tim16. Em CcTimB e PbTimB, o resíduo nativo nesta posição é uma alanina (vermelho).

Como o complexo TIM23 na membrana interna, o complexo TOM na membrana mitocondrial externa são compostos de múltiplos componentes, três subunidades essenciais são encontradas: o canal TOM40 e as subunidades TOM22 e TOM7. O TOM5 e TOM6 são subunidades também encontradas como parte do complexo TOM.

Análises de sequencia de genomas de um grupo de organismos denominado Microsporidia, mostram que eles perderam os componentes TOM22, TOM5, TOM6 e TOM7 de seu complexo, e têm apenas uma subunidade canal TOM40. Os Microsporidia são parasitas que se desenvolveram a partir da linhagem que deu origem aos fungos, mas que posteriormente reduziram seus genomas para codificar um conjunto menor de componentes celulares (Waller et al, 2009).

O complexo TOM simplificado em Microsporidia fornece um excelente exemplo de como as primeiras e simples máquinas de importação proteína poderiam ter funcionado. A complexidade destas máquinas não é irredutível. Em um ponto definido no tempo evolutivo, quando os primeiros eucariotos realizaram sua primeira penetração intracelular no citoplasma, não houve mitocôndria e, portanto, não há transportadores proteínas mitocondriais.

Posteriormente a este ponto no tempo, os complexos TOM e TIM23 surgiram em organismos eucariotos, com pesquisas de organismos modernos mostrando-nos que eles têm evoluído em diferentes graus de sofisticação. Darwin escreveu, ”se ele pudesse demonstrar que existiu algum órgão complexo que não poderia ter sido formado por numerosas e sucessivas modificações ligeiras minha teoria seria absolutamente quebrar“, essa premissa não ocorre nem no nível molecular.

Evolução e homologias das unidades da ATP-sintase

Muitos criacionistas e proponentes do Design Inteligente afirmam que a evolução não poderia explicar a origem e evolução da enzima ATP-sintase no nível molecular. Entretanto, os textos onde eles escrevem essas afirmações são ora embasados em livros sagrados, ora usando artigos científicos que atestam o oposto do que eles dizem e justificam a evolução de complexos enzimáticos como este. Existem vários artigos apresentando dados sobre a homologia dos genes que sintetizam unidades e subunidades de estruturas biológicas. Desta forma, notamos que os fundamentalistas do Design se respaldam em puro negacionismo. Para entender melhor isso, vejamos o que a ciência nos diz.

A ATP-sintase é o nome dado a uma enzima que fornece energia para o funcionamento das células através da síntese de ATP. A sequência da reação que é mediada por esse biocatalizador usa íons de magnésio para fosforilar ADP + Pi e formar a moeda energética ATP. A energia é libertada na forma de H+, criando um gradiente eletroquímico no lúmen dos tilacóides, dentro dos cloroplastos ou a partir do espaço entre as membranas e a matriz mitocondrial (Fernandez-Moran et al, 1962).

A ATP-sintase consiste em duas regiões; parte FO que se localiza dentro da membrana, e a parte F1 que está acima da membrana, dentro da matriz da mitocôndria.

A fração F1 deve o seu nome ao termo “Fraction 1” e contém 5 unidades polipeptídicas (α, β, γ, ε e δ) e FO refere-se a fração de ligação da oligomicina, um antibiótico que inibe esta unidade e cessa a atividade da ATP sintase. Esta última contem 3 unidades (A,B e C) (Mccarty & 1991)

Sintase 1

A cadeia respiratória e ATP sintase. Os elétrons são transferidos da NADH desidrogenase para o citocromo c oxidase pela coenzima Q (Q), complexo bc 1 do citocromo e citocromo c. O gradiente de prótons estabelecido no interior da membrana mitocondrial dirige o fluxo de prótons em ATP sintase que acompanha a síntese de ATP. Estruturas são seguem a partir do: complexo bc1 citocromo; citocromo c oxidase; a parte F1 da ATP sintase; ea parte Fo da ATP sintase.

A evolução da ATP-sintase é um exemplo de evolução modular na qual duas subunidades funcionalmente independentes se associam, ganhando uma nova funcionalidade, que em evolução Stephen Jay Gould chamou de exaptação. Esta associação teria ocorrido muito cedo na história da vida e sua evolução uma vez que tanto a estrutura como a atividade das enzimas ATP-sintase estão presentes em todos os reinos dos seres vivos (Doering et al, 1995) A ATP-sintase F apresenta uma grande semelhança mecânica e funcional com a ATP-sintase V, entretanto, a ATP-F produz ATP a partir de gradiente protônico enquanto a ATP-V gera um gradiente protônico com o uso de ATP, alterando o pH.

O domínio F1 também revela semelhanças significativas com as DNA-helicases hexaméricas e o domínio FO revela algumas semelhanças com estruturas do motor flagelar, que utilizam o H+ como fonte de energia (InterPro Database). O hexâmero α3β3 do domínio F1 apresenta semelhanças estruturais significativas com as DNA-helicases hexaméricas e ambas formam um anel com simetria radial de três eixos, com um poro central. Ambas têm também papéis dependentes da rotação de macromolécula no poro; as DNA-helicases usam o formato helicoidal do DNA para guiar o seu movimento, enquanto o hexâmero α3β3 utiliza as alterações conformacionais através da rotação da subunidade γ para conduzir reações enzimáticas (Martinez Doering et al, 2003).

O motor H+ da unidade FO demonstra uma grande semelhança funcional com os motores H+ presentes em motores flagelares (InterPro Database) Ambos apresentam um anel com muitas pequenas proteínas α-helicoidais que rodam em relação a proteínas estacionárias de suas proximidades, usando o gradiente potencial de H+ como fonte de energia. Este elo é tênue, porém, a estrutura geral dos motores flagelares é mais complexa que a da partícula FO e o anel com cerca de 30 proteínas rotativas é maior que proteínas helicoidais no complexo FO (Devenish et al, 2000).

A teoria da evolução modular para a origem da ATP-sintase sugere que duas subunidades com funções independentes, uma DNA-helicase com atividade ATP-sintase e motor H+ seriam capazes de se unir, e a rotação do motor terá dirigido a atividade ATP-sintase da helicas. Este complexo sob pressão seletiva desenvolveu uma maior eficiência e no atual complexo ATP-sintase. De forma alternativa, o complexo motor H+/DNA helicase desenvolveu a capacidade de bombeamento de H+, com a atividade ATP-sintase da helicase conduzindo o motor H+ de forma inversa (Doering et al, 1995). Isto terá evoluído de modo a concretizar a reação da ATP sintase. Além disso, a família ATP-sintase-V é evolutivamente relacionada a ATP-sintase (Yoshida et al, 2001)

A ATP-sintase de levedura é uma das enzimas eucariótas mais bem estudadas; tendo sido identificadas cinco subunidades F1, oito FO, e sete proteínas associadas (5) A maior parte destas proteínas têm unidades homólogas em outros eucariotos.

A ATP sintase suporta quase todas as atividades celulares que requerem energia. Síntese de ATP é a reação química mais prevalente no mundo biológico, e a ATP sintase é uma das proteínas mais abundantes na Terra. A partir de Escherichia coli até plantas e mamíferos, esta enzima é uma das mais conservadas durante a evolução, com cerca de 60% dos resíduos de aminoácidos da subunidade β catalítica conservados (Kanazawa et al, 1981 e Hudson et al, 1987). Ela ainda usa a rotação física de suas próprias subunidades como um processo catalítico, um mecanismo diferente a de qualquer outra enzima conhecida (Yoshida et al, 2001).

O motor F1 nos lembra do motor de combustão rotativo, que foi inventado por Felix Wankel em 1957 e foi usado pela primeira vez em carros comerciais pela Mazda em 1967. O motor rotativo é pequeno, leve, silencioso e simples, porque o motor pode converter directamente a energia do combustível em rotação do rotor. Isso pode conduzir a ingestão do gás combustível, a compressão, a ignição e de escape sequencialmente apenas por uma simples rotação do rotor central, que é quase triangular em forma (painel da direita). Os eventos que ocorrem em um lado do rotor (verde) são anotados. A F1 também tem um rotor central - a subunidade γ - e três câmaras de reacção (as subunidades catalíticas β; painéis da esquerda). Os eventos que ocorrem em uma β-subunidade (vermelho claro) são anotados acordo com o modelo clássico de Boyer. Os princípios básicos por trás do funcionamento destes rotores - três locais de reacção por sua vez, fazendo cada uma das três etapas cíclicas em uma diferença de 120 ° fase para causar movimento rotativo - são muito semelhantes.

O motor F1 é pequeno, leve, silencioso e simples, porque pode converter diretamente a energia em rotação do rotor. A compressão, ignição e  escape sequencial ocorre apenas por uma simples rotação do rotor central, que é quase triangular.
Os eventos que ocorrem em um lado do rotor (verde) são anotados. Também tem um rotor central – a subunidade γ – e três câmaras de reação (as subunidades catalíticas β; painéis da esquerda). Os eventos ocorrem na β-subunidade (vermelho claro). Os princípios básicos por trás do funcionamento destes rotores são três locais de reação por sua vez, faz cada uma das três etapas cíclicas em uma diferença de 120° para causar movimento rotativo.

A subunidade bacteriana ε e a subunidade γ do cloroplasto tem um homólogo mitocondrial (respectivamente as subunidade γ e δ) no interior do hexâmero α3β3 (Noji et al, 2007 e Kato-Yamada et al, 1998).

Em leveduras, a estrutura FO é composta por pelo menos nove polipeptídeos codificados no núcleo (b, OSCP, d, e, f, g, h, i/j e k) e mais três unidades (6,8 e 9) que são mitocondriais.

Na subunidade FO três subunidades (b, 6 e 9), e tem homólogos com  enzimas bacterianas (b, a e c). Os homólogos de algumas, mas não todas, proteínas de levedura foram descritos também em bovinos; a mtATPase incluindo as subunidades 8 (respectivamente A6L), b, OSCP, d, e, f e g. A enzima bovina também inclui F6, subunidade na qual não tem homólogos com leveduras, bactérias ou cloroplastos (Rodney et al, 2000).

No complexo bacteriano, as três subunidades a, b e c de FO são todas associada à membrana. Em leveduras mtATPase esta localizada na membrana de todos as subunidades de FO, exceto para OSCP, d e k.

Em eucariotos, as subunidades B e OSCP são homólogas das subunidades bacterianas b e δ, e são os principais componentes do talo do estator em mtATPase. Em E. coli, a estequiometria da subunidade b e a subunidade δ (homóloga de OSCP) também é bem estabelecida (Foster & Fillingame, 1982).

Considerável homologia foi reportada entre OSCP bovina e da região hidrófila C-terminal da subunidade δ bacteriana (Ovchinnikov et al, 1984). Assim, OSCP no complexo eucariótica pode cumprir o papel tanto da segunda copia da subunidade b quanto da subunidade δ.

O papel da segunda cópia da subunidade b pode ser cumprido por uma subunidade para o qual não existe qualquer homólogo em bactérias (Rodney et al, 2000).

A subunidade h é um componente de levedura mtATPase, exclusivo dela e não há subunidade h homóloga identificada em complexos de mamífero ou de qualquer outra espécie. A deleção do gene que codifica a subunidade h resultou em células incapazes de crescer pela fosforilação oxidativa e contendo uma proporção elevada de células petite.

Estrutura da ATP sintase. O ATP sintase bacteriana é ilustrada como a versão mais simples da ATP sintase. é composto por um complexo de proteína solúvel em água

Estrutura da ATP sintase. O ATP sintase bacteriana é ilustrada como a versão mais simples da ATP sintase. é
composto por um complexo de proteína solúvel em água.

Um homólogo de levedura para mamíferos da subunidade “e” foi identificado através de pesquisa de banco de dados em da levedura (S. cerevisiae) (Arnold et al, 1997). A proteína identificados deste modo tinham sido previamente caracterizadas como Tim11p, um componente do TIM (o  complexo da membrana mitocondrial interna citado no início), e como tal, foi considerado envolvido no processo de triagem proteínas para a inter-membranares (Tokatlidis et al, 1996).

Deste modo, encontramos não só evidências claras de que a atividade endossimbiótica de mitocôndrias não é irredutivelmente complexa, mas que a atividade de um complexo proteico mitocondrial é bastante difundida em diversos grupos celulares e que seus componentes básicos, (unidades e subunidades) tem diversas sequencias genéticas homologas que caracterizam o processo evolutivo, exaptações, processos seletivos que culminam e variedades de um mesmo complexo que outrora era ancestral. Desta forma, não faz sentido algum se comprometer com explicações religiosas fundamentalistas que buscam explicar estas unidades moleculares com base em dogmas religiosos e projetistas metafísicos.

As moléculas não falam, elas gritam “evolução”, e que em cada unidade e cada sequencia gênica que a vida em si esta comprometida, historicamente e filogenética há um ancestral comum.

Victor Rossetti

Palavras chave: NetNature, Rossetti, Mitocôndria, TOM, TIMa, SAM, TIM22, TIM23, Genes, Homologia, evolução, ATP Sintase, Unidades, Leveduras, Bovinos, Eucariotos

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Referências

Behe M (2002) The challenge of irreducible complexity. Nat Hist 111:74.
Muller M, Martin W (1999) The genome of Rickettsia prowazekii and some thoughts on the origin of mitochondria and hydrogenosomes. Bioessays 21:377–381.
Emelyanov VV(2003) Mitochondrial connection to the origin of the eukaryotic cell.Eur J Biochem 270:1599–1618.
Murcha MW, et al. (2007) Characterization of the preprotein and amino acid trans- porter gene family in Arabidopsis. Plant Physiol 143:199–212.
Neupert W, Herrmann JM (2007) Translocation of proteins into mitochondria. Annu Rev Biochem 76:723–749.
Jacob F (1977) Evolution and tinkering. Science 196:1161–1166.
Waller RF, et al. (2009) Evidence of a reduced and modified mitochondrial protein import apparatus in microsporidian mitosomes. Eukaryot Cell 8:19–26.
Abigail Clementsa,1, Dejan Bursaca,b,1, Xenia Gatsosb, Andrew J. Perrya, Srgjan Civciristova,b, Nermin Celika, Vladimir A. Likicc, Sebastian Poggiod, Christine Jacobs-Wagnerd,e, Richard A. Strugnellf, and Trevor Lithgow. The reducible complexity of a mitochondrial molecular machine. http://www.pnas.org?cgi?doi?10.1073?pnas.0908264106. July 24, 2009
Fernandez-Moran et al., Journal of Molecular Biology, Vol 22, p 63, 1962
Mccarty RE. (November 1992). “A PLANT BIOCHEMIST’S VIEW OF H+-ATPases AND ATP SYNTHASES”. J. Exp. Biol. 172 (Pt 1): 431–441
Doering C, Ermentrout B, Oster G. (December 1995). “Rotary DNA motors”. Biophys. J. 69 (6): 2256–67.
Devenish RJ, Prescott M, Roucou X, Nagley P. (May 2000). “Insights into ATP synthase assembly and function through the molecular genetic manipulation of subunits of the yeast mitochondrial enzyme complex”. Biochim. Biophys. Acta 1458 (2–3): 428–42
Martinez LO, Jacquet S, Esteve JP, et al.. (January 2003).Nature 421 (6918): 75–9
Yoshida. M, Muneyuki. E, Hisabori, T.ATP SYNTHASE — A MARVELLOUS ROTARY ENGINE OF THE CELL. NATURE REVIEWS | MOLECULAR CELL BIOLOGY. VOLUME 2 | SEPTEMBER 2001 | 669
Kanazawa, H., Kayano, T., Mabuchi, K. & Futai, M. Nucleotide sequence of the genes coding for α-, β- and γ-subunits of the proton-translocating ATPase of Escherichia coli. Biochem. Biophys. Res. Commun. 103, 604–612 (1981).
Hudson, G. S. et al. A gene cluster in the spinach and pea chloroplast genomes encoding one CF1 and three CFo subunits of the H+-ATP synthase complex and the ribosomal protein S2. J. Mol. Biol. 196, 283–298 (1987).
Noji, R. Yasuda, M. Yoshida, K. Kinosita Jr., Nature 386 (1997) 299^302.
Kato-Yamada, H. Noji, R. Yasuda, K. Kinosita Jr., M. Yoshida, J. Biol. Chem. 273 (1998) 19375^19377.
Tokatlidis, T. Junne, S. Moes, G. Schatz, B.S. Glick, N.Kronidou, Nature 384 (1996) 585^588.
Arnold, M.F. Bauer, M. Brunner, W. Neupert, R.A. Stuart, FEBS Lett. 411 (1997) 195^200.
D.L. Foster, R.H. Fillingame, J. Biol. Chem. 257 (1982)2009^2015.
Y.A. Ovchinnikov, N.N. Modyanov, V.A. Grinkevich, N.A. Aldanova, P.V. Kostetsky, O.E. Trubetskaya, T. Hundal, L. Ernster, FEBS Lett. 175 (1984) 109^112.
Rodney J. Devenish, Mark Prescott, Xavier Roucou, Phillip Nagley. Insights into ATP synthase assembly and function through the molecular genetic manipulation of subunits of the yeast mitochondrial enzyme complex. Biochimica et Biophysica Acta 1458 (2000) 428^442
InterPro Database: ATP Synthase

11 thoughts on “A ORIGEM DAS MITOCÔNDRIAS – A COMPLEXIDADE REDUTÍVEL DO MAQUINÁRIO MOLECULAR.

    • O texto tem um monte de artigos citados onde se mostrou, segundo o método científico, que os genes são homologos,como eles se relacionam. As evidências fornecem indícios bem consistentes e forte sobre a origem desses maquinarios moleculares e que redutíveis.
      Note que ao são definições,mas constatações!

  1. Nossa, impressionante como o autor do texto tem a coragem de citar a ATP-sintase, umas das maiores evidências de Design Inteligente, como se fosse um argumento contra o DI e em favor da evolução!

    É lógico que o autor é forçado a tocar nesse tema e tentar, em vão, desvencilhar esse maravilhoso motor molecular do conceito de DI, mas vai ter de ralar muito para convencer mentes esclarecidas do contrário, pois tudo na ATPase vai contra a evolução:

    -Um maquinário molecular com quase 100% de eficiência (K. Kinosita, ‎2000; H. Noji, ‎2001);
    -Cerca de 3.500 aminoácidos ordenados em suas exatas posições (M. Yoshida et al 2001);
    -Dois motores em um (G. Oster, ‎1999);
    -Dezenas de partes essenciais e finamente modeladas;
    -Irredutível, como demonstrado pelos inúmeros casos de mutações que prejudicam seu funcionamento excepcional ou simplesmente inutilizam motor por completo;
    -Possui inúmeros análogias com motores humanos (eixo, estator, consome energia, é composto de múltiplas peças que somente são capazes de manifestar uma propriedade emergente quanto estão todas juntas e funcionais, etc);
    -Destrói a ideia de ancestralidade universal comum, visto que arqueobactérias possuem uma ATPase completamente diferente, e, embora aleguem que ATPase de procariotos e eucariotos sejam extremamente similares, estudos mais detalhados demonstram que não é bem assim, de fato, como demonstrado no texto acima, apenas 60% da subunidade catalítica β é conservada em vários domínios diferentes (muito pouco para um motor completamente sensível a alterações, já que é óbvio que a sel. natural iria conservar quase 100% da estrutura);
    -Estudos demonstram que a ATP-sintase da Tetrahymena thermophila é bem diferente de outras espécies (Balabaskaran et al 2010);
    -A estrutura do estator da ATPase de leveduras e bovinos é bem divergente, sendo que a subunidade h da primeira e a F6 do mamífero possuem apenas 14.5% de identidade sequencial (Xu Ting et al 2015).

    • É que eu pesquisei artigos científicos, e só apareceu os de ciências biológicas e evolução. Nenhum dizia nada sobre Design inteligente. De tal forma que presumir isto não é uma afirmação dos autores.
      Faz assim, quando postarem um artigo de Design inteligente sobre a ATpase ai vc me manda, eu leio, e escrevo algo!!!

    • Tomei a liberdade de pegar suas citações e conferi-las.
      Balabaskaran et al 2010
      It is possible that during evolution, these subunits may have diverged in these lineages beyond the point of identification using current bioinformatics tools, although such subunits are readily detectable by the same tools in evolutionarily more distant prokaryotic genomes.

      e ainda dedica uma parte inteira de seu artigo a evolução:

      Evolutionary Relationships of ATP Synthase Subunits

      Thus, the well-conserved subunits (α, β, γ) form a contiguous subset of the complex apparently undergoing modest evolutionary change in ciliates, while the δ and c subunits and the evidently even more divergent a-like subunit (Ymf66) may represent a subset coevolving at a much more rapid rate. We assessed one possible specific instance of coevolution by comparing sequences from the interface regions of the δ and c subunits. This interface has been characterized in bacterial ATP synthase and, along with the γ-c and δ-γ interactions, is critical for the transfer of the rotational movement of the c subunit ring to the central stalk [48],[49]. In a functionally essential protein–protein interface region, changes in one partner that affect the interface would normally be matched by compensating changes in the interacting partner that act to maintain function [50],[51]. The divergence of the interface regions of the δ and c subunits (Figure 5C) can be construed as a result of coevolution that probably required a series of compensatory changes. One evident hypothesis, which could potentially be tested experimentally, is the interaction of acidic residues acquired in ciliate subunits c adjacent to the conserved loop residues (RNP) with the basic residue acquired in ciliate subunits δ next to the position of the otherwise conserved histidine

      O que Xu Ting et al 2015 diz?
      “Hyperpolarization of the mitochondrial membrane can be the result of mutation that inactivate or inhibit activity of the ATP synthase, thus establishing a possible link with cytochrome oxidase. Thus, as discussed earlier, there appears to be an evolutionary conserved link between a functional ATP synthase and synthesis of cytochrome oxidase and possibly the ΔΨ of the mitochondrial membrane is that link”.

      Sobre Bovinos e leveduras
      “The primary structure of the stator proteins shows low conservation between bovine and yeast, as evidenced by yeast subunit h and bovine F6, which have just 14.5% sequence identity.”
      Será que é porque bovinos são mamiferos, e leveduras são fungos com milhões de anos de distanciamento evolutivo? Ao que parece isto é evidente no artigo dele, ja que ele cita o processo evolutivo de Atpase.

      Quase 100% de eficiência não demonstra evidência de Design inteligente, demonstra que uma estrutura biológica foi mantida pelo valor adaptativo que apresenta. Afinal, há estruturas nas quais não tem função alguma, ou função secundária, baixa eficiencia e ainda são preservadas. Voce esta presumindo que a eficiência de uma estrutura esta ligada a design inteligente, mas ela não é perfeita, não é 100% eficiente. A fotossintese tb é um processo de aproveitabilidade de 95% e há milhares de artigos sobre diversos processos fotossintéticos derivado do ancestral comum das cianobacterias.
      Ah, nenhum dos artigos de Kinosita e Noji citam design inteligente. Eles abordam analises cinéticas da rotação de da F1 Atpase etc e tal. Não introduza palavras na boca dos autores. É anti-ético.

      E o que diz Yoshida?
      “From Escherichia coli to plants and mammals, this enzyme is one of the most conserved during EVOLUTION, with >60% of the amino-acid residues of the catalytic β-subunit being conserved
      The subunit structures of ATP synthases are well conserved during evolution, but there are some variations among sources.
      Some models propose that the change in electrostaticinteractions between these two residues upon protonation/deprotonation is a key step of torque generation35,36.
      However, one constraint on this model is the varied arrangement of proton-translocating carboxylates seen in the V-ATPASE family, which is evolutionarily related to ATP synthase.

      “Possui inúmeros análogias com motores humanos”
      Análogo não é idêntico. Analogo se refere a propriedades semelhantes em objetos completamente distintos.
      Até ai voce pode estabelecer que uma célula e um computador são análogos porque ambos tem informação. Mas em nada uma célula tem a ver com um computador. E mesmo a informação celular é genética. Assim como um ser vivo não tem nada a ver com um relógio. Voces partem de uma falsa ideia; se há complexidade há engenheiro por trás; partem de uma premissa de tudo engenheirado. Criaram ela a partir de um processo sabidamente construído, um computador, ou uma ferramenta, ou um moto de carro e projetam isto para os seres vivos porque aceitar que a complexidade pode ter explicação natural não satisfaz crença pessoal. Sinto muito, mas nenhum dos autores que voce citou mencionou nada de design Inteligente, Essa pretensão é sua e não dos autores que me nada citaram intencionalidade, teleologia nos seus artigos.
      O fato de haver diferença entre as mesmas estruturas moleculares indicam exatamente que estão passando por processos evolutivos distintos desde da separação da linhagem ancestral. Não há como esperar que a ATPase de leveduras e bovinos sejam idênticas mas que guardem sim semelhantes cada vez maiores de acordo com o tempo em milhões de anos. Segundo, o fato de haver aminoacidos organizados durante a síntese de um modo não implica que a execução seja a mesma para todos, e o padrão de organização desses aminoácidos que compromete o funcionamento homeostatico do motor certamente compromete o organismo como um todo apagando o genótipo da informação pela seleção natural que puni pelo fenótipo (matéria de 2 ano do E.M).
      Informação corrompida cai fora da diversidade, somente permanecem as estruturas que seguem um padrão funcional mantido pela seleção natural ou algum padrão novo que seja neutro ou confira vantagens. Esta ai a resposta do porque existe design em uma atpase, fruto de processos naturais.

      PS: Dispensamos seus comentários a partir de agora Wallace!!!

      • “It is possible that during evolution, these subunits may have diverged in these lineages beyond the point of identification using current bioinformatics tools, although such subunits are readily detectable by the same tools in evolutionarily more distant prokaryotic genomes.”

        Palavras como essas com certeza denotam conteúdo obtido através de experimentos, observações paralelas incontestáveis e empíricas, como manda o figurino da metodologia científica… SQN

  2. Este Walace não tem base de biologia nem primaria, pra achar que refuta ciencia aqui, ele “vê” D.I onde ele quer, ATP/Sintase e materia mais que batida em estudos probatorios no mundo, um cara deste devia ter vergonha na cara isto sim🙂

  3. O Rossetti, continua com a palhaçada mentirosa, de que, pelo fato de não haver pappers sobre o DI, o DI não presta ? Que tal , um mínimo de honestidade, e informar por que que é assim ? Tipo : Por que o design inteligente não é encontrado publicado em jornais peer-reviewed ciêncificas? Darwinistas usam uma regra que chamo de “Catch-23” -para excluir design inteligente da ciência: o design inteligente não é científico, por isso não podem ser publicados em revistas científicas com revisão por pares. Como sabemos que não é científica? Porque não é publicado em revistas peer reviewed científicas. Catch-23!
    mas como a honestidade vem em segundo plano……..

    • Me xingar não refuta o artigo, a complexidade é redutível no caso das mitocondriais (Bem como todos os outros que Behe apresentou. Voces não tem NADA). Se D.I é ciência, apresente o experimento com os resultados e o artigo demonstrando o contrário, caso contrário, cale a boca ou vá chorar em outro lugar!!!
      Design inteligente é pseudociência não só porque não publica artigo. Voces não publicam artigos porque não se encaixam no método. Não dê uma de ignorante, mais do que voce é Otangelo. Voce prega pra mim cotidianamente que D.I é Deus, que é a Verdade, que é Absoluto. Onde isto se encaixa na ciência?
      Fica quietinho fica. Repetir este mantra não cola aqui.
      Eu vou começar a cortar seus comentários porque eles não tem nada de crítico….e porque apelam a ad hominens e pregações religiosas.
      Se quer saber sobre as membranas e a origem das organelas estude, eu sei que há artigos, já li eles. Deixa de ser preguiçosos e para de ficar inventado desculpa pra sustentar uma crença porca e infantil sobre o design, que não é ciência, não tem artigos, nem mesmo o Eberlin tem.
      Engula o choro e cresça muleque mimado!!!!

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