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O histórico da Sódio Potássio ATPase

Antônio Pereira Ribeiro ArantesChristopher Santos Silva, Ericke Cardoso Oliveira, Gabriel Rodrigues Caldas Souza Aguiar, João Paulo Ribeiro Delfino, Júlia Lopes Granato, Maria Eduarda Souza, Vinicius Marx Silva Delgado

Graduandos do curso de Bioquímica (UFSJ-CCO)

v.1, n.4, 2023
Dezembro de 2023

A Sódio Potássio ATPase, comumente chamada de Bomba de Sódio e Potássio, é uma proteína localizada na membrana das células e que é responsável por transportar os íons sódio e potássio tanto para o ambiente interno quanto para o ambiente externo do meio celular [1].


O transporte de sódio e potássio é importante para manter o equilíbrio da célula, atuando, por exemplo, para permitir a capacidade funcional do sistema neuronal (permitindo que os neurônios comuniquem entre si e com outras células) e dos tecidos de contração (permitindo a resposta muscular nos mecanismos de recebimento de sinais de contração e relaxamento), além de atuar na regulação da pressão sanguínea por meio da reabsorção de sódio nos tecidos renais [2]. 


Esse sistema de transporte mediado pela Bomba ocorre contra o gradiente eletroquímico, ou seja, contrariando a lógica de passagem dos íons do meio mais concentrado (onde existem em maior quantidade) para o meio menos concentrado (onde existem em menor quantidade). Assim sendo, não ocorre de modo espontâneo, dependendo do uso de energia resultante da degradação de moléculas de ATP (a moeda energética das células) para o seu funcionamento correto. O mecanismo de ação da Sódio Potássio ATPase consiste em utilizar a energia que resulta da degradação do ATP para transportar sódio para fora do meio celular e, ao mesmo tempo, transportar potássio para dentro do meio celular, contra a lógica normal de distribuição destes íons através da membrana das células (Figura 1) [3]. 

Figura 1: Mecanismo de ação da Sódio Potássio ATPase

Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons

A descoberta da estrutura responsável por transportar íons pela membrana, a Sódio Potássio ATPase, foi realizada pelo químico dinamarquês Jens Christian Skou, lhe rendendo um prêmio Nobel em 1997. Para chegar à conclusão que lhe renderia esta premiação, Skou estudou diferentes experimentos acerca do transporte de íons pela membrana da célula e, reunindo informações acerca desses trabalhos, formulou 6 requisitos que deveriam ser cumpridos para ser possível identificar e isolar a estrutura responsável por esse transporte [4]. Esses 6 requisitos eram:

A estrutura responsável pelo transporte deve estar localizada na membrana da célula;

A estrutura deve possuir uma afinidade maior por sódio no lado de dentro da membrana;

A estrutura deve possuir uma afinidade maior por potássio no lado de fora da membrana;

A estrutura deve conter um sistema capaz de degradar o ATP e gerar energia;

A estrutura deve ser capaz de degradar ATP dependendo da concentração de sódio dentro da célula e da concentração de potássio fora da célula;

A estrutura deve ser encontrada em todas as células que possuem esse tipo de transporte de íons.

Seus estudos iniciais focavam-se na capacidade anestésica de diferentes substâncias em nervos ciáticos de sapos. Em seus estudos sobre anestésicos, Skou questionou-se se a aplicação de anestésicos também interferiria na capacidade funcional de proteínas presentes na membrana da célula e, a partir disso, começou a procurar uma proteína de elevada atividade e que estivesse acoplada à membrana. Ao se deparar com uma proteína capaz de degradar ATP presente em nervos de caranguejo, Skou iniciou seus experimentos utilizando sódio e potássio, mas, para sua surpresa, só havia mudança na atividade da proteína quando ambos (o sódio e potássio) eram adicionados juntos. 


O ponto chave para a descoberta da Bomba de Sódio e Potássio só iria ocorrer após um congresso em Viena, no qual Skou conheceria uma substância conhecida como ouabaína, por meio do pesquisador Robert Post. Esta substância é um glicosídeo (molécula que possui em sua estrutura uma porção açúcar) cardioativo (com efeito sobre a musculatura cardíaca) que inibe a Bomba de Sódio e Potássio. Ao retornar do congresso, Skou testou se a ouabaína possuía potencial de inibir a troca de sódio e potássio da proteína e, de fato, a substância apresentou essa capacidade, resultando na descoberta da Sódio Potássio ATPase [1].


A partir da descoberta de Skou, diversos estudos foram e são realizados com base na Bomba de Sódio e Potássio para tentar produzir métodos de tratamento por meio dessa proteína. Quando se trata de cânceres, a Bomba de Sódio e Potássio pode possuir um papel importante no desenvolvimento de tratamentos, uma vez que essa estrutura é uma excelente conversora de sinais e atua diretamente no crescimento e adesão de células cancerígenas [6]. Um trabalho desenvolvido em 2020 no Laboratório de Enzimologia e Sinalização Celular do Departamento de Biologia Celular e Molecular do Instituto de Biologia da Universidade Federal Fluminense visou esclarecer como o uso de substâncias sintéticas atuam na atividade da Sódio Potássio ATPase e como isso poderia ser utilizado para procedimentos de tratamento de câncer colorretal e de câncer de pulmão [5]. Outro estudo realizado em 2020 na Coreia do Sul revelou que inibidores da Bomba de Sódio e Potássio reduzem a capacidade proliferativa de células de câncer de fígado, aceleram a morte de células malignas e reduzem a invasividade de um tumor [7].


Logo, a Bomba de Sódio e Potássio é estrutura de muita importância para o correto funcionamento celular e alvo importante para estudos de desenvolvimento de medicamentos para doenças como o câncer. 

Referências Bibliográficas

[1] Skou JC. The identification of the sodium pump. Disponível através do link: https://doi.org/10.1007/s10540-005-2740-9. Acesso em: 02 dez. 2023.

[2] Geering K. Functional roles of Na, K-ATPase subunits. Disponível através do link:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18695395/. Acesso em: 02 dez. 2023.

[3] Kaplan JH. Biochemistry of Na,K-ATPase. Disponível através do link: https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.71.102201.141218. Acesso em: 02 dez. 2023.

[4] Skou JC. Enzymatic basis for active transport of Na+ and K+ across cell membrane. Disponível através do link: https://doi.org/10.1152/physrev.1965.45.3.596. Acesso em: 02 dez. 2023.

[5] Silva C. Novas Substâncias Anticâncer: Na/K-ATPase como Alvo Terapêutico. Disponível através do link: https://app.uff.br/riuff/handle/1/29235. Acesso em: 02 dez. 2023.

[6] Mijatovic T, Dufrasne F, Kiss R. Na+/K+-ATPase and cancer. Disponível através do link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24236716/. Acesso em: 02 dez. 2023.

[7] Song Y, et al. Inhibitors of Na+/K+ ATPase exhibit antitumor effects on multicellular tumor spheroids of hepatocellular carcinoma. Disponível através do link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32210281/. Acesso em: 02 dez. 2023.

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