Estrutura cristalográfica da metilenotetrahidrofolato deshidrogenase e determinantes de termoestabilidade

• Processo: 20/06338-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Martin Rodrigo Alejandro Wurtele Alfonso
• Beneficiário: Martin Rodrigo Alejandro Wurtele Alfonso
• Instituição Sede: Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT). Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Campus São José dos Campos. São José dos Campos , SP, Brasil
• Assunto(s): Estabilidade térmica Simulação de dinâmica molecular Difração por raios X
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: coeficiente de gini | difração de raios-X | Dinâmica Molecular | divergência de Kullback-Leibler | rotâmeros | termoestabilidade | Dinâmica Molecular; Biologia Estrutural

Resumo

A descoberta de mecanismos por trás da termoestabilidade das proteínas é extremamente importante tanto do ponto de vista teórico quanto de pesquisa aplicada. Reportamos aqui a estrutura cristalográfica da metilenotetrahidrofolato-deshidrogenase (MTHFD) de Thermus thermophilus HB8, um organismo-modelo termofílico. A análise da trajetória da dinâmica molecular desta proteína em diferentes temperaturas (303 K, 333 K e 363 K) foi comparada com proteínas homólogas do organismo menos resistente à temperatura Thermoplasma acidophilum e do organismo mesofílico Acinetobactermann bauii utilizando várias técnicas de redução de dados, como análise de componentes principais (PCA), análise de redes de interações (RIN) e análise de rotâmeros. Estes métodos permitiram a determinação de resíduos importantes para a termoestabilidade desta enzima. A descrição das distribuição de rotâmeros por coeficientes de Gini e divergência Kullback-Leibler (KL) revelaram correlações significativas com a temperatura. A visão emergente parece indicar que uma rede de resíduos carregados desempenha um papel fundamental na resistência à temperatura de MTHFD, aumentando tanto as interações eletrostáticas quanto a dispersão de energia entrópica. Além disso, esta análise descobriu uma relação entre mutações de resíduos e pressão evolutiva em organismos termofílicos e, portanto, poderia ser útil para o desenho de futuras enzimas termostáveis. (AU)