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Estrutura cristalográfica da metilenotetrahidrofolato deshidrogenase e determinantes de termoestabilidade

Processo: 20/06338-7
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
Vigência: 01 de julho de 2020 - 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 

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)