Redes estruturais e dinâmica em enzimas

• Processo: 16/22365-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
• Pesquisador responsável: Sandro Roberto Marana
• Beneficiário: Sandro Roberto Marana
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Estrutura terciária de proteína Domínios e motivos de interação entre proteínas Catálise Estabilidade proteica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: dinâmica | redes estruturais | termoestabilidade | enzimologia

Resumo

As estruturas terciárias de proteínas podem ser analisadas como redes de interações entre resíduos de aminoácidos, as quais exibem propriedades como alta "agregação" e "mundo pequeno", indicando que contêm conjuntos de resíduos altamente interligados ("clusters") entre os quais há rotas curtas de conexão. De fato, esta facilidade de navegação entre pontos distantes da rede estrutural proteica esta fortemente ligada à existência de resíduos centrais ou "hubs". Outro aspecto marcante da estrutura terciária proteica é a sua dinâmica, que engloba movimentos de cadeias laterais, "loops" e domínios cobrindo diferentes escalas de tempo (ps a s). Esta dinâmica está relacionada com a função e propriedades das proteínas, como alosteria e catálise enzimática. Este projeto tem por objetivo geral combinar experimentalmente estas duas perspectivas investigando a participação dos "resíduos centrais" na dinâmica da estrutura proteica e identificando a contribuição de "clusters" individuais (subconjuntos da rede estrutural ou domínios) para as propriedades globais de proteínas. Para atingir estas metas a dinâmica da Imidazol Glicerol Fosfato Sintase (HisF) da bactéria Thermatoga maritima será determinada através de NMR empregando análise de R1, R2 e NOE de spin de 15N e também de dispersão de relaxação. Assim, a rede estrutural de HisF será construída em diferentes pontos da dinâmica, permitindo avaliar a persistência temporal dos resíduos centrais. Em uma segunda fase, resíduos centrais permanentes serão mutados e o efeito sobre a dinâmica de HisF será analisada comparando os parâmetros de ordem S2 para cada resíduo da enzima selvagem (HisFwt) e mutantes (HisFmut). Finalmente, considerando que os "domínios" (b/a)4 que compõem a estrutura de proteínas (b/a)8 barril são "clusters" (subconjuntos da rede estrutural) termodinamicamente independentes, mutações que removam fração significativa das interações entre estes "domínios" os isolaria, resultando em proteínas mutantes que exibiriam as propriedades individuais de cada "domínio". Assim, empregando as b-glicosidases GH1 de T. maritima e bglB de Paenebacillus polymyxa, que são (b/a)8 barris, seria em tese possível detectar a contribuição de cada "domínio" para estabilidade estrutural destas b-glicosidases. (AU)

Publicações científicas

(6)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SOUZA, VALQUIRIA P.; IKEGAMI, CECILIA M.; ARANTES, GUILHERME M.; MARANA, SANDRO R.. Mutations close to a hub residue affect the distant active site of a GH1 beta-glucosidase. PLoS One, v. 13, n. 6, JUN 6 2018. (08/57619-4, 14/19439-5, 16/22365-9)

REIS, ANDRE A. O.; SAYEGH, RAPHAEL S. R.; MARANA, SANDRO R.; ARANTES, GUILHERME M.. Combining Free Energy Simulations and NMR Chemical-Shift Perturbation To Identify Transient Cation-pi Contacts in Proteins. JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING, v. 60, n. 2, p. 890-897, FEB 2020. (18/25952-8, 16/22365-9, 16/24096-5, 12/00543-1, 18/08311-9)

ALMEIDA, VITOR M.; FRUTUOSO, MAIRA A.; MARANA, SANDRO R.. Search for independent (beta/alpha)(4) subdomains in a (beta/alpha)(8) barrel beta-glucosidase. PLoS One, v. 13, n. 1, JAN 16 2018. (14/19439-5, 16/22365-9)

ALMEIDA, VITOR M.; MARANA, SANDRO R.. Optimum temperature may be a misleading parameter in enzyme characterization and application. PLoS One, v. 14, n. 2, FEB 22 2019. (16/22365-9)

OTSUKA, FELIPE A. M.; CHAGAS, RAFAEL S.; ALMEIDA, VITOR M.; MARANA, SANDRO R.. Homodimerization of a glycoside hydrolase family GH1 beta-glucosidase suggests distinct activity of enzyme different states. Protein Science, v. 29, n. 9, JUL 2020. (18/18537-4, 18/25952-8, 16/22365-9)

FERREIRA, GLAUCIO MONTEIRO; KRONENBERGER, THALES; MALTAROLLO, VINICIUS GONCALVES; POSO, ANTTI; GATTI, FERNANDO DE MOURA; ALMEIDA, VITOR MEDEIROS; MARANA, SANDRO ROBERTO; LOPES, CARLA DUQUE; TEZUKA, DAIANE YUKIE; DE ALBUQUERQUE, SERGIO; et al. Trypanosoma cruzi Sirtuin 2 as a Relevant Druggable Target: New Inhibitors Developed by Computer-Aided Drug Design. PHARMACEUTICALS, v. 16, n. 3, p. 14-pg., 2023-03-01. (16/22365-9, 19/06172-4, 17/25543-8)