Caracterização cinética e efeito de mutações na interface oligomérica da Nucleosídeo Difosfato Kinase de Leishmania major.

• Processo: 10/03761-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2011
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2012
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Arthur Henrique Cavalcante de Oliveira
• Beneficiário: Plínio Salmazo Vieira
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Assunto(s): Enzimas Bioquímica de proteínas Estrutura e função de proteínas Mutagênese sítio-dirigida
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioquímica de proteínas | enzimas | estrutura e função de proteínas | mutação sítio-dirigida | Estrutura e função de proteínas

Resumo

A nucleosídeo difosfato kinase (NDK) é uma enzima responsável pela produção de nucleosídeos trifosfatados e está envolvida com vários processos celulares. A NDK é secretada no meio extracelular e considerada um fator de patogenicidade em patógenos intracelulares como Mycobacterium tuberculosis, Vibrio cholerae e Leishmania amazonensis. Este projeto tem por objetivo caracterizar a atividade cinética da enzima recombinante nucleosídeo difosfato kinase (NDK) de L. major por cromatografia de fase reversa e avaliar o efeito de mutações na interface oligomérica, relacionando as alterações na estrutura com a atividade catalítica da enzima e com a atividade funcional na interação com macrófagos. Os objetivos específicos do projeto são: 1) Mutagênese sítio-dirigida da NDK recombinante para análise da relevância de aminoácidos (R17A, E28A, P97S, P100G, P100S-delta5C-terminal e delta5C-terminal) no estado oligomérico e a conseqüência da alteração quaternária na atividade da enzima; 2) purificação das enzimas mutantes em resina de Ni2+ e obtenção dos parâmetros cinéticos com sistema de acoplamento enzimático piruvato kinase/lactato desidrogenase; 3) Estabelecimento da análise da reação usando cromatografia de fase reversa para obtenção dos parâmetros cinéticos dos nucleotídeos aceptores do fosfato.4) Caracterização das estruturas secundária, terciária e quaternária por de estudos de espectroscopia de dicroísmo circular, de fluorescência e por filtração em gel; 5) Análise da citotoxicidade do eATP e da invasão em macrófagos na presença de NDKrec e de mutantes para avaliar o efeito das mutações nessas duas atividades funcionais;Essa enzima já foi purificada e teve sua caracterização cinética parcial feita pelo aluno proponente desse projeto, durante sua iniciação científica. A obtenção dos parâmetros cinéticos dos doadores de fosfato será feita com sistema acoplado de enzimas (piruvato kinase - lactato desidrogenase) e para os receptores será estabelecida a cromatografia de reversão de fase em HPLC com os produtos da reação. O primeiro mutante desse grupo, K30A, já mostrou uma diminuição na atividade catalítica e está sendo iniciada a caracterização da estrutura quaternária da proteína. Ainda para interface trimérica, uma mutação sugerida é R17A, pois esta também realiza ligação de hidrogênio com o monômero vizinho (Janin et al., 2000), assim como a Lisina na posição 30. Um mutante E28A foi descrito como importante para a interface do dímero (monômero de um trímero com o do outro) e será feito para a NDK de L. major. A alça Kpn é essencial para manutençao da estrutura da proteína (Webb et al., 1995) e as mutaões P97S e P100S já foram descritas por alterar a posição da alça Kpn, desestabilizando o trímero e interferindo diretamente na oligomerização (Lascu et al., 1992). Ainda, para avaliar o envolvimento da alça C-terminal na oligomerização, esta será diminuída de 5 aminoácidos, inclusive no mutante P100G. A estrutura quaternária será analisada por filtração em gel para confirmar as alterações na oligomerização. Estudos de dicroísmo circular e da fluorescência intrínseca do triptofano serão realizados para a avaliação da estabilidade da estrutura secundária, terciária e quaternária da NDK nativa e mutantes. Com fluorescência, serão avaliadas a supressão e a anisotropia de florescência intrínseca, que fornecerão dados sobre o acesso de supressores e do movimento da estrutura, permitindo inferências sobre a oligomerização Ainda, com dicroísmo circular, será obtido o perfil de desnaturação térmica e por agentes caotrópicos, alterando as estruturas secundária, terciária e quaternária da proteína. O efeito dessas mutações na estrutura quaternária da LmNDK será avaliado com um experimento de abordagem funcional em que será investigada o papel da estrutura oligomérica da NDK na citotoxicidade e na invasão de macrófagos causada pela presença de ATP.

Publicações científicas

(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)

VIEIRA, PLINIO S.; DE JESUS SANTOS, ANA P.; DE OLIVEIRA, ARTHUR H. C.. Biophysical Characterization of the Nucleoside Diphosphate Kinase of Leishmania major and Effect of the P95S Mutation. PROTEIN AND PEPTIDE LETTERS, v. 23, n. 2, p. 99-106, 2016. (11/20569-2, 07/06755-2, 10/03761-4)

VIEIRA, PLINIO SALMAZO; DE GIUSEPPE, PRISCILA OLIVEIRA; CAVALCANTE DE OLIVEIRA, ARTHUR HENRIQUE; MURAKAMI, MARIO TYAGO. The role of the C-terminus and Kpn loop in the quaternary structure stability of nucleoside diphosphate kinase from Leishmania parasites. Journal of Structural Biology, v. 192, n. 3, p. 336-341, DEC 2015. (11/20569-2, 10/03761-4, 07/06755-2, 11/24178-8, 10/51730-0)

VIEIRA, PLINIO SALMAZO; CAMPOS BRASIL SOUZA, TATIANA DE ARRUDA; HONORATO, RODRIGO VARGAS; ZANPHORLIN, LETICIA MARIA; SEVERIANO, KELVEN ULISSES; ROCCO, SILVANA APARECIDA; CAVALCANTE DE OLIVEIRA, ARTHUR HENRIQUE; CORDEIRO, ARTUR TORRES; LOPES OLIVEIRA, PAULO SERGIO; DE GIUSEPPE, PRISCILA OLIVEIRA; et al. Pyrrole-indolinone SU11652 targets the nucleoside diphosphate kinase from Leishmania parasites. Biochemical and Biophysical Research Communications, v. 488, n. 3, p. 461-465, JUL 1 2017. (11/20569-2, 10/03761-4, 07/06755-2, 11/24178-8, 10/51730-0)