Relações entre a obesidade e o receptor TLR4: Novos estudos através de simulações de dinâmica molecular

• Processo: 12/24750-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2013
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2016
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Munir Salomao Skaf
• Beneficiário: Paulo Cesar Telles de Souza
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 14/22007-0 - Simulações de dinâmica molecular coarse-graining de complexos de TLR4, BE.EP.PD
• Assunto(s): Simulação de dinâmica molecular Receptores toll-like Química teórica Simulação por computador
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dinâmica Molecular | estrutura e dinâmica de proteínas | interação ligante-proteína | Simulação Computacional | toll-like receptors | Química teórica

Resumo

A obesidade é um estado clínico resultante da perda no equilíbrio entre ingestão alimentar e gasto calórico. Ela predispõe o organismo a uma série de outras enfermidades, tal como doenças cardiovasculares e diabetes tipo 2, sendo atualmente considerada um dos dez principais problemas de saúde pública no mundo. Novos estudos têm demonstrado que dietas ricas em gordura de origem animal podem causar inflamações no hipotálamo que levam à perda da capacidade do controle da fome e do gasto energético, induzindo o indivíduo à obesidade. Foi observado que estas inflamações são decorrentes da associação de ácidos graxos saturados a um dos receptores do sistema imune inato, o TLR4, pertencente a uma família de proteínas transmembrânicas do tipo I conhecidas como receptores do tipo "toll" (TLR, toll like receptors). Os TLRs são responsáveis pelo reconhecimento de patógenos moleculares expressos por agentes infecciosos, o que desencadeia uma cascata de eventos que levam à inflamação. O TLR4 é responsável pelo reconhecimento de lipossacarídeos, componentes essenciais da membrana externa de bactérias Gram-negativas. Ainda não são compreendidos os mecanismos moleculares envolvidos nas interações entre os ácidos graxos saturados e o TLR4 que permitem estas biomoléculas atuarem como agonistas, ativando a função do TLR4 e assim levando a inflamações. Além disso, pouco se conhece sobre os mecanismos através dos quais os ligantes Lipídeo IVa e Eritoran podem atuar com antagonistas do TLR4, enquanto Lipídeo A atua como agonista. Neste projeto, pretende-se aplicar técnicas de simulação computacional por dinâmica molecular (MD) para estudar interações entre TLR4 e diferentes ligantes, visando elucidar as razões de moleculares das ações agonistas e antagonistas destes ligantes. Buscamos fornecer valiosas informações a nível molecular, complementares aos estudos que vêm sendo desenvolvidos pelo grupo do Prof. Dr. Lício A. Veloso, da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp, co-supervisor deste projeto. Inicialmente, o foco da pesquisa incidirá sobre estudos da estrutura, dinâmica e das interações entre TLR4 e o agonista Lipídeo A, partindo de estruturas cristalográficas disponíveis na literatura. Em seguida, realizaremos estudos de modelagem molecular dos modos de ligações de ácidos graxos saturados (com 16 a 18 carbonos), dado que ainda não existem estruturas cristalográficas destes complexos. Propomos ainda estudar as razões moleculares do antagonismo dos ligantes Lipídeo IVa e Eritoran, através de comparações dos resultados obtidos das simulações de MD realizadas com estes ligantes e com o agonista Lipídeo A. Por último, propomos a modelagem molecular de um mutante do TLR4 (P712H), reconhecido por promover perda funcional deste receptor e, por consequência, causar obesidade em modelos animais. O melhor entendimento do antagonismo de certos ligantes e das alterações estruturais provocadas por mutações pode contribuir para o desenvolvimento de fármacos que atuem no TLR4 para o tratamento de obesidade ou mesmo de inflamações agudas, tal como sepsia. Destacamos ainda que este projeto estabelece o início de uma colaboração entre dois CEPIDs recentemente aprovados pela FAPESP, o Obesity and Co-morbidities Research Center (Proc. 2011/51349-8), coordenado pelo Prof. Lício Velloso, e o Center for Computational Engineering and Sciences (Proc. 2011/51348-1), coordenado pelo Prof. Munir Skaf.

Publicações científicas

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(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)

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CAJAHUARINGA, SAMUEL; ZANOTTO, LEANDRO N.; CAETANO, DANIEL L. Z.; RIGO, SANDRO; YVIQUEL, HERVE; SKAF, MUNIR S.; ARAUJO, GUIDO; IEEE COMP SOC. Ion-Molecule Collision Cross-Section Simulation using Linked-cell and Trajectory Parallelization. 2022 IEEE 34TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON COMPUTER ARCHITECTURE AND HIGH PERFORMANCE COMPUTING (SBAC-PAD 2022), v. N/A, p. 10-pg., 2022-01-01. (12/24750-6, 16/04963-6, 13/08293-7, 21/03224-3, 19/19662-0)