Explorando a seletividade por íons metálicos no sítio ativo da enzima Superóxido Dismutase (SOD) usando mutagênese sítio dirigida

• Processo: 14/01855-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2014
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2016
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Pesquisador responsável: Richard Charles Garratt
• Beneficiário: Emérita Mendoza Rengifo
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Íons Metais Superóxido dismutase Mutagênese sítio-dirigida Engenharia de proteínas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: engenharia de proteínas | Mutagênese | Seletividade por metal | superóxido dismutase | Biologia Estrutural

Resumo

Superoxido dismutases (SODs) são metaloenzimas, utilizadas como defesa contra danos oxidativos causados por Espécies Reativas de Oxigênio (ROS) de organismos aeróbios, através da conversão do ânion superóxido em oxigênio molecular (O2) e peróxido de hidrogênio (H2O2). Superoxido dismutases de Fe e Mn tem sequências que são altamente conservadas, especialmente aqueles resíduos que se encontram ao redor do sítio ativo (incluindo todos os ligantes diretos do metal), e suas estruturas cristalográficas são sobreponíveis. Porém, com poucas exceções, cada enzima é específica por apenas um dos dois metais e se o metal no sítio ativo, for trocado (ferro por manganês ou vice versa) o resultado é uma enzima não funcional. Isso indica que estas proteínas possuem alta especificidade por metal cuja origem não pode ser explicada de forma trivial. Bachega e colaboradores fizeram uma análise de acoplamento estatístico (SCA, do Inglês Statistical Coupling Analysis) na família das Fe/MnSODs onde a análise mostrou que aminoácidos estatisticamente acoplados agruparam-se próximo ao núcleo responsável pela formação dos centros metálicos. O mais interessante era que os resíduos estatisticamente acoplados eram diferentes nos dois grupos de enzimas, sendo capaz então de distinguir enzimas específicas por Fe das específicas por Mn. Este resultado sugere que os resíduos identificados na análise SCA podem ser responsáveis pelo ajuste fino da especificidade por metal. O objetivo deste projeto de pesquisa é identificar os determinantes estruturais do ajuste fino da especificidade por metal de MnSOD e FeSOD. Inicialmente, pretende-se selecionar resíduos para mutagênese sitio-dirigida na MnSOD do organismo Trichoderma reesei (TrMnSOD). Em seguida, mutantes serão expressos, purificados e cristalizados. A estrutura tridimensional dos mutantes será resolvida por difração de raios-X e sua atividade enzimática determinada. A presença dos metais e informação sobre a sua vizinhança será obtida por ressonância paramagnética eletrônica. Nossa hipótese de trabalho é que a análise por SCA indicaria os aminoácidos candidatos para mutagênese sítio-dirigida com o intuito de desenhar novas SODs com características intermediárias de ligação a Mn/Fe, e até a possibilidade de interconversão de especificidade. Com isto pretendemos contribuir para a nossa compreensão sobre os detalhes estruturais do ajuste fino da especificidade. A proposta é de pesquisa básica e faz parte de um tema abrangente: a relação entre estrutura e função de proteínas. (AU)

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)

RENGIFO, EMERITA MENDOZA; FONTOLAN, LAUREANA STELMASTCHUK BENASSI; FERREIRA-JUNIOR, JOSE RIBAMAR; BLEICHER, LUCAS; PENNER-HAHN, JAMES; GARRATT, RICHARD CHARLES. Unexpected plasticity of the quaternary structure of iron-manganese superoxide dismutases. Journal of Structural Biology, v. 214, n. 2, p. 11-pg., 2022-04-11. (14/01855-2)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

RENGIFO, Emérita Mendoza. Explorando a seletividade por íons metálicos no sitio ativo da enzima superóxido dismutase (SOD) usando mutagênese sitio dirigida. 2016. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT) São Carlos.