Elucidação de mecanismos moleculares que sustentam o reconhecimento de substratos e reação catalítica de endoglucanases recém caracterizadas das famílias GH128 e GH158: uma abordagem experimental e computacional

• Processo: 22/06298-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Carlos Henrique Inacio Ramos
• Beneficiário: João Paulo Menezes Spadeto
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Catálise enzimática Cristalografia de raios X Simulação de dinâmica molecular Celulase Hidrolases
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cristalografia de raios X | Dinâmica Molecular | glucanases | hidrolases glicosídicas | Catálise enzimática

Resumo

1,3-b-glucanos são polissacarídeos amplamente distribuídos na natureza e que apresentam grande relevância biotecnológica, medicinal e ambiental. No entanto, quando comparadas a outras enzimas, as 1,3-b-glucanases são menos exploradas, especialmente ao considerar famílias hidrolases glicosídicas (GHs) recém-descobertas. Apesar do número crescente de enzimas ativas em carboidratos (CAZymes) descritas devido ao desenvolvimento sobretudo de abordagens ômicas, poucas possuem mecanismos moleculares completamente elucidados. Ao longo dos últimos anos, a enzimologia de carboidratos tem apresentado notáveis avanços, devido à combinação de experimentos avançados e métodos computacionais do estado da arte que utilizam simulações híbridas de mecânica quântica/mecânica molecular (QM/MM) para a obtenção de itinerários conformacionais e perfis de energia livre. As famílias GH128 e GH158 contém enzimas chave para a degradação de 1,3-b-glucanos, e suas primeiras estruturas cristalográficas foram publicadas recentemente (2020). Embora ambas as famílias pertençam ao clã GH-A, elas apresentam importantes divergências estruturais, incluindo topologias distintas do sítio ativo. As propriedades catalíticas das GH128 e GH158, tais como os itinerários conformacionais, mecanismos essenciais para catálise e possíveis diferenças entre os subgrupos da GH128, permanecem indeterminados. Neste projeto, serão utilizadas técnicas experimentais (incluindo experimentos que utilizam síncrotron) e simulações computacionais baseadas em dinâmica molecular clássica, QM/MM e técnicas para amostragem de espaços configuracionais. Utilizando esta abordagem híbrida, esperamos fornecer dados mecanísticos inéditos sobre o processamento desta importante classe de novos carboidratos por novos sistemas enzimáticos microbianos, permitindo o avanço do nosso conhecimento fundamental no campo de microbiologia. (AU)