Rational Design of Chymotrypsin Inhibitor 2 by Optimizing Non-Native Interactions

Autor(es)

da Silva, Fernando B. ^[1] ; de Oliveira, Vinicius M. ^[2] ; Sanches, Murilo N. ^[1] ; Contessoto, Vinicius G. ^{[3, 4]} ; Leite, Vitor B. P. ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Sao Paulo State Univ, UNESP, Inst Biosci Humanities & Exact Sci, Dept Phys, BR-15054000 Sao Jose Do Rio Preto, SP - Brazil

^[2] Brazilian Ctr Res Energy & Mat, Brazilian Biosci Natl Lab, LNBio CNPEM, BR-13083970 Campinas, SP - Brazil

^[3] Rice Univ, Ctr Theoret Biol Phys, Houston, TX 77005 - USA

^[4] Brazilian Ctr Res Energy & Mat CNPEM, Brazilian Biorenewables Natl Lab LNBR, BR-13083100 Campinas, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING; v. 60, n. 2, p. 982-988, FEB 2020.
• Citações Web of Science: 1

Resumo

Rational design of proteins via mutagenesis is crucial for several biotechnological applications. A significant challenge of the computational strategies used to predict optimized mutations is to understand the influence of each amino acid during the folding process. In the present work, chymotrypsin inhibitor 2 (CI2) and several of its designed mutants have been simulated using a non-native hydrophobic and electrostatic potential as a structure-based C alpha model. Through these simulations, we could identify the most critical folding stage to accelerate CI2 and also the charged residues responsible for providing its thermostability. The replacement of ionizable residues for hydrophobic ones tended to promote the formation of the CI2 secondary structure in the early transition state, which speeds up folding. However, this same replacement destabilized the native structure, and there was a decrease in the protein thermostability. Such a simple method proved to be capable of providing valuable information about thermodynamics and kinetics of CI2 and its mutations, thus being a fast alternative to the study of rational protein design. (AU)

• Processo FAPESP: 16/19766-1 - Relevo de superfícies de energia de macromoléculas biológicas com aplicações em biotecnologia e em biomedicina
• Beneficiário: Vitor Barbanti Pereira Leite
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 16/13998-8 - Evolução racional por métodos computacionais aplicados na predição de mutações no desenvolvimento de enzimas para produção de biocombustíveis
• Beneficiário: Vinícius de Godoi Contessoto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 17/09662-7 - Evolução racional por métodos computacionais aplicada em enzimas relacionadas com a produção de bioetanol
• Beneficiário: Vinícius de Godoi Contessoto
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 17/25130-5 - Comparação de potenciais não-específicos com potenciais baseados em estrutura no estudo de enovelamento de proteínas
• Beneficiário: Murilo Nogueira Sanches
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 18/11614-3 - Efeito de Mutações Câncer-Ativadoras e de pH na Transição Funcional do Receptor de Estrógeno
• Beneficiário: Vinicius Martins de Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/18668-1 - Visualização do relevo de superfícies de energia de macromoléculas biológicas
• Beneficiário: Vitor Barbanti Pereira Leite
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa