Calgranulina C (S100A12) é membro da família das proteínas S100 \"EF-hands\" que complexam cálcio. A S100A12 humana é expressa predominantemente por granulócitos e é superexpressa em compartimentos inflamatórios. Níveis séricos elevados de S100A12 são encontrados em pacientes acometidos por distúrbios inflamatórios, neurodegenerativos, metabólicos e neoplasias. A S100A12 intracelular existe como um homodímero anti-paralelo. Cada monômero é composto por um \"EF-hand\" clássico, C-terminal (HI - LI - HII), e um \"EF-hand\" N-terminal, o pseudo \"EF-hand\" (HIII - LIII - HIV). Os \"motifs\" são conectados pela região do \"hinge\" (LII). A Calgranulina C também liga íons zinco e cobre em uma região formada pelas duas subunidades do dímero. Mudanças nas concentrações citosólicas de íons regulam uma grande variedade de processos celulares, e as proteínas que complexam íons são moléculas importantes na transdução do sinal, diferenciação e controle do ciclo celular. O mecanismo pelo qual a Calgranulina C modula o curso do processo inflamatório está relacionado à interação com o receptor para produtos finais de glicosilação (RAGE). Para obter detalhes sobre os mecanismos envolvidos nas etapas de sinalização celular das quais a S100A12 participa, nosso objetivo foi qualificar e quantificar a atividade conformacional dos domínios da S100A12 induzida por variações de parâmetros termodinâmicos intensivos, como mudanças nas concentrações de íons. Além disso, nós investigamos os detalhes da interação entre S100A12 e RAGE para elucidar a região do receptor com a qual a S100A12 interage e quais são os resíduos envolvidos nesta interação. Para os estudos da influência da presença de íons na dinâmica conformacional da S100A12, simulações de dinâmica molecular foram realizadas usando o pacote de simulação GROMACS com o campo de força OPLS-AA, no \"ensemble\" NVT. As estruturas iniciais usadas foram as estruturas cristalográficas da S100A12 (PDB ID: 2WCE e 1E8A). Estas foram submetidas a diferentes concentrações de cloreto de sódio, cálcio e zinco em sistemas separados e solvatados com o modelo de água \"SPC\". Nossos resultados sugerem que em baixas concentrações de Ca2+, o LI permanece ocupado pelo Na+. No período entre ondas de Ca2+, este íon tem acesso à proteína exclusivamente pelo LIII (no EF-2). A medida em que há presença de Zn2+, esse contribui para a saída do Na+ do LI, evento que envolve a participação do resíduo Asp25, permitindo que o LI se abra e descomplexe o Na+. Além disso, devido a alta deformabilidade estrutural, a HIII é muito influenciada pelos íons Na+ e Ca2+, sendo que em determinadas concentrações, ambos levam a perda parcial desta hélice e da HIIa (\"Hinge-Region\") e ao aumento da flexibilidade desta região, embora apenas o Ca2+ seja capaz de se complexar, via HIII, a região próxima ao LIII. Com relação aos estudos com o RAGE, foram realizados estudos de \"docking\" molecular e simulações de SMD (\"Steered Molecular Dynamic\"). A análise dos nossos resultados, sugere que a interação da S100A12 com o RAGE ocorre tanto no domínio V, quanto no domínio C1 do RAGE e depende da região de conexão entre estes domínios. Também, observamos que estados oligoméricos maiores, por exemplo, hexâmeros de S100A12 (PDB ID: 1GQM), têm possibilidades maiores de interação com RAGE e que nestes casos, as regiões relevante da interação envolvem, de acordo com nossos resultados, porções N e C-terminal da HI e C-terminal da HIV da S100A12. / Calgranulin C (S100A12) is a member of the S100 family of EF-hand calcium-binding proteins. Human S100A12 is predominantly expressed by granulocytes and is markedly overexpressed in inflammatory compartments. Elevated serum levels of S100A12 are found in patients suffering from various inflammatory, neurodegenerative, metabolic, and neoplasic disorders. Intracellular S100A12 exists as an anti-parallel homodimer. Each monomer is composed of a C-terminal, classic EF-hand (HI - LI - HII), an N-terminal, pseudo EF-hand (HIII - LIII - HIV). The motifs are linked by the hinge-region. Calgranulin C also binds zinc and copper ions in a site formed by both subunits of dimer. Changes in cytosolic ions concentrations regulate a wide variety of cellular process, and ions-binding proteins are the key molecules in signal transduction, differentiation, and cell cycle control. The mechanism by which calgranulin C modulates the course of inflammatory process is related to its interaction with the receptor for advanced glycated products (RAGE). In order to obtain details about the mechanism involved in cell signaling steps in which S100A12 participates, our goal was to qualify and quantify the activity conformational of S100A12 domains, induced by variations of intensive thermodynamic parameters, as changes in the concentration of ions. Furthermore we investigated the details of the interaction between S100A12 and RAGE in order to elucidate the region of the receptor which interacts with S100A12 and what are the residues involved in this interaction. In order to access the influence of the presence of ions over the conformational dynamics of S100A12, molecular dynamics simulations were performed using the GROMACS suite with the OPLS-AA force field and NVT ensemble. The initial structures used were experimentally determined by X-ray crystallography (PDB ID: 2WCE and 1E8A). They were separately submitted to different concentrations of sodium, calcium and zinc chloride and solvated with the SPC water model. Our results suggest that at low concentrations of Ca²?, LI remains occupied by Na?. During calcium-waves, it can reach the protein exclusively through LIII (in EF-2). As the Zn²? concentration rises, it contributes to the Na? unbinding from LI, an event that involves the residue ASP-25, which allows LI to open and the Na? to unbind. Furthermore, because of its high structural deformability, HIII is strongly influenced by both Na? and Ca²? ions which, in certain concentrations, leads to partial loss of this helix and of HIIa (Hinge-Region) and increases in the flexibility of this region, although only Ca²? is able to bind, through HIII, to the region near LIII. Regarding the RAGE studies, molecular docking essays and SMD (Steered Molecular Dynamics) simulations were performed. Our data analysis suggests that the interaction between S100A12 and RAGE takes place through both V and C1 RAGE domains and depends upon the interdomain region. Additionally, we observed that higher oligomeric states, e.g. S100A12 hexamers (PDB ID: 1GQM), have more interaction possibilites with RAGE and that, according to our results, in this case the interacting region of S100A12 comprises the N- and C-terminal portions of HI and Cterminal of HIV.

A cristalografia de raios-X e um método de singular importância para a determinação da estrutura de macromoléculas. A importância em resolver estruturas de proteínas continua a crescer em campos variando desde a bioquímica e biofísica básicas ate o desenvolvimento farmacêutico e biotecnologia. o presente trabalho esta relacionado com os estudos cristalográficos de três diferentes moléculas biológicas. Calgranulina C de granulócitos porcinos, uma proteína que liga cálcio, supostamente envolvida em processos celulares regulados, foi cristalizada com parâmetros de rede a=b=54.35 e c=141.32&#197, grupo espacial P3121 ou seu enantiomorfo P3221. Várias tentativas foram feitas no sentido de se determinar a estrutura por substituição molecular, mas a alta flexibilidade entre os motivos \"EF-hands\" quando da ligação ao íon cálcio podem ser responsáveis pelo insucesso dos resultados. Tripanotiona redutase de T. cruzi e um excelente alvo para modelagem de inibidores e potenciais drogas contra a doença de Chagas. O complexo mutante TR + GSPD foi cristalizado com parâmetros de rede a=b=92.7 e c=156.2&#197, grupo espacial P43. Um conjunto preliminar de fases foi obtido por refinamento de corpo rígido contra as coordenadas da TR nativa. O modelo foi refinado a 2.4&#197 de resolução, Rfactor=19.8%. Fosfolipase A2 extraída do veneno da serpente Bothrops moojeni foi cristalizada com parâmetros de rede a=63.1, b=90.5 e c=40.2&#197 e &#946=125.1&#176, grupo espacial C2. A estrutura foi resolvida por substituição molecular usando o dímero da fosfolipase A2 de Crotalus atrox como modelo. A analise de sua seqüência de aminoácidos e necessária para posteriores ciclos de refinamento. / X-ray crystallography is a essential method for determination of the structure of macromolecules. The importance of solving protein structures continues to grow in fields ranging from basic biochemistry and biophysics to pharmaceutical development and biotechnology. The current work is concerned to the crystallographic studies of three different biological molecules. Calgranulin C from pig granulocytes, a calcium binding protein though to be involved in regulation of cell process, was crystallized with cell parameters a=b=54.35 and c=141.32&#197, space group P3121 or its enantiomorph P3221. Several attempts were made in order to solve the structure, but the high flexibility between its EF-hands motives while binding the ion calcium may be responsible for the lack of success in the results. Trypanothione reductase (TR) from T. cruzi is a target enzyme for modeling an inhibitor for Chagas´ disease. The C58S TR + GSPD mutant complex was crystallized with a=b=92.7 and c=156.2&#197, space group P43. A preliminary set of phases was obtained by rigid body refinement against the coordinates for the native TR. The model was refined to 2.4&#197 resolution, Rfactor=19.8%. Phospholipase A2 extracted from the venon of the snake Bothrops moojen; was crystallized with cell parameters a=63.1, b=90.5, c=40.2&#197 and &#946=125.1&#176, space group C2. The structure was solved by molecular replacement techniques using the dimer of phospholipase A2 from Crotalus atrox as a model. The aminoacid sequence analysis is needed for further refinement cycles.

A cristalografia de raios-X e um método de singular importância para a determinação da estrutura de macromoléculas. A importância em resolver estruturas de proteínas continua a crescer em campos variando desde a bioquímica e biofísica básicas ate o desenvolvimento farmacêutico e biotecnologia. o presente trabalho esta relacionado com os estudos cristalográficos de três diferentes moléculas biológicas. Calgranulina C de granulócitos porcinos, uma proteína que liga cálcio, supostamente envolvida em processos celulares regulados, foi cristalizada com parâmetros de rede a=b=54.35 e c=141.32&#197, grupo espacial P3121 ou seu enantiomorfo P3221. Várias tentativas foram feitas no sentido de se determinar a estrutura por substituição molecular, mas a alta flexibilidade entre os motivos \"EF-hands\" quando da ligação ao íon cálcio podem ser responsáveis pelo insucesso dos resultados. Tripanotiona redutase de T. cruzi e um excelente alvo para modelagem de inibidores e potenciais drogas contra a doença de Chagas. O complexo mutante TR + GSPD foi cristalizado com parâmetros de rede a=b=92.7 e c=156.2&#197, grupo espacial P43. Um conjunto preliminar de fases foi obtido por refinamento de corpo rígido contra as coordenadas da TR nativa. O modelo foi refinado a 2.4&#197 de resolução, Rfactor=19.8%. Fosfolipase A2 extraída do veneno da serpente Bothrops moojeni foi cristalizada com parâmetros de rede a=63.1, b=90.5 e c=40.2&#197 e &#946=125.1&#176, grupo espacial C2. A estrutura foi resolvida por substituição molecular usando o dímero da fosfolipase A2 de Crotalus atrox como modelo. A analise de sua seqüência de aminoácidos e necessária para posteriores ciclos de refinamento. / X-ray crystallography is a essential method for determination of the structure of macromolecules. The importance of solving protein structures continues to grow in fields ranging from basic biochemistry and biophysics to pharmaceutical development and biotechnology. The current work is concerned to the crystallographic studies of three different biological molecules. Calgranulin C from pig granulocytes, a calcium binding protein though to be involved in regulation of cell process, was crystallized with cell parameters a=b=54.35 and c=141.32&#197, space group P3121 or its enantiomorph P3221. Several attempts were made in order to solve the structure, but the high flexibility between its EF-hands motives while binding the ion calcium may be responsible for the lack of success in the results. Trypanothione reductase (TR) from T. cruzi is a target enzyme for modeling an inhibitor for Chagas´ disease. The C58S TR + GSPD mutant complex was crystallized with a=b=92.7 and c=156.2&#197, space group P43. A preliminary set of phases was obtained by rigid body refinement against the coordinates for the native TR. The model was refined to 2.4&#197 resolution, Rfactor=19.8%. Phospholipase A2 extracted from the venon of the snake Bothrops moojen; was crystallized with cell parameters a=63.1, b=90.5, c=40.2&#197 and &#946=125.1&#176, space group C2. The structure was solved by molecular replacement techniques using the dimer of phospholipase A2 from Crotalus atrox as a model. The aminoacid sequence analysis is needed for further refinement cycles.

Calgranulina C (S100A12) é membro da família das proteínas S100 \"EF-hands\" que complexam cálcio. A S100A12 humana é expressa predominantemente por granulócitos e é superexpressa em compartimentos inflamatórios. Níveis séricos elevados de S100A12 são encontrados em pacientes acometidos por distúrbios inflamatórios, neurodegenerativos, metabólicos e neoplasias. A S100A12 intracelular existe como um homodímero anti-paralelo. Cada monômero é composto por um \"EF-hand\" clássico, C-terminal (HI - LI - HII), e um \"EF-hand\" N-terminal, o pseudo \"EF-hand\" (HIII - LIII - HIV). Os \"motifs\" são conectados pela região do \"hinge\" (LII). A Calgranulina C também liga íons zinco e cobre em uma região formada pelas duas subunidades do dímero. Mudanças nas concentrações citosólicas de íons regulam uma grande variedade de processos celulares, e as proteínas que complexam íons são moléculas importantes na transdução do sinal, diferenciação e controle do ciclo celular. O mecanismo pelo qual a Calgranulina C modula o curso do processo inflamatório está relacionado à interação com o receptor para produtos finais de glicosilação (RAGE). Para obter detalhes sobre os mecanismos envolvidos nas etapas de sinalização celular das quais a S100A12 participa, nosso objetivo foi qualificar e quantificar a atividade conformacional dos domínios da S100A12 induzida por variações de parâmetros termodinâmicos intensivos, como mudanças nas concentrações de íons. Além disso, nós investigamos os detalhes da interação entre S100A12 e RAGE para elucidar a região do receptor com a qual a S100A12 interage e quais são os resíduos envolvidos nesta interação. Para os estudos da influência da presença de íons na dinâmica conformacional da S100A12, simulações de dinâmica molecular foram realizadas usando o pacote de simulação GROMACS com o campo de força OPLS-AA, no \"ensemble\" NVT. As estruturas iniciais usadas foram as estruturas cristalográficas da S100A12 (PDB ID: 2WCE e 1E8A). Estas foram submetidas a diferentes concentrações de cloreto de sódio, cálcio e zinco em sistemas separados e solvatados com o modelo de água \"SPC\". Nossos resultados sugerem que em baixas concentrações de Ca2+, o LI permanece ocupado pelo Na+. No período entre ondas de Ca2+, este íon tem acesso à proteína exclusivamente pelo LIII (no EF-2). A medida em que há presença de Zn2+, esse contribui para a saída do Na+ do LI, evento que envolve a participação do resíduo Asp25, permitindo que o LI se abra e descomplexe o Na+. Além disso, devido a alta deformabilidade estrutural, a HIII é muito influenciada pelos íons Na+ e Ca2+, sendo que em determinadas concentrações, ambos levam a perda parcial desta hélice e da HIIa (\"Hinge-Region\") e ao aumento da flexibilidade desta região, embora apenas o Ca2+ seja capaz de se complexar, via HIII, a região próxima ao LIII. Com relação aos estudos com o RAGE, foram realizados estudos de \"docking\" molecular e simulações de SMD (\"Steered Molecular Dynamic\"). A análise dos nossos resultados, sugere que a interação da S100A12 com o RAGE ocorre tanto no domínio V, quanto no domínio C1 do RAGE e depende da região de conexão entre estes domínios. Também, observamos que estados oligoméricos maiores, por exemplo, hexâmeros de S100A12 (PDB ID: 1GQM), têm possibilidades maiores de interação com RAGE e que nestes casos, as regiões relevante da interação envolvem, de acordo com nossos resultados, porções N e C-terminal da HI e C-terminal da HIV da S100A12. / Calgranulin C (S100A12) is a member of the S100 family of EF-hand calcium-binding proteins. Human S100A12 is predominantly expressed by granulocytes and is markedly overexpressed in inflammatory compartments. Elevated serum levels of S100A12 are found in patients suffering from various inflammatory, neurodegenerative, metabolic, and neoplasic disorders. Intracellular S100A12 exists as an anti-parallel homodimer. Each monomer is composed of a C-terminal, classic EF-hand (HI - LI - HII), an N-terminal, pseudo EF-hand (HIII - LIII - HIV). The motifs are linked by the hinge-region. Calgranulin C also binds zinc and copper ions in a site formed by both subunits of dimer. Changes in cytosolic ions concentrations regulate a wide variety of cellular process, and ions-binding proteins are the key molecules in signal transduction, differentiation, and cell cycle control. The mechanism by which calgranulin C modulates the course of inflammatory process is related to its interaction with the receptor for advanced glycated products (RAGE). In order to obtain details about the mechanism involved in cell signaling steps in which S100A12 participates, our goal was to qualify and quantify the activity conformational of S100A12 domains, induced by variations of intensive thermodynamic parameters, as changes in the concentration of ions. Furthermore we investigated the details of the interaction between S100A12 and RAGE in order to elucidate the region of the receptor which interacts with S100A12 and what are the residues involved in this interaction. In order to access the influence of the presence of ions over the conformational dynamics of S100A12, molecular dynamics simulations were performed using the GROMACS suite with the OPLS-AA force field and NVT ensemble. The initial structures used were experimentally determined by X-ray crystallography (PDB ID: 2WCE and 1E8A). They were separately submitted to different concentrations of sodium, calcium and zinc chloride and solvated with the SPC water model. Our results suggest that at low concentrations of Ca²?, LI remains occupied by Na?. During calcium-waves, it can reach the protein exclusively through LIII (in EF-2). As the Zn²? concentration rises, it contributes to the Na? unbinding from LI, an event that involves the residue ASP-25, which allows LI to open and the Na? to unbind. Furthermore, because of its high structural deformability, HIII is strongly influenced by both Na? and Ca²? ions which, in certain concentrations, leads to partial loss of this helix and of HIIa (Hinge-Region) and increases in the flexibility of this region, although only Ca²? is able to bind, through HIII, to the region near LIII. Regarding the RAGE studies, molecular docking essays and SMD (Steered Molecular Dynamics) simulations were performed. Our data analysis suggests that the interaction between S100A12 and RAGE takes place through both V and C1 RAGE domains and depends upon the interdomain region. Additionally, we observed that higher oligomeric states, e.g. S100A12 hexamers (PDB ID: 1GQM), have more interaction possibilites with RAGE and that, according to our results, in this case the interacting region of S100A12 comprises the N- and C-terminal portions of HI and Cterminal of HIV.

S100A12 porcina é um membro da família das proteínas S100, um grupo de pequenas proteínas ligantes de cálcio caracterizado pela presença de dois motivos “EF-hand". Estas proteínas estão envolvidas em diversos eventos celulares, como a regulação da fosforilação protéica, atividade enzimática, tamponamento de Ca+2, processos inflamatórios e a polimerização de filamentos intermediários. Adicionalmente, algumas dessas proteínas podem ligar Zn+2, o qual pode afetar a ligação do íon Ca+2, particularmente para as proteínas S100. Neste trabalho, a seqüência gênica que codifica a proteína S100A12 porcina foi obtida por meio da construção de um gene sintético usando códons preferenciais para E.coli, permitindo a produção recombinante de grandes quantidades da proteína. Um estudo termodinâmico da estabilidade estrutural foi realizado, assim como a interação da proteína recombinante com íons divalentes usando técnicas de dicroísmo circular (CD) e fluorescência extrínseca. A desnaturação e renaturação induzidas por uréia ou temperatura indicam que se trata de um processo reversível e que a ligação dos íons Zn+2 e ou Ca+2 à rS100A12 aumenta sua estabilidade. A interação da sonda ANS com a proteína na presença de seus ligantes expõe superfícies hidrofóbicas podendo assim facilitar sua interação com macromoléculas alvo. Analisados em conjunto, os resultados obtidos indicam que S100A12 porcina é capaz de assumir diferentes conformações as quais podem estar correlacionadas com sua função fisiológica. / Porcine S100A12 is a member of S100 family, a small acidic calcium-binding proteins group characterized by the presence of two EF-hand motifs. These proteins are involved in many cellular events as the regulation of protein phosphorylation, enzymatic activity, Ca+2 homeostasis, inflammatory processes and intermediate filament polymerization. In addition, some of these proteins can bind Zn+2, which can affect the binding of Ca+2 particularly to S100 proteins. In this study, the gene sequence encoding S100A12 was obtained by the synthetic gene approach using E. coli codon bias allowing the recombinant production of large amounts of the protein. We report here a thermodynamic study on the structural stability of this recombinant protein and its interaction with divalent ions using circular dichroism and extrinsic fluorescence. The folding/unfolding induced by urea or temperature indicated a reversible process and the binding of Zn+2 or Zn+2 and Ca+2 to S100A12 increasing its stability. The interaction of the ANS probe with the protein in the ligant presence can lead to exposition of hydrofobic regions allowing its interaction with target macromolecules. Taken together, the results indicated that porcine S100A12 may assume different conformations that could be correlated to its physiological function.

S100A12 porcina é um membro da família das proteínas S100, um grupo de pequenas proteínas ligantes de cálcio caracterizado pela presença de dois motivos “EF-hand”. Estas proteínas estão envolvidas em diversos eventos celulares, como a regulação da fosforilação protéica, atividade enzimática, tamponamento de Ca+2, processos inflamatórios e a polimerização de filamentos intermediários. Adicionalmente, algumas dessas proteínas podem ligar Zn+2, o qual pode afetar a ligação do íon Ca+2, particularmente para as proteínas S100. Neste trabalho, a seqüência gênica que codifica a proteína S100A12 porcina foi obtida por meio da construção de um gene sintético usando códons preferenciais para E.coli, permitindo a produção recombinante de grandes quantidades da proteína. Um estudo termodinâmico da estabilidade estrutural foi realizado, assim como a interação da proteína recombinante com íons divalentes usando técnicas de dicroísmo circular (CD) e fluorescência extrínseca. A desnaturação e renaturação induzidas por uréia ou temperatura indicam que se trata de um processo reversível e que a ligação dos íons Zn+2 e ou Ca+2 à rS100A12 aumenta sua estabilidade. A interação da sonda ANS com a proteína na presença de seus ligantes expõe superfícies hidrofóbicas podendo assim facilitar sua interação com macromoléculas alvo. Analisados em conjunto, os resultados obtidos indicam que S100A12 porcina é capaz de assumir diferentes conformações as quais podem estar correlacionadas com sua função fisiológica. / Porcine S100A12 is a member of S100 family, a small acidic calcium-binding proteins group characterized by the presence of two EF-hand motifs. These proteins are involved in many cellular events as the regulation of protein phosphorylation, enzymatic activity, Ca+2 homeostasis, inflammatory processes and intermediate filament polymerization. In addition, some of these proteins can bind Zn+2, which can affect the binding of Ca+2 particularly to S100 proteins. In this study, the gene sequence encoding S100A12 was obtained by the synthetic gene approach using E. coli codon bias allowing the recombinant production of large amounts of the protein. We report here a thermodynamic study on the structural stability of this recombinant protein and its interaction with divalent ions using circular dichroism and extrinsic fluorescence. The folding/unfolding induced by urea or temperature indicated a reversible process and the binding of Zn+2 or Zn+2 and Ca+2 to S100A12 increasing its stability. The interaction of the ANS probe with the protein in the ligant presence can lead to exposition of hydrofobic regions allowing its interaction with target macromolecules. Taken together, the results indicated that porcine S100A12 may assume different conformations that could be correlated to its physiological function.