Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-09-16Bitstream added on 2014-06-13T20:33:38Z : No. of bitstreams: 1 fernandes_cah_me_botib.pdf: 1288061 bytes, checksum: 481773a993e5e2c2a2095ba6bcf346cc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As serpentes do gênero Bothrops são de grande interesse científico, médico e social para o Brasil, visto que este gênero é responsável por cerca de 90% dos acidentes ofídicos que ocorrem em nosso país. Dois dos principais componentes do veneno desses animais são as fosfolipases A2 e as serino proteases. As fosfolipases A2 são enzimas responsáveis pela destruição da membrana celular através da hidrólise de fosfolipídios Ca2+ dependente. Uma classe destas fosfolipases, as fosfolipases homólogas (Lys49-PLA2s), que se caracteriza pela uma substituição natural na posição 49 de um resíduo de Asp para um resíduo de Lys, não apresenta atividade catalítica, mas é capaz de induzir mionecrose por um mecanismo Ca2+ independente devido, provavelmente, à resíduos da região C-terminal. Neste trabalho, através de estudos por cristalografia de raios-X de Lys49-PLA2s botrópicas nativas e quimicamente modificadas pelo brometo de p-bromofenacila (BPB), revisamos a posição da Lys122 – anteriormente apontado como um dos responsáveis ela ausência da atividade catalítica das Lys49-PLA2s por conta da hiperpolarização que causaria na ligação peptídica Cys29/Gly30 – e concluímos que, por conta de esta hiperpolarização ocorrer apenas em alguns monômeros de Lys49-PLA2s complexadas, a Lys122 não deve estar envolvida no “bloqueio” da atividade catalítica. Além disso, a comparação estrutural do loop de ligação de Ca2+ entre as Lys49 e Asp49-PLA2s nos mostra a importância da conservação da Tyr28 dentre as Asp49-PLA2s para a integridade do loop de ligação do Ca2+. Este resíduo estabiliza essa região através de uma ponte de hidrogênio com a Gly35. Nas Lys49-PLA2s, que possuem um resíduo de Asn na posição 28, não ocorre a formação dessa ponte, o que contribuiria para a desestabilização dessa região nessas proteínas... / The snakes from Botrops genus are objects with great scientific, medical and social interesting since that these snakes are responsible of 90% of snakebites in our country. Two of the main components of the venom from these animals are the phospholipases A2 and the serine proteases. The phospholipases A2 are enzymes responsible of cellular membrane disruption through phospholipids hydrolysis Ca2+-dependent. A class of these phospholipases, the homolog phospholipases (Lys49-PLA2s) that underwent a natural substitution Lys to Asp substitution in 49 position, does not show catalytic activity. However, these proteins can perform myonecrosis by a Ca2+-independent mechanism probably, due to action of C-termini region residues. In this work, by x-ray crystallography studies with bothropic Lys49-PLA2s in native and chemically modified by p-bromophenacyl bromide (BPB) forms, we revised the position of Lys122, previously pointed as one of the responsibles of Lys49-PLA2s due to hiperpolarization of its side chain on Cys29/Cys30 peptide bond. Here, we conclude that this hiperpolarization are present only in a few monomers and thus, Lys122 may not be involved in the “blocking” of catalytic activity. Furthermore, structural comparisons of Ca2+ binding loop between Lys49 and Asp49-PLA2s revels the importance of the Tyr28 residue conservation to the integrity of this region. This residue stabilizes the Ca2+ binding loop by a hydrogen bond to Gly35. In Lys49-PLA2s that have an Asn residue in 28 position, does not occur the formation of this bond, contributing to unstabilization of this region and difficulting the binding of Ca2+ cofactor. Phylogenetic studies showed that Asp49- PLA2s with reduced catalytic inactivity and capable to induce myonecrosis are phylogenetic more related to Lys49-PLA2s than to others Asp49-PLA2s, forming a ...(Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:02:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6365.pdf: 6803351 bytes, checksum: 3798ce23bc2e32bb3a3571c470c599b6 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / The production of second-generation ethanol by enzymatic hydrolysis of biomass is considered a viable and promising alternative to face the global energy crisis and to decrease our dependence on fossil fuels. Therefore, it is necessary to degrade the constituent molecules of the plant cell wall such as lignin, cellulose and hemicellulose to fermentable sugars. However, the use of enzymes for this purpose is still expensive, leading to the increase on studies seeking to make them more feasible economically and technically. The present study aimed the molecular, structural and functional characterization of the endoglucanase Cel12A from the fungus Gloeophyllum trabeum by different techniques. Biochemical data revealed the substrate specificity for the enzyme and showed that β-glucan is the best substrate for its activity (239.2 ± 9.1 U mg-1). Optimal conditions for activity were pH 4.5 and temperature of 50 oC. Thermal stability assay indicated a half-life of 84.6 ± 3.6 hours at 50 oC. The kinetic parameters Km (3.2 ± 0.5 mg mL-1) and Vmax (0,40 ± 0,02 μmol min-1) were determined using β-glucan as substrate. Analysis of scanning electron microscopy of oat spelts and filter paper samples submitted to the hydrolysis by GtCel12A evidenced the degradation effects of these substrates compared to control samples. Moreover, the low-resolution envelope and the crystallographic structure for GtCel12A were determined. The structure revealed a β-sandwich fold with two β-sheets (A and B) and three α-helices, while sheet A showed five strands and sheet B nine strands. The comparative analysis of the amino acid sequence and homologous structures prompted us to identify the catalytic residues, Glu142 and Glu227 in the active site of the enzyme. These results are important for understanding and elucidating the enzyme molecular mechanism of action and other glycoside hydrolase family 12 endoglucanases. / A produção de etanol de segunda geração, a partir da hidrólise enzimática da biomassa vegetal é considerada uma alternativa viável e promissora para enfrentarmos a crise energética mundial e diminuirmos a dependência das fontes fósseis de energia. Para isso, é necessário que ocorra a degradação das moléculas constituintes da parede celular como a lignina, a celulose e a hemicelulose a açúcares fermentescíveis. No entanto, a utilização de enzimas para esse fim ainda apresenta um custo elevado, o que tem desencadeado, cada vez mais, estudos que busquem torná-las mais viáveis econômica e tecnicamente. O presente estudo visou à caracterização molecular, estrutural e funcional da endoglucanase Cel12A do fungo Gloeophyllum trabeum por diferentes técnicas. Os dados bioquímicos revelaram a especificidade por substratos da enzima, sendo que o melhor substrato para a atividade foi o β-glucano (239,2 ± 9,1 U mg-1). As condições ótimas para a atividade foram pH 4,5 e temperatura de 50 oC. Os ensaios de estabilidade térmica indicaram uma meia-vida de 84,6 ± 3,6 horas a 50 oC. Os parâmetros cinéticos Km (3,2 ± 0,5 mg mL-1)) e Vmax (0,40 ± 0,02 μmol min-1) foram determinados utilizando-se β-glucano como substrato. Análises de microscopia eletrônica de varredura de amostras de papel de filtro e aveia submetidos à hidrólise pela GtCel12A evidenciaram os efeitos de degradação dos substratos em relação às amostras controle. Adicionalmente, o envelope de baixa resolução e a estrutura cristalográfica da GtCel12A foram obtidos. O modelo de alta resolução revelou um enovelamento do tipo sanduíche β, com duas folhas β (A e B) e três hélices α, sendo que a folha A apresentou cinco fitas e a B, nove fitas. Por meio de análises comparativas da sequência de aminoácidos e de estruturas homólogas identificamos os resíduos catalíticos Glu142 e Glu227 no sítio ativo da enzima. Tais resultados são importantes para a elucidação e compreensão do mecanismo molecular de atuação dessa enzima e de outras endoglucanases da família GH12.

A construção de bibliotecas metagenômicas tornou possível o acesso ao potencial biotecnológico de micro-organismos não cultiváveis. O solo é um habitat pouco explorado, com elevada diversidade bacteriana que possuem genes codificadores de enzimas de interesse industrial, chamadas de biocatalisadores naturais. Dentre estas, destacam-se as enzimas lipolíticas, lipases e esterases, por promoverem a hidrólise de matérias-primas de alto valor agregado e com muitas aplicações biotecnológica. Devido a necessidade, existe uma constante busca para isolar novos genes com diferentes especificações. Neste trabalho, o gene lip4, isolado de biblioteca metagenômica de solo, foi superexpresso, purificado e identificado como membro da família V das lipases bacterianas. Tem atividade ótima hidrolisando triacilglicerol de cadeia média em pH alcalino sem presença de íons. A estrutura cristalográfica obtida identificou o dobramento conservado das α/β hidrolases e a tríade catalítica, Ser94-Asp217-His245, além da presença do domínio CAP, comum nas esterases. / Metagenomic libraries construction make possible the access to the biotechnological potential of not cultivated microorganisms. Soil environment has a big bacterial diversity with genes encoding industrial interest enzymes, named natural biocatalysts. Among these, lipolytic enzymes, that includes lipases and estarases, are able to catalyse different biochemistry reaction and promoting raw material hydrolysis with added values. In this overview, a search for new genes with different specifications, allowed isolation by functional screening in tributyrin agar, a gene lip4 from a soil metagenomic library. These gene was overexpressed, purified and identified as a member to family V of bacterial lipases. Presents better activity in alkaline pH with medium chain triacyglycerol without ions. Three dimensional structure of Lip4 identified a conserved α/β hydrolase backbone and the catalytic triad Ser94-Asp217-His245, besides the presence of CAP domain, common structure in esterase.

Orientadores: Andréa Dessen de Souza e Silva, David Neves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T14:11:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Madeira_PauloViniciusdaMata_M.pdf: 3508240 bytes, checksum: 40070baffe8469acd5f3a60f9e82a931 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Segundo a Organização Mundial da Saúde, doenças infecciosas são a segunda principal causa de morte no mundo. Essas doenças são causadas por organismos patogênicos que podem compartilhar certas similaridades em seu modo de infecção. Bactérias patogênicas são responsáveis por diversas doenças de acometimento humano, sua patogenicidade, na maioria das vezes, apresenta-se associada a secreção de fatores de virulência que são responsáveis pela adesão, invasão e por danos ás células e tecidos do hospedeiro. P. aeruginosa é um patógeno oportunista, multiresistente a antibióticos e é a bactéria Gram negativa principal causadora de infecções hospitalares, podendo levar à óbito por pneumonia e sepse pacientes imunocomprometidos, principalmente pacientes com fibrose cística, AIDS e vítimas de queimadura. A proteína ExoU de P. aeruginosa é um fator de virulência, altamente citotóxico, secretado pela bactéria que apresenta atividade fosfolipase A, degradando a membrana celular e levando a rápida morte celular. ExoU é pertencente a família das proteínas tipo patatina, essas proteínas apresentam regiões homólogas a fosfolipase A2 citosólica humana e regiões homólogas a proteínas patatinas. A proteína PlpD encontrada em linhagens que não codificam ExoU, a saber: PA01 e PA14 de P. aeruginosa apresentam todas as regiões conservadas, classificando-a como uma proteína bacteriana do tipo patatina, assim como a ExoU. Além disso foi mostrado que seu domínio catalítico é secretado pela bactéria e apresenta atividade de lipase, importante para o processo infectivo do patógeno. Como P. aeruginosa, assim como outros patógenos, se tornaram multiresistentes a antibióticos, a busca por novos alvos terapêuticos vem sendo incentivada. A compreensão estrutural dos componentes envolvidos no processo infectivo é essencial para o desenvolvimento de novos agentes terapêuticos. Nesse trabalho a estrutura da porção secretada da proteína PlpD, com atividade catalítica, foi resolvida à uma resolção de 2.14 Angstroms. A análise da proteína mostrou diferenças interessantes entre sua estrutura e de seu homólogo ExoU, fornecendo pistas para a caracterização de seu mecanismo de ação à nível estrutural. Essa tese foi desenvolvida em colaboração com o grupo do Laboratório de Engenharia de Sistemas Macromoleculares de Marselha, França sob coordenação da Drª Sophie Bleves / Abstract: According to the World Health Organization, infectious diseases are the second leading cause of deaths worldwide . These diseases are caused by pathogenic organisms that may share certain similarities in their mode of infection. Pathogenic bacteria are responsible for many human diseases, their pathogenicity, most often appears associated with the secretion of virulence factors that are responsible for adhesion, invasion and damage to the cells and tissues of the host. P. aeruginosa is an opportunistic pathogen, multidrug-resistant and the main Gram negative cause of nosocomial infections, this pathogen may lead to death due to pneumonia and septcemia immunocompromised patients, especially patients with cystic fibrosis, AIDS and burn victims. The ExoU protein of P. aeruginosa is a highly cytotoxic virulence factor secreted by the bacterium which has phospholipase A activity by degrading the cell membrane and leading to rapid cell death. ExoU belongs to patatin-like protein family, these proteins have regions homologous to human cytosolic phospholipase A2 and regions homologous to patatins. The PlpD protein is found in strains that do not encode ExoU, namely P. aeruginosa PA01 and PA14. This protein shows all conserved regions of patatin-like proteins, classifying it as a bacterial patatin-like protein, as well as the ExoU. Furthermore it was shown that its catalytic domain is secreted by the bacterium and shows lipase activity, important for the infection process. As P. aeruginosa, as well as other pathogens have become multidrug resistant, the search for new therapeutic targets is being encouraged. The understanding of the structural components involved in the infective process is essential for the development of new therapeutic agents. In this work the structure of the secreted portion of PlpD protein which has catalytic activity was resolved at 2.14 angstroms resolution. The protein analysis showed interesting differences between its structure and its homologous ExoU, providing evidences to the characterization of its mechanism of action at a structural level. This thesis was developed in collaboration with the Macromolecular Engineering Systems Laboratory group in Marseille, France under the coordination of Dr Sophie Bleves / Mestrado / Genetica de Microorganismos / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Esse trabalho teve como objetivo a determinação da estrutura tridimensional do inibidor de tripsina purificado de sementes de Enterolobium contortisiliquum (EcTI) e a modelagem molecular dos complexos EcTItripsina, EcTI-quimotripsina , EcTI-trombina, EcTI-fator Xa, e suas análises. O EcTI possui 19kDa de peso molecular inibe tripsina, quimotripsina, calicreína plasmática humana, plasmina humana e fator Xlla, mas não inibe fator Xa e ativador de plasminogênio. Monocristais apropriados à coleta de dados de difração de raios-X foram obtidos na condição 50 do fatorial da Hampton (PEG8000 - 0,5M, LiSO4 - 0,5M) através da técnica de acupuntura em gel à temperatura constante de 15&#176C após três semanas. O grupo espacial encontrado foi o P21 com uma molécula na unidade assimétrica. Os dados de difração foram coletados num detetor de placas de imagem MAR345 na linha de Cristalografia de Proteínas (PCr) no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) em Campinas até uma resolução de 1,96&#197, completeza de 87% e Rsym=10,3%. A estrutura foi resolvida por Substituição Molecular tendo-se como molde a estrutura do inibidor de tripsina proveniente de Erythrina caffra que apresenta 39% de identidade seqüencial com a seqüência primária do EcTI. Divergências entre a seqüência primária esperada e a observada no mapa de densidade eletrônica levaram à suposição da existência de isoformas para este inibidor. Acatando esta hipótese e supondo que a isoforma cristalizada era diferente da isoforma cuja seqüência foi publicada, mudanças na seqüência guiadas pelo mapa de densidades foram realizadas. Um total de 33 substituições e 1 inserção foram feitos. Diferentemente das tentativas de refinamento com a seqüência original, após as substituições o refinamento convergiu para valores aceitáveis de Rfactor=17% e Rfree=25%. A estrutura apresenta o enovelamento &#946-trefoil com uma pseudo simetria de ordem 3. Os grampos de cabelo presentes na estrutura são espiralados mas isto não é resultado de repetições sistemáticas nos ângulo &#934/&#936 como esperado. Baseado nesta estrutura cristalográfica, um modelo da seqüência original foi construído por modelagem por homologia. A avaliação do modelo em termos de estereoquímica e compatibilidade estrutura-seqüência mostra uma boa qualidade, mesmo existindo a formação de uma ponte salina enterrada no núcleo hidrofóbico da molécula. Estruturas cristalográficas de complexos entre tripsina, quimotripsina, fator Xa e trombina foram usados para gerar modelos de complexos entre as serinoproteases correspondentes e o EcTI. A falta de atividade de EcTI contra fator Xa e trombina pode ser atribuída à incompatibilidade química e estrutural na interface do complexo. / The principal objective of this work was the 3D structural determination of a Trypsin inhibitor from Enterolobium contortisiliquum (EcTI) seeds as well as the modeling of the complexes between EcTI and trypsin, chymotrypsin, thrombin and factor Xa and their subsequent analysis. The inhibitor has a molecular weight of 19.5 kDa and inhibits trypsin, chymotrypsin, human plasma kallikrein, human plasmin and factor Xlla but not factor Xa and tissue type plasminogen activator. A single crystal appropriate for X-ray data collection was grown using condition 50 of Hampton\'s Research fatorial (PEG8000 - 15%, LiSO4 - 0.5mM) by the gel acupuncture technique at 15&#176C. The crystal grew in three weeks in the space group P21 with one molecule in the assymetric unit. Crystallographic data were acquired using an image plate detector MAR345 on the Protein Crystallography beam line at the Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), Campinas, out to 1,96&#197 resolution, with a completeness of 87% and Rsym= 10.3%. The structure was solved by the Molecular Replacement method using the previous determined structure of the trypsin inhibitor from Erythrina caffra which presented 39% sequence identity to EcTI. Discrepancies in the primary structure, as observed in the electron density map led to the supposition of the existence of isoforms for this particular inhibitor. In total 33 substitutions and 1 insertion were made. In contrast with the attempts made with the original sequence, after the amino acids were substituted the refinement converged to acceptable values for Rfactor=17% and Rfree=25%. The 3D fold of EcTI is a &#946-trefoil as expected. The hairpins present in this fold are coiled coils, but not as a result of the systematic alternation of the &#934/&#936 angles as expected. Using the crystallographic structure as a template a homology model for the original sequence was built. The model evaluation in terms of stereochemistry and structure-sequence compatibility showed it to be of generally good quality, despite the presence of a salt bridge buried in the hydrophobic core. Docking experiments using crystallographic structures of trypsin, chymotripsin, factor Xa and thrombin complexed with their respective inhibitors were undertaken. The lack of EcTI activity against factor Xa and thrombin is predicted to be due to chemical and structural incompatibility at the complex interface.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-03-02Bitstream added on 2014-06-13T20:40:48Z : No. of bitstreams: 1 dias_mvb_dr_sjrp.pdf: 1876290 bytes, checksum: 23b7eed3a1969047a218e84730531e7a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A tuberculose representa hoje um dos principais problemas de saúde pública mundial. É estimado que cerca de cem milhões de pessoas sejam infectadas anualmente. Para este grande número de casos, dois fatores têm contribuído significativamente, a resistência da Mycobacterium tuberculosis aos antibióticos existentes e o aumento de casos de co-infecção com HIV. Por isso, é importante o desenvolvimento de novas drogas contra o seu agente causador. Há duas abordagens principais para o desenvolvimento de drogas. Primeiramente pode-se identificar e inibir proteínas que estejam presentes em uma determinada classe de microorganismos, mas não sejam conservadas em humanos, levando a antibióticos de largo espectro, ou ainda pode-se identificar e inibir proteínas de um determinado microorganismo, levando a drogas específicas. Exemplos da primeira abordagem são as enzimas da via do ácido chiquímico e suas ramificações, como a via de síntese de triptofano. A via do ácido chiquímico é responsável pela biossíntese de corismato, que é o precursor comum utilizado na geração de vários compostos aromáticos importantes para sobrevivência da bactéria, entre eles os aminoácidos e co-enzimas; e exemplos da segunda abordagem são enzimas relacionadas com a síntese de ácidos micólicos, que são importantes constituintes da parede celular de micobactérias. O objetivo do presente trabalho foi realizar estudos estruturais de quatro proteínas que são alvos em potencial para o desenvolvimento de drogas contra tuberculose, sendo elas: a Chiquimato quinase e Corisamto sintase, ambas da via do ácido chiquímico; Triptofano sintase, última enzima da via de síntese de triptofano; e a enzima dependente de NADH enoil ACP redutase (InhA), relacionada com a síntese de ácidos micólicos... / Tuberculosis represents today a large problem of world public health. It is estimated that approximately a hundred million people are infected annually. For this large number of cases, two factors have contributed significantly, the resistance of Mycobacterium tuberculosis to existent antibiotics and the increase of the cases of the co-infection with HIV. Therefore, the development of new drugs against its etiologic agent is important. There are two main approaches for the development of drugs. Firstly, proteins of a determined class of microorganism, that are not present in humans, can be identified and inhibited leading to large-spectra antibiotics; or it can identify and inhibit proteins of a determined organism leading to specific drugs. Examples of the first approach are enzymes of the shikimate pathway and its branches, such as the tryptophan synthesis pathway. The shikimate pathway is responsible for biosynthesis of chorismate, it is a common precursor utilized in the production of various important aromatic compounds used in the survival of the bacteria, such as amino acids and coenzymes; an example of the second approach are enzymes related to the synthesis of mycolic acids, they are important constituents of the cellular wall of mycobacteria. The objective of the present work was to perform structural studies of four enzymes that are potential targets to the development of drugs against tuberculosis, such as: shikimate kinase and chorismate synthase, both of the shikimate pathway; tryptophan synthase, last enzyme of the trytophan pathway; and the dependent of NADH enzyme enoyl ACP reductase (InhA) related to the synthesis of mycolic acids. Here, the shikimate kinase structures from M. tuberculosis in complex with ADP and magnesium ion, in the absence of shikimate and the shikimate kinase in complex with ADP and shikimate, in the absence of the magnesium ion, are presented...(Complete abstract click eletronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12Bitstream added on 2014-06-13T19:00:58Z : No. of bitstreams: 1 murakami_mt_dr_sjrp.pdf: 4603266 bytes, checksum: 354af33ced476bc60fd37bac536c3729 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / This work presents some features of essential biological processes such as the haemostatic system, integrity of biological membranes and thermostability of proteins. Crystallographic, spectroscopic and in silico tools have been used to obtain information at the molecular level of macromolecular complexes, action mechanisms and inhibition pathways. Worms, snakes, ticks, leeches and spiders produce a variety of proteins, which interfere in the regulation of these systems. Different toxins isolated from these organisms were characterized providing necessary information for the development of a new anti-myonecrotic molecule and reveal a new factor Xa exosite that is important for macromolecular substrates recognition and inhibition. The first crystal structure of a member of the sphingomyelinases D family was determined by the quick cryo-soaking technique and the catalytic mechanism was proposed, which involves a magnesium-binding site and two catalytic histidines. An alternative activation of the protein C pathway that does not require thrombomodulin was structurally characterized and revealed the dual role of the elestrotatic surface charge around the active site and the three strategically positioned carbohydrate moieties in the approach, recognition and activation of protein C.

\'Trypanosoma cruzi\' é o agente etiológico da doença de Chagas, esta considerada um problema de saúde pública na América Latina. Cerca de 10 a 14 milhões de pessoas estão infectadas com o \'Trypanosoma cruzi\' e 40120 milhões de pessoas correm o risco de contrair a doença. Diidroorotato desidrogenase (DHODH) é uma flavoenzima que catalisa a oxidação de L-diidroorotato em orotato, a quarta e única reação redox na biossíntese de novo de nucleotídeos de pirimidinas. Atualmente, existe um grande interesse em inibidores da DHODH como agentes terapêuticos para o tratamento de câncer, artrite reumatóide e doenças parasitarias. Em particular, estudos genéticos têm mostrado que DHODH é essencial para a sobrevivência do \'T. cruzi\', validando a idéia de que DHODH pode ser considerada um alvo atraente para o desenvolvimento de drogas antichagásicas. Neste trabalho, reportamos a estrutura cristalográfica da enzima DHODH de \'Trypanosoma cruzi\' cepa Y (TcDHODH), uma cepa parcialmente resistente a drogas e altamente virulenta. O gene de TcDHODH que codifica um polipeptídeo consistindo de 314 aminoácidos foi clonado em pET-28a entre os sítios de restrição BamHI e NotI. A enzima TcDHODH foi expressa como uma proteína solúvel em E. coli BL21 (DE3) através da indução com 1 mM IPTG por 5 h a 25 °C e purificada utilizando cromatografia por afinidade em resina Ni-NTA. A cristalização de TcDHODH foi realizada utilizando o método de difusão de vapor em gotas suspensa e pendurada contra o reservatório contendo 1,5 M sulfato de amônio, 5% 2-propanol em 0,1 M acetato de sódio pH 5 adicionado de 2 mM ditiotreitol (DTT). A coleta de dados foi realizada na linha de luz D03B-MX1 do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) com radiação a 1,427 Å. Cristais de TcDHODH difratam à resolução de 2.2 Å e crescem no grupo espacial P212121 com parâmetros de cela a = 82.39, b = 123.92 e c = 128.89 Å. A estrutura foi resolvida por técnicas de substituição molecular e refinada a 2.2 Å de resolução. Uma análise detalhada da enzima TcDHODH cepa Y tem nos permitido identificar características estruturais que podem ser melhor exploradas para o desenho de inibidores altamente específicos através da tecnologia de desenho de drogas baseado em estrutura, como uma importante ferramenta no combate a doença de Chagas. / \'Trypanosoma cruzi\' is the etiological agent of Chagasdisease, considered a public health problem in Latin America. Ten to 14 million people are infected by \'Trypanosoma cruzi\' and 40120 million people are at risk of infection. Dihydroorotate dehydrogenase (DHODH) is a flavin mononucleotide containing enzyme, which catalyses the oxidation of L-dihydroorotate to orotate, the fourth step and only redox reaction in the de novo biosynthesis of pyrimidine nucleotides. At present, there is a great interest in inhibitors of DHODH as therapeutic agents for the treatment of cancer, rheumatoid arthrits and parasitic diasease. In particular, genetic studies have shown that DHODH is essential for \'T. cruzi\' survival, validating the idea that DHODH can be considered an attractive target for the development of antichagasic drugs. Here, we report the crystal structure of \'Trypanosoma cruzi\' DHODH from Y strain (TcDHODH), a partially drug-resistant and highly virulent strain. The TcDHODH gene that encodes a polypeptide consisting of 314 amino acid residues was cloned into BamHI and NotI restriction sites of pET-28a. The TcDHODH was functionally expressed as a soluble protein in E. coli BL21 (DE3), through induction with 1 mM IPTG for 5 h at a temperature of 25 °C and purified to homogeneity using affinity chromatography on Ni-NTA resin. The crystallization of TcDHODH was performed using vapor diffusion method in sitting and hanging drops against a reservoir solution containing 1.5 M ammonium sulfate, 5% 2-propanol in 0.1 M sodium acetate pH 5 plus the addition of 2 mM dithiothreitol (DTT). Data collection was performed at the D03B-MX1 beam line of the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS) using 1.427 Å radiation. TcDHODH crystals diffract up to 2.2 Å resolution and belong to space group P212121 with unit cell dimensions a = 82.39, b = 123.92 and c = 128.89 Å. The structure has been solved by molecular replacement techniques and refined up to 2.2 Å resolution. A detailed analysis of TcDHODH strain Y has allowed us to identify structural characteristics that can be further exploited for design of highly specific inhibitors through the technology of structure-based drug design as an important tool to fight against Chagasdisease.

\'Trypanosoma cruzi\' é o agente etiológico da doença de Chagas, esta considerada um problema de saúde pública na América Latina. Cerca de 10 a 14 milhões de pessoas estão infectadas com o \'Trypanosoma cruzi\' e 40120 milhões de pessoas correm o risco de contrair a doença. Diidroorotato desidrogenase (DHODH) é uma flavoenzima que catalisa a oxidação de L-diidroorotato em orotato, a quarta e única reação redox na biossíntese de novo de nucleotídeos de pirimidinas. Atualmente, existe um grande interesse em inibidores da DHODH como agentes terapêuticos para o tratamento de câncer, artrite reumatóide e doenças parasitarias. Em particular, estudos genéticos têm mostrado que DHODH é essencial para a sobrevivência do \'T. cruzi\', validando a idéia de que DHODH pode ser considerada um alvo atraente para o desenvolvimento de drogas antichagásicas. Neste trabalho, reportamos a estrutura cristalográfica da enzima DHODH de \'Trypanosoma cruzi\' cepa Y (TcDHODH), uma cepa parcialmente resistente a drogas e altamente virulenta. O gene de TcDHODH que codifica um polipeptídeo consistindo de 314 aminoácidos foi clonado em pET-28a entre os sítios de restrição BamHI e NotI. A enzima TcDHODH foi expressa como uma proteína solúvel em E. coli BL21 (DE3) através da indução com 1 mM IPTG por 5 h a 25 °C e purificada utilizando cromatografia por afinidade em resina Ni-NTA. A cristalização de TcDHODH foi realizada utilizando o método de difusão de vapor em gotas suspensa e pendurada contra o reservatório contendo 1,5 M sulfato de amônio, 5% 2-propanol em 0,1 M acetato de sódio pH 5 adicionado de 2 mM ditiotreitol (DTT). A coleta de dados foi realizada na linha de luz D03B-MX1 do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) com radiação a 1,427 Å. Cristais de TcDHODH difratam à resolução de 2.2 Å e crescem no grupo espacial P212121 com parâmetros de cela a = 82.39, b = 123.92 e c = 128.89 Å. A estrutura foi resolvida por técnicas de substituição molecular e refinada a 2.2 Å de resolução. Uma análise detalhada da enzima TcDHODH cepa Y tem nos permitido identificar características estruturais que podem ser melhor exploradas para o desenho de inibidores altamente específicos através da tecnologia de desenho de drogas baseado em estrutura, como uma importante ferramenta no combate a doença de Chagas. / \'Trypanosoma cruzi\' is the etiological agent of Chagasdisease, considered a public health problem in Latin America. Ten to 14 million people are infected by \'Trypanosoma cruzi\' and 40120 million people are at risk of infection. Dihydroorotate dehydrogenase (DHODH) is a flavin mononucleotide containing enzyme, which catalyses the oxidation of L-dihydroorotate to orotate, the fourth step and only redox reaction in the de novo biosynthesis of pyrimidine nucleotides. At present, there is a great interest in inhibitors of DHODH as therapeutic agents for the treatment of cancer, rheumatoid arthrits and parasitic diasease. In particular, genetic studies have shown that DHODH is essential for \'T. cruzi\' survival, validating the idea that DHODH can be considered an attractive target for the development of antichagasic drugs. Here, we report the crystal structure of \'Trypanosoma cruzi\' DHODH from Y strain (TcDHODH), a partially drug-resistant and highly virulent strain. The TcDHODH gene that encodes a polypeptide consisting of 314 amino acid residues was cloned into BamHI and NotI restriction sites of pET-28a. The TcDHODH was functionally expressed as a soluble protein in E. coli BL21 (DE3), through induction with 1 mM IPTG for 5 h at a temperature of 25 °C and purified to homogeneity using affinity chromatography on Ni-NTA resin. The crystallization of TcDHODH was performed using vapor diffusion method in sitting and hanging drops against a reservoir solution containing 1.5 M ammonium sulfate, 5% 2-propanol in 0.1 M sodium acetate pH 5 plus the addition of 2 mM dithiothreitol (DTT). Data collection was performed at the D03B-MX1 beam line of the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS) using 1.427 Å radiation. TcDHODH crystals diffract up to 2.2 Å resolution and belong to space group P212121 with unit cell dimensions a = 82.39, b = 123.92 and c = 128.89 Å. The structure has been solved by molecular replacement techniques and refined up to 2.2 Å resolution. A detailed analysis of TcDHODH strain Y has allowed us to identify structural characteristics that can be further exploited for design of highly specific inhibitors through the technology of structure-based drug design as an important tool to fight against Chagasdisease.

Orientador: Raghuvir Krishnaswamy Arni / Banca: Antônio Carlos Martins Camargo / Banca: Nilson Ivo Tonin Zanchin / Banca: Beatriz Gómez Guimarães / Banca: Roberto da Silva / Abstract: This work presents some features of essential biological processes such as the haemostatic system, integrity of biological membranes and thermostability of proteins. Crystallographic, spectroscopic and in silico tools have been used to obtain information at the molecular level of macromolecular complexes, action mechanisms and inhibition pathways. Worms, snakes, ticks, leeches and spiders produce a variety of proteins, which interfere in the regulation of these systems. Different toxins isolated from these organisms were characterized providing necessary information for the development of a new anti-myonecrotic molecule and reveal a new factor Xa exosite that is important for macromolecular substrates recognition and inhibition. The first crystal structure of a member of the sphingomyelinases D family was determined by the "quick cryo-soaking" technique and the catalytic mechanism was proposed, which involves a magnesium-binding site and two catalytic histidines. An alternative activation of the protein C pathway that does not require thrombomodulin was structurally characterized and revealed the dual role of the elestrotatic surface charge around the active site and the three strategically positioned carbohydrate moieties in the approach, recognition and activation of protein C. / Doutor