Proteínas citolíticas são produzidas por uma grande diversidade de organismos, dentre os quais destacam-se os cnidários. Estes organismos podem produzir uma série de toxinas que auxiliam na sua sobrevivência, liberadas por nematocistos. A maioria dos cnidários são considerados tóxicos, e mais de 32 espécies de anêmonas já foram relatadas como fonte de proteínas e peptídeos citolíticos letais. Dentre essas proteínas, o grupo mais amplo é formado pelas citolisinas conhecidas como actinoporinas, proteínas formadoras de poro em membranas que possuem potente atividade hemolítica. As bases estruturais para essa atividade mostram-se dependentes do correto enovelamento protéico, principalmente em regiões específicas que, portanto, apresentam importância funcional: o segmento N-terminal, a região rica em resíduos de triptofano e o sítio de ligação à fosfocolina. Diferentes condições em solução são capazes de influenciar a capacidade das actinoporinas de formar poro em modelos de membrana e na superficie de hemácias. Contudo, embora dados de ressonância magnética nuclear (RMN) e cristalografia tenham sido relatados para esta família de proteínas, dados estruturais e conformacionais adicionais se fazem necessários para a compreenção das razões moleculares desta atividade e, por conseguinte, para sua posterior exploração biotecnológica e terapêutica. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo caracterizar a influência de diferentes fatores físico-químicos sobre o enovelamento das duas actinoporinas mais estudadas, esticolisina II (StnII) e equinatoxina II (EqtxII), empregando para tal simulações de dinâmica molecular (DM). Os resultados obtidos oferecem um melhor entendimento do efeito de altas concentrações de ureia sobre a perda de atividade hemolítica da StnII, assim como fornecem possíveis evidências para a influência de soluções ácidas sobre o enovelamento da hélice C-terminal (parte do sítio de ligação à fosfocolina). Considerando o papel dessa região no reconhecimento de fosfolipídeos de membrana, as transições conformacionais observadas podem estar relacionadas às ações biológicas desta classe de toxinas. / Cytolytic toxins are produced by many organisms, mainly including the cnidarians. These organisms are able to produce a variety of toxins that are important for their survival, delivered by nematocysts. The majority of cnidarians are considered toxic organisms and more than 32 species of sea anemones have been already reported to produce lethal cytolytic peptides and proteins. Among these toxic polypeptides, the most numerous are the cytolysins, collectively called actinoporins, potent pore-forming proteins that present hemolytic activity. The structural basis for such activity was related to their correct folding, mainly around specific regions that, however, present functional importance: the proteins N-terminal segment, a region rich in tryptophan residues and the phosphocholine-binding-site. Different solution conditions influence the pore formation capacity of the actinoporins in model lipid membranes and on the surface of red blood cells. In this way, althought nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and X-ray crystallography data had been reported to this protein family, additional structural and conformational information might be necessary to understand the molecular reasons for such activity and also to improve their biotecnological and terapeutical exploration. In this context, the current work intends to characterize the influence of different physical-chemical factors in the folding of the two most studied actinoporins, Sticholysin II (StnII) and Equinatoxin II (EqtxII), applying to this molecular dynamics (MD). The obtained results provide a better understanding for the lack of StnII hemolytic activity when it is submitted to a high urea concentration, as well as possible evidences of the influence of acid solutions in the folding of the C-terminal helix (present at the phosphocholine-binding-site). Considering the role of this region in the recognition of membrane phospholipids, the observed conformational transitions may be related with the biological action of this class of toxins.

Bacillus thuringiensis (Bt) é uma bactéria Gram-positiva entomotóxica usada no controle de insetos-praga e vetores de doenças há mais de 60 anos. Desde a introdução das plantas cultivadas expressando genes de Bt, ficou demonstrado que cultivares-Bt constituem uma importante ferramenta no aumento da produtividade e diminuição no uso de pesticidas químicos. O sucesso do Bt advém da produção das δ-endotoxinas (Cry). Estas toxinas compartilham um mecanismo de ação semelhante, com pelo menos, alguns aspectos em comum. A atividade das Cry é baseada nas clivagens N e C-terminais, ligação a receptores (i.e. caderinas) e mudanças conformacionais. O objetivo deste trabalho foi estudar aspectos estruturais das δ-endotoxinas Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry3Aa, Cry8Ea1, Cry8Ka1, Cry8Ka5 e Cry1Ia12 usando ferramentas de modelagem molecular por homologia, dinâmica molecular (DM) e docking molecular. Oito toxinas Cry e duas caderinas (CAD) foram modeladas. Quatro toxinas (Cry1Aa, Cry1Ac, Cry3Aa e Cry8Ea1) foram usadas para construir 8 sistemas que foram submetidos a simulações de DM de 50 ns utilizando o pacote GROMACS e o campo de força GROMOS96 43a1. As Cry8Ka1, Cry8Ka5, Cry1Ia12 e suas 3 variantes foram comparadas a fim de estabelecer as relações entre as diferenças estruturais e as mudanças na toxicidade. As caderinas, Cry1Ab e Cry1Ac foram usadas nos cálculos de docking molecular. Os resíduos das Cry1A com RMSF alto são os mesmos identificados experimentalmente como sítios de reconhecimento/ligação aos receptores ou desempenham um papel na dinâmica de interação. Os dados mostraram que as flexibilidades global e local das Cry estudadas aumentaram nos sistemas sem a α-1 e isto pode estar relacionado com o mecanismo de ação. Este efeito se propaga por toda a superfície a não apenas na porção N-terminal, sugerindo o início de um processo de transição conformacional. Na Cry1Ac, a ausência da α-1 promove alterações estruturais na alça 2 (ligação a receptores GPI). Algumas mutações das Cry8Ka e Cry1Ia12 estão próximas dos sítios de ligação e podem estar contribuindo para as alterações nas toxicidades. Os mapas de interfaces resultantes dos dockings moleculares corresponderam aos dados experimentais. Neste trabalho foi possível observar novos aspectos do mecanismo de ação das toxinas Cry e suas interações com caderinas. / Bacillus thuringiensis (Bt) is a Gram-positive entomotoxic bacterium widely used to control crop pests and disease vectors. Since the introduction of transgenic plants expressing Bt genes, it has been demonstrated that Bt-crops constitute an important tool in the increase of productivity and in the decrease of the use of chemical pesticides. Its success comes from the production of the δ-endotoxins (Cry). These toxins share a molecular mechanism of similar action or, at least, some common aspects. Activity of Cry proteins is due to N- or C-terminal cleavages, binding to at least one membrane receptor (e.g. cadherins) and conformational changes. The aim of this work was to study structural aspects of Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry3Aa, Cry8Ea1, Cry8Ka1, Cry8Ka5 and Cry1Ia12 δ-endotoxins, using homology modeling, molecular dynamics (MD) and molecular docking. Eight Cry toxins and two cadherins (CAD) were modeled. Four toxins (Cry1Aa, Cry1Ac, Cry3Aa and Cry8Ea1) were used to construct eight systems (whole Cry toxins and α-1 removed proteins (Δα1)). Cry8Ka1, Cry8Ka5, Cry1Ia12 and their three variants were compared to analyze the contributions of each mutation. The cadherins and Cry1Ab and Cry1Ac were used on docking calculations. The Cry1A residues with high flexibility are the same identified as recognition/binding sites (apex of domain II and domain-II/IIIinterface) or to play a role on its dynamic. The data show that the global and local flexibilities of Cry toxins studied was increased by helix α-1withdrawal (Δα1) and it is closely related with the mode of action. This effect propagates on the surface and not only on the N-termini suggesting a complex process of conformational transition. Regarding Cry1Ac, the absence of helix α-1 triggers structural changes on loop2, which is related to binding GPI-receptors. Some Cry8Ka5 and Cry1Ia12 mutations are in the neighborhood of receptor-binding sites and this fact may imply alterations on binding affinity. It was possible to obtain a map of Cry/CAD interface by docking studies. Therefore, this work was able to obtain molecular level insights into the Cry activation mechanism and its interaction with CAD.

Proteínas citolíticas são produzidas por uma grande diversidade de organismos, dentre os quais destacam-se os cnidários. Estes organismos podem produzir uma série de toxinas que auxiliam na sua sobrevivência, liberadas por nematocistos. A maioria dos cnidários são considerados tóxicos, e mais de 32 espécies de anêmonas já foram relatadas como fonte de proteínas e peptídeos citolíticos letais. Dentre essas proteínas, o grupo mais amplo é formado pelas citolisinas conhecidas como actinoporinas, proteínas formadoras de poro em membranas que possuem potente atividade hemolítica. As bases estruturais para essa atividade mostram-se dependentes do correto enovelamento protéico, principalmente em regiões específicas que, portanto, apresentam importância funcional: o segmento N-terminal, a região rica em resíduos de triptofano e o sítio de ligação à fosfocolina. Diferentes condições em solução são capazes de influenciar a capacidade das actinoporinas de formar poro em modelos de membrana e na superficie de hemácias. Contudo, embora dados de ressonância magnética nuclear (RMN) e cristalografia tenham sido relatados para esta família de proteínas, dados estruturais e conformacionais adicionais se fazem necessários para a compreenção das razões moleculares desta atividade e, por conseguinte, para sua posterior exploração biotecnológica e terapêutica. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo caracterizar a influência de diferentes fatores físico-químicos sobre o enovelamento das duas actinoporinas mais estudadas, esticolisina II (StnII) e equinatoxina II (EqtxII), empregando para tal simulações de dinâmica molecular (DM). Os resultados obtidos oferecem um melhor entendimento do efeito de altas concentrações de ureia sobre a perda de atividade hemolítica da StnII, assim como fornecem possíveis evidências para a influência de soluções ácidas sobre o enovelamento da hélice C-terminal (parte do sítio de ligação à fosfocolina). Considerando o papel dessa região no reconhecimento de fosfolipídeos de membrana, as transições conformacionais observadas podem estar relacionadas às ações biológicas desta classe de toxinas. / Cytolytic toxins are produced by many organisms, mainly including the cnidarians. These organisms are able to produce a variety of toxins that are important for their survival, delivered by nematocysts. The majority of cnidarians are considered toxic organisms and more than 32 species of sea anemones have been already reported to produce lethal cytolytic peptides and proteins. Among these toxic polypeptides, the most numerous are the cytolysins, collectively called actinoporins, potent pore-forming proteins that present hemolytic activity. The structural basis for such activity was related to their correct folding, mainly around specific regions that, however, present functional importance: the proteins N-terminal segment, a region rich in tryptophan residues and the phosphocholine-binding-site. Different solution conditions influence the pore formation capacity of the actinoporins in model lipid membranes and on the surface of red blood cells. In this way, althought nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and X-ray crystallography data had been reported to this protein family, additional structural and conformational information might be necessary to understand the molecular reasons for such activity and also to improve their biotecnological and terapeutical exploration. In this context, the current work intends to characterize the influence of different physical-chemical factors in the folding of the two most studied actinoporins, Sticholysin II (StnII) and Equinatoxin II (EqtxII), applying to this molecular dynamics (MD). The obtained results provide a better understanding for the lack of StnII hemolytic activity when it is submitted to a high urea concentration, as well as possible evidences of the influence of acid solutions in the folding of the C-terminal helix (present at the phosphocholine-binding-site). Considering the role of this region in the recognition of membrane phospholipids, the observed conformational transitions may be related with the biological action of this class of toxins.

Bacillus thuringiensis (Bt) é uma bactéria Gram-positiva entomotóxica usada no controle de insetos-praga e vetores de doenças há mais de 60 anos. Desde a introdução das plantas cultivadas expressando genes de Bt, ficou demonstrado que cultivares-Bt constituem uma importante ferramenta no aumento da produtividade e diminuição no uso de pesticidas químicos. O sucesso do Bt advém da produção das δ-endotoxinas (Cry). Estas toxinas compartilham um mecanismo de ação semelhante, com pelo menos, alguns aspectos em comum. A atividade das Cry é baseada nas clivagens N e C-terminais, ligação a receptores (i.e. caderinas) e mudanças conformacionais. O objetivo deste trabalho foi estudar aspectos estruturais das δ-endotoxinas Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry3Aa, Cry8Ea1, Cry8Ka1, Cry8Ka5 e Cry1Ia12 usando ferramentas de modelagem molecular por homologia, dinâmica molecular (DM) e docking molecular. Oito toxinas Cry e duas caderinas (CAD) foram modeladas. Quatro toxinas (Cry1Aa, Cry1Ac, Cry3Aa e Cry8Ea1) foram usadas para construir 8 sistemas que foram submetidos a simulações de DM de 50 ns utilizando o pacote GROMACS e o campo de força GROMOS96 43a1. As Cry8Ka1, Cry8Ka5, Cry1Ia12 e suas 3 variantes foram comparadas a fim de estabelecer as relações entre as diferenças estruturais e as mudanças na toxicidade. As caderinas, Cry1Ab e Cry1Ac foram usadas nos cálculos de docking molecular. Os resíduos das Cry1A com RMSF alto são os mesmos identificados experimentalmente como sítios de reconhecimento/ligação aos receptores ou desempenham um papel na dinâmica de interação. Os dados mostraram que as flexibilidades global e local das Cry estudadas aumentaram nos sistemas sem a α-1 e isto pode estar relacionado com o mecanismo de ação. Este efeito se propaga por toda a superfície a não apenas na porção N-terminal, sugerindo o início de um processo de transição conformacional. Na Cry1Ac, a ausência da α-1 promove alterações estruturais na alça 2 (ligação a receptores GPI). Algumas mutações das Cry8Ka e Cry1Ia12 estão próximas dos sítios de ligação e podem estar contribuindo para as alterações nas toxicidades. Os mapas de interfaces resultantes dos dockings moleculares corresponderam aos dados experimentais. Neste trabalho foi possível observar novos aspectos do mecanismo de ação das toxinas Cry e suas interações com caderinas. / Bacillus thuringiensis (Bt) is a Gram-positive entomotoxic bacterium widely used to control crop pests and disease vectors. Since the introduction of transgenic plants expressing Bt genes, it has been demonstrated that Bt-crops constitute an important tool in the increase of productivity and in the decrease of the use of chemical pesticides. Its success comes from the production of the δ-endotoxins (Cry). These toxins share a molecular mechanism of similar action or, at least, some common aspects. Activity of Cry proteins is due to N- or C-terminal cleavages, binding to at least one membrane receptor (e.g. cadherins) and conformational changes. The aim of this work was to study structural aspects of Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry3Aa, Cry8Ea1, Cry8Ka1, Cry8Ka5 and Cry1Ia12 δ-endotoxins, using homology modeling, molecular dynamics (MD) and molecular docking. Eight Cry toxins and two cadherins (CAD) were modeled. Four toxins (Cry1Aa, Cry1Ac, Cry3Aa and Cry8Ea1) were used to construct eight systems (whole Cry toxins and α-1 removed proteins (Δα1)). Cry8Ka1, Cry8Ka5, Cry1Ia12 and their three variants were compared to analyze the contributions of each mutation. The cadherins and Cry1Ab and Cry1Ac were used on docking calculations. The Cry1A residues with high flexibility are the same identified as recognition/binding sites (apex of domain II and domain-II/IIIinterface) or to play a role on its dynamic. The data show that the global and local flexibilities of Cry toxins studied was increased by helix α-1withdrawal (Δα1) and it is closely related with the mode of action. This effect propagates on the surface and not only on the N-termini suggesting a complex process of conformational transition. Regarding Cry1Ac, the absence of helix α-1 triggers structural changes on loop2, which is related to binding GPI-receptors. Some Cry8Ka5 and Cry1Ia12 mutations are in the neighborhood of receptor-binding sites and this fact may imply alterations on binding affinity. It was possible to obtain a map of Cry/CAD interface by docking studies. Therefore, this work was able to obtain molecular level insights into the Cry activation mechanism and its interaction with CAD.

Bacillus thuringiensis (Bt) é uma bactéria Gram-positiva entomotóxica usada no controle de insetos-praga e vetores de doenças há mais de 60 anos. Desde a introdução das plantas cultivadas expressando genes de Bt, ficou demonstrado que cultivares-Bt constituem uma importante ferramenta no aumento da produtividade e diminuição no uso de pesticidas químicos. O sucesso do Bt advém da produção das δ-endotoxinas (Cry). Estas toxinas compartilham um mecanismo de ação semelhante, com pelo menos, alguns aspectos em comum. A atividade das Cry é baseada nas clivagens N e C-terminais, ligação a receptores (i.e. caderinas) e mudanças conformacionais. O objetivo deste trabalho foi estudar aspectos estruturais das δ-endotoxinas Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry3Aa, Cry8Ea1, Cry8Ka1, Cry8Ka5 e Cry1Ia12 usando ferramentas de modelagem molecular por homologia, dinâmica molecular (DM) e docking molecular. Oito toxinas Cry e duas caderinas (CAD) foram modeladas. Quatro toxinas (Cry1Aa, Cry1Ac, Cry3Aa e Cry8Ea1) foram usadas para construir 8 sistemas que foram submetidos a simulações de DM de 50 ns utilizando o pacote GROMACS e o campo de força GROMOS96 43a1. As Cry8Ka1, Cry8Ka5, Cry1Ia12 e suas 3 variantes foram comparadas a fim de estabelecer as relações entre as diferenças estruturais e as mudanças na toxicidade. As caderinas, Cry1Ab e Cry1Ac foram usadas nos cálculos de docking molecular. Os resíduos das Cry1A com RMSF alto são os mesmos identificados experimentalmente como sítios de reconhecimento/ligação aos receptores ou desempenham um papel na dinâmica de interação. Os dados mostraram que as flexibilidades global e local das Cry estudadas aumentaram nos sistemas sem a α-1 e isto pode estar relacionado com o mecanismo de ação. Este efeito se propaga por toda a superfície a não apenas na porção N-terminal, sugerindo o início de um processo de transição conformacional. Na Cry1Ac, a ausência da α-1 promove alterações estruturais na alça 2 (ligação a receptores GPI). Algumas mutações das Cry8Ka e Cry1Ia12 estão próximas dos sítios de ligação e podem estar contribuindo para as alterações nas toxicidades. Os mapas de interfaces resultantes dos dockings moleculares corresponderam aos dados experimentais. Neste trabalho foi possível observar novos aspectos do mecanismo de ação das toxinas Cry e suas interações com caderinas. / Bacillus thuringiensis (Bt) is a Gram-positive entomotoxic bacterium widely used to control crop pests and disease vectors. Since the introduction of transgenic plants expressing Bt genes, it has been demonstrated that Bt-crops constitute an important tool in the increase of productivity and in the decrease of the use of chemical pesticides. Its success comes from the production of the δ-endotoxins (Cry). These toxins share a molecular mechanism of similar action or, at least, some common aspects. Activity of Cry proteins is due to N- or C-terminal cleavages, binding to at least one membrane receptor (e.g. cadherins) and conformational changes. The aim of this work was to study structural aspects of Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry3Aa, Cry8Ea1, Cry8Ka1, Cry8Ka5 and Cry1Ia12 δ-endotoxins, using homology modeling, molecular dynamics (MD) and molecular docking. Eight Cry toxins and two cadherins (CAD) were modeled. Four toxins (Cry1Aa, Cry1Ac, Cry3Aa and Cry8Ea1) were used to construct eight systems (whole Cry toxins and α-1 removed proteins (Δα1)). Cry8Ka1, Cry8Ka5, Cry1Ia12 and their three variants were compared to analyze the contributions of each mutation. The cadherins and Cry1Ab and Cry1Ac were used on docking calculations. The Cry1A residues with high flexibility are the same identified as recognition/binding sites (apex of domain II and domain-II/IIIinterface) or to play a role on its dynamic. The data show that the global and local flexibilities of Cry toxins studied was increased by helix α-1withdrawal (Δα1) and it is closely related with the mode of action. This effect propagates on the surface and not only on the N-termini suggesting a complex process of conformational transition. Regarding Cry1Ac, the absence of helix α-1 triggers structural changes on loop2, which is related to binding GPI-receptors. Some Cry8Ka5 and Cry1Ia12 mutations are in the neighborhood of receptor-binding sites and this fact may imply alterations on binding affinity. It was possible to obtain a map of Cry/CAD interface by docking studies. Therefore, this work was able to obtain molecular level insights into the Cry activation mechanism and its interaction with CAD.

Proteínas citolíticas são produzidas por uma grande diversidade de organismos, dentre os quais destacam-se os cnidários. Estes organismos podem produzir uma série de toxinas que auxiliam na sua sobrevivência, liberadas por nematocistos. A maioria dos cnidários são considerados tóxicos, e mais de 32 espécies de anêmonas já foram relatadas como fonte de proteínas e peptídeos citolíticos letais. Dentre essas proteínas, o grupo mais amplo é formado pelas citolisinas conhecidas como actinoporinas, proteínas formadoras de poro em membranas que possuem potente atividade hemolítica. As bases estruturais para essa atividade mostram-se dependentes do correto enovelamento protéico, principalmente em regiões específicas que, portanto, apresentam importância funcional: o segmento N-terminal, a região rica em resíduos de triptofano e o sítio de ligação à fosfocolina. Diferentes condições em solução são capazes de influenciar a capacidade das actinoporinas de formar poro em modelos de membrana e na superficie de hemácias. Contudo, embora dados de ressonância magnética nuclear (RMN) e cristalografia tenham sido relatados para esta família de proteínas, dados estruturais e conformacionais adicionais se fazem necessários para a compreenção das razões moleculares desta atividade e, por conseguinte, para sua posterior exploração biotecnológica e terapêutica. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo caracterizar a influência de diferentes fatores físico-químicos sobre o enovelamento das duas actinoporinas mais estudadas, esticolisina II (StnII) e equinatoxina II (EqtxII), empregando para tal simulações de dinâmica molecular (DM). Os resultados obtidos oferecem um melhor entendimento do efeito de altas concentrações de ureia sobre a perda de atividade hemolítica da StnII, assim como fornecem possíveis evidências para a influência de soluções ácidas sobre o enovelamento da hélice C-terminal (parte do sítio de ligação à fosfocolina). Considerando o papel dessa região no reconhecimento de fosfolipídeos de membrana, as transições conformacionais observadas podem estar relacionadas às ações biológicas desta classe de toxinas. / Cytolytic toxins are produced by many organisms, mainly including the cnidarians. These organisms are able to produce a variety of toxins that are important for their survival, delivered by nematocysts. The majority of cnidarians are considered toxic organisms and more than 32 species of sea anemones have been already reported to produce lethal cytolytic peptides and proteins. Among these toxic polypeptides, the most numerous are the cytolysins, collectively called actinoporins, potent pore-forming proteins that present hemolytic activity. The structural basis for such activity was related to their correct folding, mainly around specific regions that, however, present functional importance: the proteins N-terminal segment, a region rich in tryptophan residues and the phosphocholine-binding-site. Different solution conditions influence the pore formation capacity of the actinoporins in model lipid membranes and on the surface of red blood cells. In this way, althought nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and X-ray crystallography data had been reported to this protein family, additional structural and conformational information might be necessary to understand the molecular reasons for such activity and also to improve their biotecnological and terapeutical exploration. In this context, the current work intends to characterize the influence of different physical-chemical factors in the folding of the two most studied actinoporins, Sticholysin II (StnII) and Equinatoxin II (EqtxII), applying to this molecular dynamics (MD). The obtained results provide a better understanding for the lack of StnII hemolytic activity when it is submitted to a high urea concentration, as well as possible evidences of the influence of acid solutions in the folding of the C-terminal helix (present at the phosphocholine-binding-site). Considering the role of this region in the recognition of membrane phospholipids, the observed conformational transitions may be related with the biological action of this class of toxins.

Ureases, apesar de sua importância histórica para a Bioquímica, ainda são enigmáticas. Pouco se sabe a respeito de suas propriedades não-catalíticas, por exemplo. Nesse contexto, o presente trabalho submeteu uma urease de Canavalia ensiformis (JBURE-IIB) a simulações de dinâmica molecular, nos níveis de detalhamento atomístico e coarse-grained, buscando obter uma caracterização conformacional dessa urease, tanto como monômero quanto como trímero. Os dados assim obtidos sugerem que os domínios da proteína apresentam diferentes mobilidades, sendo o domínio γ o mais flexível. Esse domínio é também o principal responsável pela compactação do monômero da urease isolado, quando comparado à sua conformação cristalográfica. A mobilidade do domínio γ foi também associada ao processo de oligomerização da enzima. A forma trimérica da urease de C. ensiformis também se tornou mais compacta após a simulação, apontando as ureases como moléculas altamente flexíveis, principalmente devido às regiões de alças que conectam domínios estruturais, no caso de ureases vegetais. Sendo uma propriedade não necessariamente associada à catálise, a análise de tal flexibilidade pode auxiliar tentativas futuras de explicar a participação não-catalítica da urease em suas propriedades multifuncionais. / Ureases, despite their historical importance in biochemistry, are still enigmatic. For instance, little is known about their non-catalytic properties. In this context, the current work submitted a Canavalia ensiformis urease (JBURE-IIB) to molecular dynamics simulations at both atomistic and coarse-grained levels in order to obtain a conformational characterization of such urease in both monomeric and trimeric forms. The data suggest that the domains of the protein present different mobilities, with the γ domain being the most flexible one. This domain is also the main responsible for the compactness of the isolated urease monomer when compared to its crystallographic conformation. The γ domain mobility was also associated with the oligomerization process of the enzyme. The trimeric form of C. ensiformis urease also became more compact after simulation, pointing to ureases as highly flexible molecules, mainly due to coiled regions connecting the structural domains, in the case of plant ureases. As a property not necessarily related to catalysis, the analysis of this flexibility may enlighten further efforts to solve the non-catalytic aspects of urease in its moonlighting properties.

Submitted by Alessandra Portugal (alessandradf@ioc.fiocruz.br) on 2013-09-24T17:18:19Z No. of bitstreams: 1 Aline Rossi da Silveira_Tese.pdf: 8471913 bytes, checksum: 0fab38761956ee193363ddbd346558dc (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-24T17:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aline Rossi da Silveira_Tese.pdf: 8471913 bytes, checksum: 0fab38761956ee193363ddbd346558dc (MD5) Previous issue date: 2012 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Vice Direção de Ensino, Informação e Comunicação. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / As DNA topoisomerases constituem um família de enzimas que desempenham um importante papel nos processos de replicação e atuam na regulação da topologia do DNA, inserindo uma quebra temporária em uma ou em ambas as fitas do DNA. A topoisomerases IB (TopoIB) produz quebras numa cadeia do DNA e permite o giro da cadeia quebrada sobre a cadeia intacta. A TopoIB conserva a energia do rompimento da ligação fosfodiéster, estocando-a na forma de ligação covalente que ocorre entre ela e os grupamentos fosfatos, no ponto de clivagem. Depois ela utiliza essa energia para restaurar a ligação fosfodiéster e selar a quebra. Algumas topoisomerases I podem relaxar super enovelamentos positivos e negativos no DNA. Estas enzimas são potenciais alvos para drogas citotóxicas. Alguns compostos já foram descritos como capazes de interferir na atividade de TopoI. Estes inibidores, chamados poisons, como a camptotecina e seus derivados, são efetivas drogas anticâncer. Outros, como os derivados de naftoquinonas são conhecidos como inibidores catalíticos, já foram descritos como atuantes sobre TopoI por mecanismos diferentes. Dentre estes compostos, o lapachol, uma naftoquinona natural, e alguns de seus derivados sintéticos como a α- e a β-lapachona, já foram associados à inibição de topoisomerases. Desta forma, o objetivo principal deste trabalho foi o de estudar computacionalmente a interação entre alguns compostos derivados de naftoquinonas e a enzima DNA TopoIB humana, utilizando as técnicas de docking vii molecular e simulações de dinâmica molecular. Os compostos aqui estudados foram analisados quanto ao sítio mais provável de interação com a enzima, por docking molecular. Utilizando a mesma metodologia, foi possível descartar a atuação dos 75 compostos avaliados como poisons. Em geral, os compostos aqui estudados indicam que derivados de naftoquinonas são interessantes para o desenvolvimento de drogas anticancerígenas e antibióticas. / The DNA topoisomerases are a family of enzymes that play an important role in the replication processes and act in regulating the topology of the DNA by inserting a reversible break in one or both strands of DNA. The topoisomerases IB (TopoIB) produces breaks in the DNA chain and allows the rotation of the broken chain around the intact chain. The TopoIB conserves energy for breaking the phosphodiester bond, storing it in the form of covalent bonding that occurs between itself and the phosphate groups at the cleavage site. Then it uses this energy to restore the phosphodiester bond and seal the break. Some topoisomerases I can relax positive and negative DNA supercoils. These enzymes are potential targets for cytotoxic drugs. Some compounds have been described as capable of interfering with the activity of TopoI. These inhibitors, known as poisons, such as camptothecin and its derivatives, are effective anticancer drugs. Others, such as naphtoquinone derivatives are known as catalytic inhibitors that have been described as operating on topoi by different mechanisms. Among these compounds, lapachol, a natural naphtoquinone, and some of its synthetic derivatives such as α-and β-lapachone, have been associated with inhibition of ix topoisomerases. Thus, the main objective of this work was to study computationally the interaction between some naftokinone derived compounds and the human TopoIB DNA enzyme, using molecular docking and molecular dynamics simulations. The compounds studied here were analyzed for its most probable site of interaction with the enzyme by molecular docking. Using the same methodology, it was possible to dismiss the action of 75 compounds evaluated as poisons. In general, the compounds studied here suggest that naphtoquinone derivatives are interesting for the development of anticancer drugs and antibiotics.

BARRETO, Adolph Annderson Gonçalves Costa. Caracterização físico-química, modelagem molecular e investigação da ação da lectina CRLII em processos inflamatórios e do potencial antitumoral das lectinas CRLII e CRLI. 2016. 99 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia de Recursos Naturais)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Coordenação PPGBiotec (ppgbiotec@ufc.br) on 2017-10-18T12:47:29Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_aagcbarreto.pdf: 6699208 bytes, checksum: 15f062b568f2fcf87079dca7464af5ff (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-10-18T22:06:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_aagcbarreto.pdf: 6699208 bytes, checksum: 15f062b568f2fcf87079dca7464af5ff (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-18T22:06:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_aagcbarreto.pdf: 6699208 bytes, checksum: 15f062b568f2fcf87079dca7464af5ff (MD5) Previous issue date: 2016 / Lectins are proteins of non-immune origin that have at least one non-catalytic site capable of recognizing carbohydrates in a specific and reversible manner without altering the structure of these molecules. These proteins are widely distributed in nature being found in microorganisms, invertebrate and vertebrate animals and in plants. In vegetables, lectins may be present in roots, stems, leaves, fruits and in seeds, where they are generally expressed in higher concentration. The most studied vegetable lectins are those found in the legume family in which is worth mentioning the subtribe Diocleineae, whose lectins present a peculiar post-translational processing, is characterized by an alpha chain formed by the junction and inversion of the beta and gamma fragments. The literature reports many biotechnological applications for different plant lectins, for example antimicrobial activity, antidepressive, pro and anti-inflammatory, induction of proliferation and cell death, anticancer activity among others. It is important to note that, although lectins are extremely structurally related, they behave very differently when compared in terms of potency in the evaluation of a given biological activity. In this way, investigating new lectins and their biotechnological potential is of enormous value in the discovery of new tools that can be used in different biological models, in the diagnosis and/or therapeutics in the various diseases that afflict human, vegetal and animal health. In this context, this work aimed to characterize physicochemically, to determine the three-dimensional structure and to evaluate the proinflammatory, anti-inflammatory and antiglioma activities of the specific lectin lactose Cymbosema roseum (CRLII), as well as to evaluate the antiglioma activity of the lectin specific mannose of Cymbosema roseum (CRLI) isolated from this plant seeds. CRLII presented optimum hemagglutinating activity (A.H.) in buffer solution with pH between 6 and 8, thermostability up to 40 ° C and the three-dimensional modeled structure presented similarity with the lectin from Vatairea macrocarpa (VML). Regarding the biotechnological potential in inflammation, CRLII showed anti-inflammatory activity via carbohydrate recognition domain (CRD) showing greater effect in the fourth hour. CRLII did not present pro-inflammatory activity. In tests on C6 lineage of Rattus norvegicus glioma cells, CRLII showed no ability to reduce viability, migration or cause changes in morphology and physiology in the cells tested, unlike CRLI which reduced the viability and migration of C6 lineage of Rattus norvegicus glioma cells line evidencing necrosis and apoptosis as mechanisms of cell death. New investigations must be carried out in order to better explain these effects and to establish structure / function correlations. / Lectinas são proteínas de origem não-imune que possuem pelo menos um sítio não catalítico capaz de reconhecer carboidratos de forma específica e reversível sem alterar a estrutura dessas moléculas. Essas proteínas estão vastamente distribuídas na natureza sendo encontradas em micro--organismos, animais invertebrados e vertebrados e em plantas. Em vegetais, as lectinas podem estar presentes em raízes, caules, folhas, frutos e sementes, onde são geralmente expressas em maior concentração. As lectinas vegetais mais bem estudadas são aquelas encontradas na família das leguminosas, merecendo destaque a subtribo Diocleineae, cujas lectinas apresentam um processamento pós-traducional peculiar, caracterizado por uma cadeia alfa formada pela junção e inversão dos fragmentos beta e gama. A literatura relata muitas aplicações biotecnológicas para diferentes lectinas vegetais, por exemplo atividade antimicrobiana, antidepressiva, pró e antiinflamatória, indução de proliferação e morte celular, atividade anticancerígena, dentre outras. É importante ressaltar que, embora existam lectinas extremamente relacionadas estruturalmente, elas se comportam de maneira muito diferente quando comparadas em termos de potência na avaliação de uma dada atividade biológica. Dessa forma, investigar novas lectinas e seu potencial biotecnológico é de enorme valia no que diz respeito à descoberta de novas ferramentas que possam ser utilizados em diferentes modelos biológicos, no diagnóstico e/ou terapêutica nas diversas enfermidades que afligem a saúde humana, vegetal e animal. Neste contexto, este trabalho objetivou caracterizar físico-quimicamente, determinar a estrutura tridimensional e avaliar as atividades pró-inflamatória, anti-inflamatória e antiglioma da lectina lactose específica Cymbosema roseum (CRLII), bem como, avaliar a atividade antiglioma da lectina manose específica de Cymbosema roseum (CRLI) purificadas a partir das sementes dessa planta. CRLII apresentou atividade hemaglutinante (A.H.) ótima em solução tampão com pH entre 6 e 8, termoestabilidade até 40◦C e estrutura tridimensional modelada apresentou semelhança com a lectina de Vatairea macrocarpa (VML). Quanto ao potencial biotecnológico em inflamação, CRLII apresentou atividade anti-inflamatória via sítio de reconhecimento de carboidratos (CRD) mostrando maior efeito na quarta hora. CRLII não apresentou atividade pró-inflamatória. Nos testes em células de glioma de Rattus norvegicus da linhagem C6, CRLII não demonstrou capacidade de reduzir a viabilidade, a migração ou causar alterações na morfologia e fisiologia nas células testadas, ao contrário de CRLI que reduziu a viabilidade e migração das células de glioma de Rattus norvegicus da linhagem C6 evidenciando necrose e apoptose como mecanismos de morte celular. Novas investigações devem ser realizadas a fim de melhor explicar esses efeitos e de se estabelecer correlações estrutura/função.

OLIVEIRA, Messias Vital. Determinação estrutural de uma lectina pró-inflamatória de sementes de Vaitarea guianensis (Aublet). 2017. 56 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia de Recursos Naturais)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Coordenação PPGBiotec (ppgbiotec@ufc.br) on 2017-11-21T18:09:11Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_mvoliveira.pdf: 3121291 bytes, checksum: f9785811ebe2d7b6b08bb16d047436e6 (MD5) / Approved for entry into archive by Anderson Silva Pereira (anderson.pereiraaa@gmail.com) on 2017-11-27T19:07:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_mvoliveira.pdf: 3121291 bytes, checksum: f9785811ebe2d7b6b08bb16d047436e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-27T19:07:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_mvoliveira.pdf: 3121291 bytes, checksum: f9785811ebe2d7b6b08bb16d047436e6 (MD5) Previous issue date: 2017 / Widely distributed in nature, lectins comprise a heterogeneous group of proteins of nonimmune origin, having at least one non-catalytic domain capable of selectively recognizing carbohydrates, and interacting reversibly to free sugars or glycans present in glycoproteins or glycolipids, without altering Structures. The most studied lectins are of vegetable origin, mainly of the family Leguminosae. Within this family stand out the tribes Phaseoleae, Vicieae and Dalbergieae belonging to the subfamily Papilionoideae. Among the lectins of the Dalbergieae tribe, we can highlight a lectin with binding affinity to N-acetyl-D-galactosamine / D-galactose extracted from Vatairea guianensis (VGL) seeds that presented vasodilator effect in vitro with mechanism involving nitric oxide. Some lectins from this same tribe are already characterized biochemically, but only the lectins of Pterocarpus angolensis, Centrolobium tomentosum, Platypodium elegans, Arachis hypogaea and Vatairea macrocarpa have their structures. Structural studies of lectins are used as tools to understand how these proteins behave in the various physiological processes. For lectins that do not yet have their crystallographic structures resolved, Bioinformatics is highlighted using methodologies that predict the three-dimensional structure of these proteins in complex with their ligands. Considering that structural studies with these proteins are still few, the present work had the objective to predict the structure, to study the affinity and the interactions of the lectin of Vatairea guianensis seeds in complex with different glycans applying techniques of bioinformatics, like homology modeling and docking Molecular, in addition to investigating its inflammatory effect in vivo. The VGL model was obtained by homology with Vatairea macrocarpa (VML) lectin and demonstrated common characteristics of legume lectins and the analysis of protein-linker interaction revealed favorable interactions with N-acetyl-D-galactosamine, D-galactose and sugars. As well as various biologically relevant N- and O-glycans. The in vivo paw edema test revealed that VGL induces the edematogenic effect involving prostaglandins, interleukins and the lectin carbohydrate recognition domain. Together, these data corroborate with work already reported in which VGL interacts with N-or O-glycans of target molecules, particularly those with galactosides in their structure, contributing to the inflammatory effect of the lectin. / Amplamente distribuídas na natureza, as lectinas compreendem um grupo heterogêneo de proteínas de origem não imune, que possuem pelo menos um domínio não catalítico capaz de seletivamente reconhecer carboidratos, e interagir de maneira reversível a açúcares livres ou glicanos presentes em glicoproteínas ou glicolipídeos, sem alterar suas estruturas. As lectinas mais estudadas são de origem vegetal, principalmente da família Leguminosae. Dentro desta família destacam-se as tribos Phaseoleae, Vicieae e Dalbergieae pertencentes à subfamília Papilionoideae. Dentre as lectinas da tribo Dalbergieae, podemos destacar uma lectina com afinidade de ligação a N-acetil-D-galactosamina/D-galactose extraída de sementes de Vatairea guianensis (VGL) que apresentou efeito vasodilatador in vitro com mecanismo envolvendo óxido nítrico. Algumas lectinas desta mesmo tribo já estão caracterizadas bioquimicamente, mas apenas as lectinas de Pterocarpus angolensis, Centrolobium tomentosum, Platypodium elegans, Arachis hypogaea e Vatairea macrocarpa têm suas estruturas. Os estudos estruturais de lectinas são utilizados como ferramentas para compreender de que forma essas proteínas se comportam nos vários processos fisiológicos. Para as lectinas que ainda não possuem suas estruturas cristalográficas resolvidas, a Bioinformática ganha destaque utilizando metodologias que realizam uma predição da estrutura tridimensional destas proteínas em complexo com os seus ligantes. Considerando que estudos estruturais com estas proteínas ainda são poucos, o presente trabalho teve por objetivo predizer a estrutura, estudar a afinidade e as interações da lectina de sementes de Vatairea guianensis em complexo com diferentes glicanos aplicando técnicas de bioinformática, como modelagem por homologia e docking molecular, além de investigar o seu efeito inflamatório in vivo. O modelo de VGL foi obtido por homologia com a lectina de Vatairea macrocarpa (VML) e demonstrou características comuns das lectinas de leguminosas e a análise da interação proteína-ligante revelou interações favoráveis com N-acetil-D-galactosamina, D-galactose e açúcares relacionados, bem como vários N- e O-glicanos, biologicamente relevantes. O teste in vivo edema de pata revelou que a VGL induz o efeito edematogênico envolvendo prostaglandinas, interleucinas e o domínio de reconhecimento a carboidratos da lectina. Conjuntamente, esses dados corroboram com trabalhos já reportados em que VGL interage com N- ou O-glicanos de moléculas alvo, particularmente nos que apresentam galactosídeos em sua estrutura, contribuindo para o efeito inflamatório da lectina.