Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-04-22T16:55:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_SheylaSilvaLima_2015.pdf: 4958893 bytes, checksum: 21511e1c9e1a86ea210befeb33c91543 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-22T16:55:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_SheylaSilvaLima_2015.pdf: 4958893 bytes, checksum: 21511e1c9e1a86ea210befeb33c91543 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / FACEPE / Ciclotídeos são uma classe de peptídeos antimicrobianos (AMPs - do inglês Antimicrobial peptide) cíclicos de plantas, compostos de, aproximadamente, 30 resíduos de aminoácidos, sendo seis cisteínas conservadas e conectadas por três pontes de dissulfeto. Sua expressão é constitutiva, tendo sua principal função na defesa vegetal contra patógenos, que podem causar perdas significativas em culturas importantes para a agricultura, como no caso da família Poaceae que apresenta destacada importância econômica no Brasil e no mundo. Nesse estudo foi conduzida uma busca por genes relacionados a ciclotídeos vegetais, disponíveis em bancos de dados de acesso restrito e público, com vistas ao isolamento e caracterização in silico desses peptídeos. Através da busca nos genomas de Hevea brasiliensis, Manihot esculenta, Ricinus communis, Sorghum bicolor e Zea mays; bem como no transcriptoma de Vigna unguiculata foi verificado que apenas o genoma de Zea mays apresentou dois possíveis genes codificadores de ciclotídeos. Assim, primers foram desenhados para o isolamento destes genes em milho. Além da espécie Z. mays, as espécies Triticum aestivum (trigo) e Secale cereale (centeio), foram utilizadas para a tentativa de isolamento a partir dos pares de primers desenhados. Foram obtidos 19 fragmentos (amplicons), sendo quatro deles (zm315, zm316, zm317, sc359) com o domínio ciclotídeo, os três primeiros de milho e o último de centeio. Essas quatro sequências foram, então, submetidas a uma caracterização in silico, para predição da estrutura secundaria, terciaria e função predita. Verificou-se que esses peptídeos apresentam as seis cisteínas conservadas, três pontes dissulfeto e o padrão de aminoácidos entre as cisteínas, similar aos encontrados em ciclotídeos. Ainda foi possível a predição de algumas propriedades físico-químicas e modelagem por homologia para as quatro proteínas, o que mostrou a qualidade e confiabilidade dos modelos. Sugere-se que dois dos ciclotídeos isolados (zm315, zm316) pertençam a uma nova classe de peptídeos lineares, mas com características de ciclotídeos. / Cyclotides are a class of cyclic antimicrobial peptides (AMPs) present on plants, composed by approximately 30 amino acid residues, including six conserved cysteines connected by three disulphide bridges. Its expression is constitutive, with main function on plant defense against pathogens, that may cause significant losses in important cultivars, as in the case of Poaceae, a family that presents economic importance for the agriculture in Brazil and worldwide. This study performed a search for genes related to plant cyclotides, available in restricted and public access databases, aimed at their in silico isolation and characterization. Searching for these peptides in Hevea brasiliensis, Manihot esculenta, Ricinus communis, Sorghum bicolor, Vigna unguiculata and Zea mays genomes, we obtained two possible genes encoding Cyclotides in Z. mays. Thus, primers were designed for the isolation of these genes in maize as well in wheat (Triticum aestivum) and rye (Secale cereale) species. We obtained 19 amplicons and four of them (zm315, zm316, zm317, sc359) presented cyclotide domain. These four sequences were then subjected to in silico characterization, for predicting their secondary and tertiary structures, as well their function. It was found that these peptides present six conserved cysteines, three disulphide bridges and the amino acid pattern between the cysteines similar to those found in cyclotides. It was also possible to predict some physical chemical properties and also building a 3D protein by homology modeling for the four peptides, presenting high quality and reliability. Our analysis indicates that two isolated cyclotides (zm315, zm316) appear to belong to a new class of linear peptides, but with cyclotide features.

As Mucopolissacaridoses (MPS) são um grupo de doenças de armazenamento lisossômico causadas por deficiência de enzimas que catalisam a degradação gradual das glicosaminoglicanas (GAGs). GAGs (anteriormente chamadas de mucopolissacarídeos) são produtos de degradação das proteoglicanas que existem na matriz extracelular e tem efeito proteolítico. A classificação das MPS é baseada na deficiência enzimática específica. A MPS IVA é causada por mutações no gene que codifica a enzima GALNS (Nacetilgalactosamina-6-sulfatase), a qual desempenha um papel crucial na degradação do sulfato de queratano e condroitina-6-sulfatase. As mutações na enzima se resumem em três categorias: interrupção do sítio ativo, alterações no núcleo hidrofóbico e exposição da superfície, onde mutações missense na estrutura podem afetar gravemente a atividade da proteína GALNS, alterando seu núcleo hidrofóbico ou modificando seu enovelamento (folding). Com a falta de tratamentos efetivos, sendo em sua maioria paliativos, e tendo como base a estrutura já resolvida da GLANS selvagem, este trabalho teve como objetivo modelar 3 variantes da enzima GALNs, sendo uma mutação no sítio ativo, uma no núcleo hidrofóbico e uma na superfície. Foi usado o software MODELLER 9.12 para a modelagem comparativa, os softwares Prochek, PROSA II, ERRATv2, Verify3d, ProQ para a avaliação dos modelos, o software NAND 2.10, para simulação de dinâmica molecular e o software Chimera 1.10.1 para cálculo de superfícies eletrostáticas e hidrofobicidade da superfície. Os modelos apresentaram bons resultados segundo os softwares de avaliação e análise visual. Apresentaram poucas diferenças estruturais em relação à estrutura da GALNS selvagem, demonstraram estabilidade em simulação de dinâmica molecular. Entretanto, algumas diferenças foram observadas com relação à distribuição de cargas e hidrofobicidade no sítio ativo do modelo da variante com mutação no sítio ativo. Pôde ser concluído que as 3 mutações analisadas não causaram alterações estruturais significativas, não interferiram na estabilidade estrutural em simulação de dinâmica molecular, entretanto, foi demonstrado que mutações na região do sítio ativo podem interferir na função da enzima. / The Mucopolysaccharidoses (MPS) are a group of lysosomal storage diseases caused by deficiencies in enzymes that catalyze the gradual glycosaminoglycans (GAGs) degradation. GAGs (formerly called mucopolysaccharides) are products of proteoglycan degradation that exist in the extracellular matrix and have proteolytic effect. The classification of MPS is based on the specific enzyme deficiency. MPS IVA is caused by mutations in the gene that encodes the GALNS enzyme (Nacetilgalactosamina-6-sulfatase), which plays a crucial role in the degradation of keratan sulfate and chondroitin-6-sulfatase. Mutations in the enzyme can be summarized in three categories: interruption of the active site, changes in the hydrophobic core and display surface, where missense mutations in the structure can seriously affect the activity of GALNS protein, changing its hydrophobic core or modifying its folding. With the lack of effective treatments, in its most palliative, and based on the wild GALNS structure already determined, this study aimed to model 3 variants of GALNS enzyme, a mutation in the active site, one in the hydrophobic core and a on the surface. 9.12 MODELLER was used for comparative modeling software, the software Prochek, Prose II, ERRATv2, Verify3d, ProQ models for the evaluation of the NAND 2.10 software, for molecular dynamics simulation and software Chimera 1.10.1 calculates electrostatic and hydrophobic surface. The models showed good results according to the evaluation software and visual analysis. Presented few structural differences from the wild GALNS structure and showed stability in molecular dynamics simulation. However, some differences were observed with respect to the charge distribution and hydrophobicity in the active site of the variants of the model with a mutation in the active site. It might be concluded that the three mutations analyzed did not cause significant structural changes and did not affect the structural stability in molecular dynamics simulation, however, it has been shown that mutations in the active site region may interfere with the function of this enzyme.

As Mucopolissacaridoses (MPS) são um grupo de doenças de armazenamento lisossômico causadas por deficiência de enzimas que catalisam a degradação gradual das glicosaminoglicanas (GAGs). GAGs (anteriormente chamadas de mucopolissacarídeos) são produtos de degradação das proteoglicanas que existem na matriz extracelular e tem efeito proteolítico. A classificação das MPS é baseada na deficiência enzimática específica. A MPS IVA é causada por mutações no gene que codifica a enzima GALNS (Nacetilgalactosamina-6-sulfatase), a qual desempenha um papel crucial na degradação do sulfato de queratano e condroitina-6-sulfatase. As mutações na enzima se resumem em três categorias: interrupção do sítio ativo, alterações no núcleo hidrofóbico e exposição da superfície, onde mutações missense na estrutura podem afetar gravemente a atividade da proteína GALNS, alterando seu núcleo hidrofóbico ou modificando seu enovelamento (folding). Com a falta de tratamentos efetivos, sendo em sua maioria paliativos, e tendo como base a estrutura já resolvida da GLANS selvagem, este trabalho teve como objetivo modelar 3 variantes da enzima GALNs, sendo uma mutação no sítio ativo, uma no núcleo hidrofóbico e uma na superfície. Foi usado o software MODELLER 9.12 para a modelagem comparativa, os softwares Prochek, PROSA II, ERRATv2, Verify3d, ProQ para a avaliação dos modelos, o software NAND 2.10, para simulação de dinâmica molecular e o software Chimera 1.10.1 para cálculo de superfícies eletrostáticas e hidrofobicidade da superfície. Os modelos apresentaram bons resultados segundo os softwares de avaliação e análise visual. Apresentaram poucas diferenças estruturais em relação à estrutura da GALNS selvagem, demonstraram estabilidade em simulação de dinâmica molecular. Entretanto, algumas diferenças foram observadas com relação à distribuição de cargas e hidrofobicidade no sítio ativo do modelo da variante com mutação no sítio ativo. Pôde ser concluído que as 3 mutações analisadas não causaram alterações estruturais significativas, não interferiram na estabilidade estrutural em simulação de dinâmica molecular, entretanto, foi demonstrado que mutações na região do sítio ativo podem interferir na função da enzima. / The Mucopolysaccharidoses (MPS) are a group of lysosomal storage diseases caused by deficiencies in enzymes that catalyze the gradual glycosaminoglycans (GAGs) degradation. GAGs (formerly called mucopolysaccharides) are products of proteoglycan degradation that exist in the extracellular matrix and have proteolytic effect. The classification of MPS is based on the specific enzyme deficiency. MPS IVA is caused by mutations in the gene that encodes the GALNS enzyme (Nacetilgalactosamina-6-sulfatase), which plays a crucial role in the degradation of keratan sulfate and chondroitin-6-sulfatase. Mutations in the enzyme can be summarized in three categories: interruption of the active site, changes in the hydrophobic core and display surface, where missense mutations in the structure can seriously affect the activity of GALNS protein, changing its hydrophobic core or modifying its folding. With the lack of effective treatments, in its most palliative, and based on the wild GALNS structure already determined, this study aimed to model 3 variants of GALNS enzyme, a mutation in the active site, one in the hydrophobic core and a on the surface. 9.12 MODELLER was used for comparative modeling software, the software Prochek, Prose II, ERRATv2, Verify3d, ProQ models for the evaluation of the NAND 2.10 software, for molecular dynamics simulation and software Chimera 1.10.1 calculates electrostatic and hydrophobic surface. The models showed good results according to the evaluation software and visual analysis. Presented few structural differences from the wild GALNS structure and showed stability in molecular dynamics simulation. However, some differences were observed with respect to the charge distribution and hydrophobicity in the active site of the variants of the model with a mutation in the active site. It might be concluded that the three mutations analyzed did not cause significant structural changes and did not affect the structural stability in molecular dynamics simulation, however, it has been shown that mutations in the active site region may interfere with the function of this enzyme.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-04-20T16:40:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_SheylaSilvaLima_2015.pdf: 4958893 bytes, checksum: 21511e1c9e1a86ea210befeb33c91543 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-20T16:40:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_SheylaSilvaLima_2015.pdf: 4958893 bytes, checksum: 21511e1c9e1a86ea210befeb33c91543 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / FACEPE / Ciclotídeos são uma classe de peptídeos antimicrobianos (AMPs - do inglês Antimicrobial peptide) cíclicos de plantas, compostos de, aproximadamente, 30 resíduos de aminoácidos, sendo seis cisteínas conservadas e conectadas por três pontes de dissulfeto. Sua expressão é constitutiva, tendo sua principal função na defesa vegetal contra patógenos, que podem causar perdas significativas em culturas importantes para a agricultura, como no caso da família Poaceae que apresenta destacada importância econômica no Brasil e no mundo. Nesse estudo foi conduzida uma busca por genes relacionados a ciclotídeos vegetais, disponíveis em bancos de dados de acesso restrito e público, com vistas ao isolamento e caracterização in silico desses peptídeos. Através da busca nos genomas de Hevea brasiliensis, Manihot esculenta, Ricinus communis, Sorghum bicolor e Zea mays; bem como no transcriptoma de Vigna unguiculata foi verificado que apenas o genoma de Zea mays apresentou dois possíveis genes codificadores de ciclotídeos. Assim, primers foram desenhados para o isolamento destes genes em milho. Além da espécie Z. mays, as espécies Triticum aestivum (trigo) e Secale cereale (centeio), foram utilizadas para a tentativa de isolamento a partir dos pares de primers desenhados. Foram obtidos 19 fragmentos (amplicons), sendo quatro deles (zm315, zm316, zm317, sc359) com o domínio ciclotídeo, os três primeiros de milho e o último de centeio. Essas quatro sequências foram, então, submetidas a uma caracterização in silico, para predição da estrutura secundaria, terciaria e função predita. Verificou-se que esses peptídeos apresentam as seis cisteínas conservadas, três pontes dissulfeto e o padrão de aminoácidos entre as cisteínas, similar aos encontrados em ciclotídeos. Ainda foi possível a predição de algumas propriedades físico-químicas e modelagem por homologia para as quatro proteínas, o que mostrou a qualidade e confiabilidade dos modelos. Sugere-se que dois dos ciclotídeos isolados (zm315, zm316) pertençam a uma nova classe de peptídeos lineares, mas com características de ciclotídeos. / Cyclotides are a class of cyclic antimicrobial peptides (AMPs) present on plants, composed by approximately 30 amino acid residues, including six conserved cysteines connected by three disulphide bridges. Its expression is constitutive, with main function on plant defense against pathogens, that may cause significant losses in important cultivars, as in the case of Poaceae, a family that presents economic importance for the agriculture in Brazil and worldwide. This study performed a search for genes related to plant cyclotides, available in restricted and public access databases, aimed at their in silico isolation and characterization. Searching for these peptides in Hevea brasiliensis, Manihot esculenta, Ricinus communis, Sorghum bicolor, Vigna unguiculata and Zea mays genomes, we obtained two possible genes encoding Cyclotides in Z. mays. Thus, primers were designed for the isolation of these genes in maize as well in wheat (Triticum aestivum) and rye (Secale cereale) species. We obtained 19 amplicons and four of them (zm315, zm316, zm317, sc359) presented cyclotide domain. These four sequences were then subjected to in silico characterization, for predicting their secondary and tertiary structures, as well their function. It was found that these peptides present six conserved cysteines, three disulphide bridges and the amino acid pattern between the cysteines similar to those found in cyclotides. It was also possible to predict some physical chemical properties and also building a 3D protein by homology modeling for the four peptides, presenting high quality and reliability. Our analysis indicates that two isolated cyclotides (zm315, zm316) appear to belong to a new class of linear peptides, but with cyclotide features.

Marihuana (Cannabis sativa) é uma planta amplamente usada pelo ser humano há séculos e suas várias aplicações têm benefícios importantes. A planta Cannabis sativa tem sido usada pelo homem como comida, em práticas medicinais e rituais religiosos. Seus efeitos incluem analgesia, alteração na percepção, cognição, memória e atividade psicomotora. Os compostos canabinoides têm sido usados na quimioterapia do câncer e AIDS. No entanto, o uso da marijuana é um problema devido aos seus efeitos indesejados, nesse caso, a atividade psicotrópica apresentada pelos compostos canabinoides. Devido ao grande interesse nos efeitos causados pelos compostos extraídos da Cannabis, vários estudos têm sido realizados com o objetivo de melhor entender a relação entre a estrutura química e a atividade biológica de compostos canabinoides, bem como as suas interações com os receptores canabinoides, CB1 e CB2. Ambos são receptores de sete transmembranas (TM) que pertencem à família classe A, como a da rodopsina bovina, dos receptores acoplados à proteína-G (GPCRs). Esta Tese representa um estudo da modelagem molecular do receptor CB1 baseado na estrutura da rodopsina bovina já publicada, uma vez que a maioria dos efeitos terapêuticos dos canabinoides tem sido mostrado serem mediados pelo receptor canabinoide CB1. Esse trabalho fornece, também, uma investigação da interação ligante-receptor e um estudo da ativação do receptor CB1. Ao final, foi feito um estudo de docking a fim de entender as principais interações que ocorrem entre o ∆9 -THC, a principal molécula psicoativa presente na Cannabis, e seu receptor CB1. / Marijuana (Cannabis sativa) is a widely used plant and its various applications have important benefits. The plant Cannabis sativa has been used by man for centuries for eating, medicinal practices and religious rituals. In human subjects, its effects include analgesia, alterations in perceptions, cognition, memory and psychomotor activity. The cannabinoid compounds have been used in the cancer chemotherapy and AIDS, but the use of marijuana is a problem due to its unwanted effects (the psychotropic activity presented by the cannabinoid compounds). Due to the great interest in the effects caused by the compounds extracted from the Cannabis, several studies have been carried out with the aim to better understand the relationship between the chemical structure and the biological activity of cannabinoid compounds, as well as their interaction with the cannabinoid receptors (CB1 and CB2). Both are seven-transmembrane (TM) receptors that belong to the rhodopsin-like family Class A of G protein coupled receptors (GPCRs). This work represents a study of molecular modeling of the CB1 receptor based upon the published bovine rhodopsin structure, once the most of the therapeutic effects of cannabinoids compounds have been shown to be mediated through the CB1 cannabinoid receptor. This work also provides an investigation of the CB1 receptor-ligand interaction and a study of the CB1 receptor activation. A docking study was also performed in order to understand the main interactions that occur between ∆9 -THC, the principal psychoactive molecule present in cannabis, and its receptor CB1.

Os hormônios tireoidianos estão envolvidos em vários efeitos regulatórios, em órgãos diversos. Suas variações no organismo estão relacionadas a quadros clínicos de grande relevância. A presente dissertação trata do estudo de duas proteínas diretamente relacionadas ao complexo sistema regulatório associado a tais hormônios. A primeira delas é a globulina de ligação à tiroxina (TBG), responsável pelo transporte da grande maioria dos hormônios tireoidianos circulantes, e cujas alterações estão relacionadas a falhas na interpretação de testes de avaliação da função tireoidiana, podendo levar a tratamentos desnecessários. A segunda proteína é o receptor tireoidiano (TR), responsável pela mediação dos efeitos regulatórios do hormônio tireoidiano, tendo sua estimulação de atividade transcricional relacionada à ligação do hormônio em um de seus domínios. A TBG foi estudada através da técnica computacional conhecida como modelagem molecular por homologia, aplicada à proteína em sua forma selvagem e a mutantes observados no Brasil, com o intuito de relacionar a inviabilidade de tais mutantes a aspectos estruturais. Foi proposto que, para dois dos mutantes estudados, a formação das estruturas secundárias como na forma nativa da proteína seria inviável, enquanto que para o terceiro mutante a inviabilidade poderia ser causada por enovelamento incorreto causado por uma possível interação entre um resíduo de cisteína adveniente da mutação e outros resíduos do mesmo aminoácido em posição fisicamente próxima. O estudo do TR teve como base as estruturas cristalográficas das duas isoformas humanas do receptor (hTR α e hTR β) quando ligadas ao tiromimético GC-1. Esse composto tem a propriedade de ligar-se preferencialmente à isoforma β, o que pode ter interessantes aplicações farmacológicas. A análise comparativa da ligação do GC-1 às duas isoformas mostrou que, para tal composto, a seletividade se deve a mudanças consideráveis no modo de ligação ao hTR α e hTR β. Para a isoforma , há dois modos de ligação, envolvendo conformações alternativas de ligante e proteína, onde em uma delas a ligação é mais favorável e semelhante à ligação do composto à isoforma , enquanto no outro modo de ligação há a perda de uma interação direta entre composto e proteína, explicando a mais baixa afinidade do GC-1 à isoforma quando comparado à isoforma . O mecanismo de -seletividade para esse composto está relacionado a um átomo de oxigênio específico que não existe no ligante natural do receptor, o que fornece úteis informações para a criação de novos compostos. / The thyroid hormones are involved in various regulatory effects, on diverse organs. Their fluctuations on the body are related to clinical scenarios of great relevance. This work deals with the study of two proteins which are directly related to the regulatory system associated to these hormones. The first one is the thyroxine-binding globulin (TBG), responsible for the transport of a large part of the thyroid hormones in serum, and whose variations are related to misinterpretation of thyroid function tests. The second protein is the thyroid receptor (TR), responsible for the mediation of the thyroid hormone regulatory effects . the transcriptional activity being related to ligand binding to one of the protein domains. The wild-type TBG and three mutants discovered in Brazil were studied by the computational technique known as homology modeling. The purpose of this investigation was to relate protein unviability to structural aspects. It was proposed that, for two mutants, the unviability was related to the impossibility of secondary structure formation as needed to form the native folding, while the third mutant the cause could be the formation of an incorrect folding due to possible interactions involving a cysteine residue created by the mutation and other nearby cysteine residues. The thyroid receptor was studied in the light of the x-ray structures of the two isoforms of the protein (hTR α and hTRβ) bound to GC-1, a synthesized compound which resembles the thyroid hormones. This ligand binds preferably the isoform, a feature that may have interesting pharmacological applications. The comparative analysis of GC-1 binding to the two isoforms allowed the construction of a structural basis of its -selectivity property, which is due to considerable differences in the binding modes for the two isoforms. This involves two different configurations of ligand and protein conformations for the isoform - on one of them, the ligand docks to the molecule the same way it docks to hTRβ, while on the second configuration it loses one direct interaction to the protein, explaining its lower affinity to hTR α when compared to hTRβ. The -selectivity mechanism for this compound is related to a specific oxygen atom which doesn?t exist on the receptor endogenous ligand, providing useful information for the development of new compounds.

Submitted by Rosana Amâncio (rosana.amancio@ufcg.edu.br) on 2018-07-12T22:11:47Z No. of bitstreams: 1 ERICA RENATA NOGUEIRA SÁ CAETANO - DISSERTAÇÃO PPGCNBio 2016..pdf: 2506925 bytes, checksum: 2aee1b855d59914fe68902bb6ec5b3fe (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-12T22:11:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ERICA RENATA NOGUEIRA SÁ CAETANO - DISSERTAÇÃO PPGCNBio 2016..pdf: 2506925 bytes, checksum: 2aee1b855d59914fe68902bb6ec5b3fe (MD5) Previous issue date: 2016-07-14 / CNPq / Miraculina é uma glicoproteína que possui uma incrível propriedade de converter o sabor amargo em doce. Como a miraculina não apresenta sabor algum e tem um baixo teor calórico, esta proteína pode ser usada como adoçantes direcionados para pacientes com doenças relacionadas ao consumo excessivo de açúcar. Estudos comprovaram que membros da família de proteínas miraculinas também possuem atividade de inibidor de tripsina do tipo Kunitz, atuando como agentes naturais de defesa da planta contra pragas e predadores. Diante disso, proteínas do tipo miraculina são de grande relevância para aplicações biotecnológicas. Esse estudo teve como objetivo geral realizar a caracterização estrutural e funcional comparativa de duas miraculinas de Citrus sinensis, por meio de modelagem e docking molecular. Modelos 3D foram gerados e validados para as miraculinas CsMir1 e CsMir4, tripsina de Acryrthosiphon pisum e para os receptores de sabor doce mT1R2 e T1R3 de Mus musculus. Modelos homodiméricos foram gerados para CsMir1 e CsMir4 e modelo heterodimérico foi gerado para mT1R2-T1R3. Estudos da atividade de inibidor de tripsina foram feitos para CsMir1 e CsMir4 por interação com tripsina. Para analisar a atividade de modificação de sabor doce, foi realizada a interação das miraculinas com o receptor mT1R2-T1R3. Como resultados, os modelos dos monômeros e dímeros criados foram considerados bons modelos, válidos e confiáveis, com representações muito próximas das estruturas nativas dessas proteínas. A miraculina CsMir1, na forma monomérica ligou-se a tripsina de A. pisum e na sua forma dimérica ligou-se ao receptor heterodimérico mT1R2-T1R3 através do domínio ATD da subunidade T1R2, entretanto o potencial para as atividades de inibição de proteases e de indução ou inibição a modificação de sabor amargo/azedo em doce é menor do que para a CsMir4. A miraculina CsMir4, na sua forma monomérica ligou-se a tripsina de A. pisum, possivelmente apresentando atividade de inibição de proteases. CsMir4, na sua forma dimérica, ligou-se ao receptor heterodimérico mT1R2-T1R3, através do domínio ATD da subunidade T1R2, potencialmente apresentando atividade de indução ou inibição a modificação de sabor amargo/azedo em doce em M. musculus. / Miraculins are glycoproteins that displays a remarkable property in bitter to sweet taste conversion. As miraculin does not have any taste and has a low calorie, this protein can be used as sweeteners targeted to patients with diseases related to excessive sugar consumption. Studies have shown that members of miraculins protein family also display inhibitor activity against the Kunitz trypsin, acting as natural agents of plant defense against pests and predators. In this context, miraculin proteins are of great relevance for biotechnological applications. The aim of this research was to characterize structurally and functionally two miraculins of Citrus sinensis using in silico tools. Tridimensional models were built and validated for CsMir1 and CsMir4 miraculins, Acryrthosiphon pisum trypsin and for Mus musculus mT1R2-T1R3 receptor. Homodimeric and hetrodimeric models were generated for miraculins (CsMir1, CsMir4) and mT1R2-T1R3, respectively. Molecular docking simulations were performed to investigate the trypsin inhibitory activity and taste conversion activity of CsMir1 and CsMir4. The results showed that the predicted models were reliable and presented good quality parameters. The monomeric CsMir1 miraculin bound to A. pisum trypsin, while its dimeric form bound to ATD domain of the mT1R2-T1R3, although its potential as trypsin inhibitor and bitter/sweet taste modifier were minor than that presented by its homologous CsMir4. The dimeric form of CsMir4 bound to mT1R2-T1R3 receptor in the ATD domain, which strongly suggests bitter/sweet taste modifier activity in M. musculus.

Os hormônios tireoidianos estão envolvidos em vários efeitos regulatórios, em órgãos diversos. Suas variações no organismo estão relacionadas a quadros clínicos de grande relevância. A presente dissertação trata do estudo de duas proteínas diretamente relacionadas ao complexo sistema regulatório associado a tais hormônios. A primeira delas é a globulina de ligação à tiroxina (TBG), responsável pelo transporte da grande maioria dos hormônios tireoidianos circulantes, e cujas alterações estão relacionadas a falhas na interpretação de testes de avaliação da função tireoidiana, podendo levar a tratamentos desnecessários. A segunda proteína é o receptor tireoidiano (TR), responsável pela mediação dos efeitos regulatórios do hormônio tireoidiano, tendo sua estimulação de atividade transcricional relacionada à ligação do hormônio em um de seus domínios. A TBG foi estudada através da técnica computacional conhecida como modelagem molecular por homologia, aplicada à proteína em sua forma selvagem e a mutantes observados no Brasil, com o intuito de relacionar a inviabilidade de tais mutantes a aspectos estruturais. Foi proposto que, para dois dos mutantes estudados, a formação das estruturas secundárias como na forma nativa da proteína seria inviável, enquanto que para o terceiro mutante a inviabilidade poderia ser causada por enovelamento incorreto causado por uma possível interação entre um resíduo de cisteína adveniente da mutação e outros resíduos do mesmo aminoácido em posição fisicamente próxima. O estudo do TR teve como base as estruturas cristalográficas das duas isoformas humanas do receptor (hTR α e hTR β) quando ligadas ao tiromimético GC-1. Esse composto tem a propriedade de ligar-se preferencialmente à isoforma β, o que pode ter interessantes aplicações farmacológicas. A análise comparativa da ligação do GC-1 às duas isoformas mostrou que, para tal composto, a seletividade se deve a mudanças consideráveis no modo de ligação ao hTR α e hTR β. Para a isoforma , há dois modos de ligação, envolvendo conformações alternativas de ligante e proteína, onde em uma delas a ligação é mais favorável e semelhante à ligação do composto à isoforma , enquanto no outro modo de ligação há a perda de uma interação direta entre composto e proteína, explicando a mais baixa afinidade do GC-1 à isoforma quando comparado à isoforma . O mecanismo de -seletividade para esse composto está relacionado a um átomo de oxigênio específico que não existe no ligante natural do receptor, o que fornece úteis informações para a criação de novos compostos. / The thyroid hormones are involved in various regulatory effects, on diverse organs. Their fluctuations on the body are related to clinical scenarios of great relevance. This work deals with the study of two proteins which are directly related to the regulatory system associated to these hormones. The first one is the thyroxine-binding globulin (TBG), responsible for the transport of a large part of the thyroid hormones in serum, and whose variations are related to misinterpretation of thyroid function tests. The second protein is the thyroid receptor (TR), responsible for the mediation of the thyroid hormone regulatory effects . the transcriptional activity being related to ligand binding to one of the protein domains. The wild-type TBG and three mutants discovered in Brazil were studied by the computational technique known as homology modeling. The purpose of this investigation was to relate protein unviability to structural aspects. It was proposed that, for two mutants, the unviability was related to the impossibility of secondary structure formation as needed to form the native folding, while the third mutant the cause could be the formation of an incorrect folding due to possible interactions involving a cysteine residue created by the mutation and other nearby cysteine residues. The thyroid receptor was studied in the light of the x-ray structures of the two isoforms of the protein (hTR α and hTRβ) bound to GC-1, a synthesized compound which resembles the thyroid hormones. This ligand binds preferably the isoform, a feature that may have interesting pharmacological applications. The comparative analysis of GC-1 binding to the two isoforms allowed the construction of a structural basis of its -selectivity property, which is due to considerable differences in the binding modes for the two isoforms. This involves two different configurations of ligand and protein conformations for the isoform - on one of them, the ligand docks to the molecule the same way it docks to hTRβ, while on the second configuration it loses one direct interaction to the protein, explaining its lower affinity to hTR α when compared to hTRβ. The -selectivity mechanism for this compound is related to a specific oxygen atom which doesn?t exist on the receptor endogenous ligand, providing useful information for the development of new compounds.

Marihuana (Cannabis sativa) é uma planta amplamente usada pelo ser humano há séculos e suas várias aplicações têm benefícios importantes. A planta Cannabis sativa tem sido usada pelo homem como comida, em práticas medicinais e rituais religiosos. Seus efeitos incluem analgesia, alteração na percepção, cognição, memória e atividade psicomotora. Os compostos canabinoides têm sido usados na quimioterapia do câncer e AIDS. No entanto, o uso da marijuana é um problema devido aos seus efeitos indesejados, nesse caso, a atividade psicotrópica apresentada pelos compostos canabinoides. Devido ao grande interesse nos efeitos causados pelos compostos extraídos da Cannabis, vários estudos têm sido realizados com o objetivo de melhor entender a relação entre a estrutura química e a atividade biológica de compostos canabinoides, bem como as suas interações com os receptores canabinoides, CB1 e CB2. Ambos são receptores de sete transmembranas (TM) que pertencem à família classe A, como a da rodopsina bovina, dos receptores acoplados à proteína-G (GPCRs). Esta Tese representa um estudo da modelagem molecular do receptor CB1 baseado na estrutura da rodopsina bovina já publicada, uma vez que a maioria dos efeitos terapêuticos dos canabinoides tem sido mostrado serem mediados pelo receptor canabinoide CB1. Esse trabalho fornece, também, uma investigação da interação ligante-receptor e um estudo da ativação do receptor CB1. Ao final, foi feito um estudo de docking a fim de entender as principais interações que ocorrem entre o ∆9 -THC, a principal molécula psicoativa presente na Cannabis, e seu receptor CB1. / Marijuana (Cannabis sativa) is a widely used plant and its various applications have important benefits. The plant Cannabis sativa has been used by man for centuries for eating, medicinal practices and religious rituals. In human subjects, its effects include analgesia, alterations in perceptions, cognition, memory and psychomotor activity. The cannabinoid compounds have been used in the cancer chemotherapy and AIDS, but the use of marijuana is a problem due to its unwanted effects (the psychotropic activity presented by the cannabinoid compounds). Due to the great interest in the effects caused by the compounds extracted from the Cannabis, several studies have been carried out with the aim to better understand the relationship between the chemical structure and the biological activity of cannabinoid compounds, as well as their interaction with the cannabinoid receptors (CB1 and CB2). Both are seven-transmembrane (TM) receptors that belong to the rhodopsin-like family Class A of G protein coupled receptors (GPCRs). This work represents a study of molecular modeling of the CB1 receptor based upon the published bovine rhodopsin structure, once the most of the therapeutic effects of cannabinoids compounds have been shown to be mediated through the CB1 cannabinoid receptor. This work also provides an investigation of the CB1 receptor-ligand interaction and a study of the CB1 receptor activation. A docking study was also performed in order to understand the main interactions that occur between ∆9 -THC, the principal psychoactive molecule present in cannabis, and its receptor CB1.

A acne é uma condição da pele multifatorial com implicações socioeconômicas importantes. Um dos principais fatores que contribuem com a sua etiologia é a superprodução de sebo. Até o momento, há poucos tratamentos seguros e eficazes disponíveis. O receptor de melanocortina-5 (MC5R), um receptor acoplado à proteína G da família das rodopsinas, é uma das proteínas responsáveis pela diferenciação de sebócitos e consequente produção de sebo, mas não há opções de tratamento através do antagonismo deste receptor. Neste trabalho, investigamos a melanocortina-5 como alvo molecular para a descoberta de ligantes como moduladores da sebogênese. Para tanto, empregamos estudos de modelagem por homologia e triagem virtual baseada em estrutura do alvo para construir um modelo 3D da MC5R e identificar de candidatos a ligantes da proteína, respectivamente. Em seguida, avaliamos o potencial de inibição da sebogênese em sebócitos SEBO662AR em meio lipogênico. Os resultados obtidos indicaram a descoberta de peptídeos e flavonoides com características inibidoras e estimuladoras da produção de sebo. Novos esqueletos moleculares foram identificados como promissores para a modulação da sebogênese. Os estudos realizados permitirão o desenvolvimento de novos ativos dermatológicos e cosméticos com potencial de modular a oleosidade da pele, de modo a contribuir com a mitigação dos efeitos da acne, psoríase, alopecia e seborreia, entre outras doenças. / Acne is a multifactorial skin condition with important socioeconomic implications. One of the main factors that contribute with its etiology is sebum overproduction. Until now, there are few safe, effective treatments available. Melanocortin-5 receptor (MC5R), a G protein-coupled receptor of the rhodopsin family, is one of the proteins responsible for sebocyte differentiation and consequent sebum production, but there are no options for treatment by antagonism of this receptor. In this work, we investigated MC5R as molecular target for the discovery of ligands as sebogenesis modulators. For that, we used homology modeling studies, and structure-based virtual screening in order to, respectively, build a MC5R 3D model and identify ligand candidates for this protein. Then, we evaluated their sebogenesis inhibition potential on SEBO662AR sebocytes in lipogenic conditions. The obtained results indicated the discovery of peptides and flavonoids with inhibitory and stimulatory sebum production characteristics. New scaffolds were identified as promising for sebogenesis modulation. The performed studies will allow the development of novel dermatologic and cosmetic actives with the potential to modulate skin oiliness in order to contribute to the mitigation of the effects of acne, psoriasis, alopecia and seborrhea, among other diseases.