Orientador: Carlos Henrique Inacio Ramos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T20:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cagliari_ThiagoCarlos_D.pdf: 4482929 bytes, checksum: a1439ac0cca9a21c77eb47d2e163c224 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As proteinas sao macromoleculas que possuem importancia vital para o funcionamento celular, participando da maioria das reacoes biologicas e tambem como componentes estruturais. Para que uma proteina possa exercer sua funcao, precisa atingir sua estrutura nativa atraves de um processo denominado enovelamento proteico. Neste contexto, as chaperonas moleculares sao proteinas capazes de auxiliar no enovelamento de outras proteinas, atuando na prevencao de agregados, desagregacao, translocacao, ativacao, entre outros. Dentre os muitos tipos de chaperonas existentes, neste trabalho foram abordadas as chaperonas das familias Hsp100 e Hsp90, as quais estao relacionadas aos processos de desagregacao e auxilio do enovelamento de proteinas-substrato, respectivamente. O presente trabalho pretendeu produzir as proteinas recombinantes Hsp100 e Hsp82 de cana-de-acucar para a caracterizacao de suas respectivas relacoes estrutura-funcao. Para isto foram empregadas tecnicas como: dicroismo circular, fluorescencia, espalhamento dinamico de luz e ultracentrifugacao analitica. Assim, foi observado que a forca ionica do meio e capaz de influenciar a estrutura quaternaria da proteina Hsp100, a qual se apresenta hexamerica em menores concentracoes de sal. Alem disto, e capaz de reconhecer agregados proteicos formados pelas proteinas luciferase e citrato sintase em ensaios in vitro. Ja a proteina Hsp82 apresentou uma estrutura dimerica, a qual nao e influenciada pela presenca de nucleotideos e apresenta grande estabilidade termica. Finalmente, a proteina p23 humana, a qual e responsavel por auxiliar a proteina Hsp90 no enovelamento de muitas proteinas/complexos proteicos, tambem foi caracterizada. Foram observados indicios de que a regiao C-terminal, rica em residuos de aminoacidos carregados, pode possuir algum grau de estruturacao, apesar de alguns estudos na literatura indicarem o contrario. O estudo das chaperonas de cana-de-acucar foi direcionado por um trabalho previo de anotacao de sequencias relacionadas as chaperonas moleculares no banco de dados do projeto SUCEST (Sugarcane EST Genome Project), o qual foi realizado por nosso grupo de pesquisa. Alem disto, sao apresentados os resultados da anotacao das sequencias relacionadas as chaperonas de eucalipto no banco de dados FORESTs (Eucalyptus Genome Sequencing Project Consortium), possibilitando futuros estudos com estas proteinas. / Abstract: Proteins are macromolecules that are vital to the functioning cell, participating in most of the biological reactions as well as structural components. To perform its function, a protein need to achieve its native structure through a process called protein folding. In this context, the molecular chaperone proteins are able to assist in the folding of other proteins, acting in the prevention of aggregation, disaggregation, translocation, activation, among others. From all types of existing chaperones, here were highlight the Hsp100 and Hsp90 families, which are related to processes of disaggregation and assistance of substrateprotein folding, respectively. This study sought to produce the recombinant proteins Hsp100 and Hsp82 from sugar cane for the characterization of their structure-function relationships. In order to do this, some techniques were employed such as: circular dichroism, fluorescence, dynamic light scattering and analytical ultracentrifugation. As a result, it was observed that the ionic strength of the solvent is capable of influencing the quaternary structure of protein Hsp100, which presents as a hexamer in lower salt concentrations. Furthermore, it is capable of recognizing protein aggregates formed by luciferase protein and citrate synthase in in vitro essays. The Hsp82 protein showed a dimeric structure, which was not influenced by the presence of nucleotides and presented a great thermal stability. Finally, the human protein p23, which is responsible for assisting in the Hsp90 protein folding of many proteins/protein complexes, was also characterized. In spite of some studies indicating the contrary, we observed evidence that the C-terminal region, which is rich in charged amino acid residues, can possible have some structure. The sugarcane chaperones study was guided by a previous chaperone sequence annotation work in the SUCEST (Sugarcane EST Genome Project) databank performed by our research group. In addition, results regarding chaperone sequences annotation in the eucalyptus databank (FORESTs - Eucalyptus Genome Sequencing Project Consortium) were presented here as well, which can also lead to future chaperone proteins function and structure studies. / Doutorado

Orientador: Carlos Henrique Inácio Ramos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_VivianeCristinaHeinzenda_D.pdf: 5558657 bytes, checksum: 719a2c54c3d42be8642a0beb9014221c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As chaperonas moleculares estão envolvidas na manutenção da homeostase celular, auxiliando no correto enovelamento de proteínas, e consequentemente em sua funcionalidade. Duas famílias de chaperonas moleculares participam de pontos-chave neste sistema. Uma delas é a Hsp100 que tem papel importante na desagregação de proteínas; a outra é a Hsp90 que tem o papel de auxiliar no enovelamento, ativação, e na translocação de proteínas regulatórias e sinalizadoras. Neste trabalho foram caracterizadas as chaperonas Hsp100 e Hsp90 de cana-de-açúcar, denominadas SHsp101 e SsHsp90, respectivamente, cuja expressão em níveis basais foi detectada em tecido foliar. As proteínas recombinantes foram produzidas em Escherichia coli, de maneira solúvel, e após purificação apresentaram-se enoveladas. A SHsp101 foi obtida como um hexâmero em solução, apresentando capacidade de ligar nucleotídeos ATP e ADP, e de hidrolisar o ATP de maneira alostérica com cooperatividade positiva; mas não foi capaz de hidrolisar o ADP, que por sua vez mostrou-se inibidor da atividade ATPásica. A SHsp101 exibiu atividades de proteção do substrato luciferase contra agregação induzida por alta temperatura e de desagregação e reenovelamento da proteína-modelo GFPuv, na presença de ATP e ATP?S. Análises de complementação in vivo revelaram que a superexpressão heteróloga de SHsp101 em cepas de levedura mutantes nulo de hsp104, aumentou a termotolerância a 53°C, proporcionando um aumento de 80 vezes na sobrevivência das leveduras. A SsHsp90 apresentou-se dimérica em solução, com características estruturais e conformacionais (modelo tridimensional gerado por modelagem comparativa e validado por meio de análises de ligação cruzada acoplada à espectometria de massas) semelhantes às homólogas de outros organismos. A SsHsp90 apresentou atividade chaperona de proteção contra agregação da proteína-modelo citrato sintase desnaturada por choque térmico. As informações acerca da expressão, estrutura, e função de SHsp101 e SsHsp90 obtidas neste trabalho, contribuem para um melhor entendimento destas famílias de chaperonas moleculares, particularmente em plantas, que por serem organismos sésseis, estão mais expostos às condições adversas do ambiente / Abstract: Molecular chaperones are involved in the maintenance of cellular homeostasis by promoting the correct folding of proteins, and consequently, ensuring their functionality. Two families of molecular chaperones participate at key points in this system. The first is Hsp90, which assists in protein refolding, activation, and the trafficking of regulatory and signaling proteins, while the second is Hsp100, which has an important role in protein disaggregation. In this study, the Hsp90 and Hsp100 proteins from sugarcane were characterized, denoted as SsHsp90 and SHsp101, respectively, and their basal level of expression was detected in leaf tissue. In addition, both were produced by Escherichia coli as soluble form and then they were purified in a folded state. The SHsp101 was obtained folded as hexamer in solution and showed capacity of bind both ATP and ADP, but could only hydrolyze ATP in an allosteric manner with positive cooperativity. In fact, the presence of ADP had an inhibitory effect on the ATPase activity. SHsp101 exhibited protection against aggregation of luciferase, and showed a disaggregation and refolding activity of GFPuv in the presence ATP and ATP?S. In vivo complementation analysis revealed that heterologous overexpression of SHsp101 in a null hsp104 yeast strain correlated with an 80 fold increase in yeast survival at 53°C. The dimer obtained for SsHsp90 had similar structural and conformational characteristics compared to other Hsp90 homologues, and was compatible with a three-dimensional model generated by comparative modeling, which was validated by cross-linking coupled to mass spectrometry. The SsHsp90 protected against thermal aggregation of citrate synthase. Taken together, the information about the expression, structure, and function of SHsp101 and SsHsp90 obtained in this study contribute to a better understanding of these molecular chaperone protein families, particularly in plants, which are sessile organisms and more exposed to adverse environmental conditions / Doutorado / Bioquimica / Doutora em Biologia Funcional e Molecular