Orientador: Fátima Pereira de Souza / Banca: Alexandre Suman de Araujo / Banca: Luiz Paulo Barbour Scott / Resumo: O Vírus Sincicial Respiratório Humano (hRSV) é o maior causador de infecções respiratórias agudas (IRAs) em recém-nascidos e crianças no mundo inteiro. Seu genoma codifica 11 proteínas entre as quais as proteínas de superfície F, G e SH que são responsáveis pela entrada e instalação do vírus na célula do hospedeiro. Entre as proteínas de superfície, pouco se sabe sobre a função da proteína SH. O objetivo do presente estudo foi realizar a modelagem e caracterização da proteína SH e análizar o seu comportamento estrutural em diferentes meios: água e bicamada fosfolipídica. O modelo da proteína SH foi gerado pelo servidor I-Tasser, e suas características funcionais e estruturais analisados pelo PredictProtein e PsiPred. Simulações de Dinâmica Molecular foram realizadas para análise da hidrofobicidade da região central da proteína, do seu comportamento em membrana lipídica e possível formação de oligômeros. Os resultados da predição do modelo da proteína SH resultou em uma estrutura linear com uma alfa-hélice compreendida entre os aminoácido 20-42 e as análises realizadas pelo PsiPred indicaram essa região como sendo uma região transmembrânica. As simulações de Dinâmica Molecular mostraram que, quando em solução, a proteína muda sua conformação linear para globular confirmando a hidrofobicidade do domínio central. A presença da proteína SH sozinha ou das cinco estruturas na bicamada resultou num decréscimo considerável da área por lipídeo, conferindo as cadeias menor mobilidade e um maior alinhamento. As simulações do pentâmero mostraram a passagem de moléculas de água pelo poro em ambiente onde os resíduos de histidinas H22 e H51 apresentaram-se na forma protonada, indicando a dependência desta atividade com o pH do meio. Com base nessas análises foi possível propor uma estrutura terciária e quaternária da proteína SH e, com as análises da formação pentamérica da... / Abstract: The human Respiratory Syncytial Virus (hRSV) is the major cause of lower respiratory tract illnesses in children and elderly people worldwide. Its genome encodes 11 proteins including the surface protein F, G and SH which are responsible for entry and distribution of virus in the host cell. Among the protein surface, little is known about the function of protein SH. Knowing their structure and function is fundamental to a better understanding of its mechanism. The aim of this study was modeling and caracterization of the RSV SH protein and analysis of structural behavior in different environment : water and phopholipid bilayer for understanding and evaluating the formation of its pentameric structure. The SH protein model was generated by I-TASSER server, and its funcional and structural caracterisct was analyzed by PredictProtein and PsiPred. Molecular Dynimics Simulation were performed for analysis of hidrophobicit of protein central region, studies of the protein behavior on the membrane and pentamer formation. The SH protein model prediction resulted in a linear model with a helix-alpha between amino acid 20-42 and the anlysis performed by PsiPred indicated this region as transmembrane region. Molecular Dynamics Simulation showed that, when in solution,the proteína changes its linear conformations for globular conformation confirming the hydrophobicity of the central domain. The presence of the Sh protein itself or of the pentamer in bilayer resulted in a considerable decrease of the area per lipid, giving the chains less mobility and greater alignment. The pentamer simulation showed passage of water molecules through the pore in an environment where histidine residues H22 and H51 are protonated, indicating the dependence of this activity with the pH of the medium. Based on this analysis, it was proposed the structure tertiary and quaternary of the SH protein and, with the analysis of the ... / Mestre

Orientador: Vitor Barbanti Pereira Leite / Banca: Antonio Francisco Pereira de Araujo / Banca: Leandro Cristanti de Oliveira / Resumo: O objetivo deste trabalho foi caracterizar o atrito interno que são evidenciados nos domínios R15, R16 e R17 da chicken brain α-Espectrina. A Espectrina é uma proteína que faz parte do citoesqueleto e foi descoberta primeiramente em eritrócitos, sendo importante para manter a estabilidade, estrutura e forma da membrana celular. Esta proteína é composta de duas subunidades, α e β, sendo que cada um dos domínios presentes nestas subunidades apresentam 106 amino ́acidos. Além disso, estes domínios apresentam alta similaridade estrutural (RMSD < 1 A) e os resultados experimentais indicam que o domínio R15 apresenta um tempo de enovelamento que é três ordens de grandeza menor que seus homólogos (R16 e R17), esta observação foi atribuída aos efeitos do atrito interno na taxa de enovelamento. Portanto, neste trabalho foi estudado o enovelamento do R15, R16 e R17 utilizando o modelo baseado em estrutura Cα . Em nossas simulações, além das interações homogêneas para os contatos nativos (conhecido como modelo vanilla), foi adicionado um potencial atrativo para as interações não nativas hidrofóbicas (conhecido como modelo flavored ) utilizando a tabela do potencial de interação Miyazawa-Jernigan, bem como simulações com carga fixa e a pH constante, onde foram analisadas as interações eletrostáticas no processo de enovelamento. Por fim, realizaram-se simulações com o acoplamento para melhor descrever o sistema estudado / Abstract: The main aim of this work is characterized the internal friction evident in the three chicken brain α - spectrin domains, known as R15, R16, and R17. Spectrin is a cytoskeletal protein that was first discovered in erythrocytes and it is important for maintaining the stability, structure, and shape of the cell membrane. The protein is composed of a modular structure of α and β subunits, which typically contain 106 residues amino acid sequence motifs called "spectrin repeats". They are very similar in terms of structure and stability (RMSD < 1 ˚A). However, experimental results indicate that R15 folds and unfolds 3 orders of magnitude faster than its homologs. Such baf- fling observation is usually attributed to the influence of "internal friction"on protein folding kinetics. However, this effect cannot be satisfactorily corroborated by computer simulation. In the present work, the folding of these three domains is addressed using Cα structure-based models. We carried out simulations using homogeneous interactions on native contacts (known as a vanilla model) and has been added an attractive potential in the non-native hydrophobic interactions with Miyazawa-Jernigan potential (known as flavored model), as well as simulations with fixed charge and at constant pH, where the electrostatic interactions were analyzed in the folding. Finally, simulations were performed with the coupling of the potential (flavored and fixed load) to better describe the system / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-07-20Bitstream added on 2014-06-13T19:49:15Z : No. of bitstreams: 1 panzarinijunior_jr_me_sjrp.pdf: 604960 bytes, checksum: c4a1aad20a25c80f6fee78c9f6a59495 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A lepra ou hanseníase é uma doença crônica infecciosa de pele e nervos periféricos causados pelo patógeno intracelular obrigatório do Mycobacterium leprae (M. leprae). A lepra afeta milhões de pessoas em todo mundo, principalmente os habitantes de países pobres em desenvolvimento e industrializados. O seqüenciamento do genoma do M. leprae revelou a presença de genes da via metabólica do ácido chiquímico, que tem uma importância fundamental na produção de compostos aromáticos em plantas, bactérias e fungos. A via metabólica do ácido chiquímico consiste em sete enzimas que catalisam a conversão seqüencial de eritrose-4-fosfato (E4P) e fosfoenolpiruvato (PEP) em corismato, a qual está ausente em humanos, minimizando os efeitos tóxicos das drogas no organismo e aumentando a especificidade das novas drogas desenvolvidas. A análise do modelo estrutural da chiquimato quinase de M. leprae (MlSK) complexada com ácido chiquímico, adenosina difosfato(ADP) e magnésio (Mg+2), a qual catalisa o quinto passo da via metabólica do ácido chiquímico obtidos por métodos de modelagem molecular comparativa foi validado e poderá ser utilizado para o desenho de drogas específicas contra o M. leprae e vários outros microrganismos que apresentam a mesma via. Este trabalho aumenta a certeza de que a modelagem comparativa é uma ferramenta útil em bioinformática estrutural, uma vez que não se tem acesso às estruturas determinadas experimentalmente, podendo ser valiosa na anotação de Dissertação de Mestrado seqüências genômicas, contribuindo para a genômica estrutural e funcional, e simulações de docking proteína-ligante. / Leprosy or Hansen's disease is a chronic infection of the skin and peripheral nerves caused for obligate intracellular pathogen Mycobacterium leprae . The leprosy is affecting million persons in whole world, principally the inhabitants of poor countries in development and industrialized. The genome sequencing of M. leprae has revealed the presence of genes of metabolic pathway of the shikimic acid, what is pivotal importance to production of aromatic compounds in plants, bacteria and fungi. The metabolic pathway of the shikimic acid consists of seven enzymes that catalyse the sequential conversion of erythrose-4-phosphate (E4P) and phosphoenolpyruvate (PEP) to chorismate, which is absent in humans, minimizing the toxic effects of the drugs in the organism and increasing the specificity of the new drugs developed. The analysis of shikimate kinase structural model of M. leprae (MlSK) complex with shikimic acid, adenosine diphosphate (ADP) and magnesium (Mg+2), which catalysing the fifth step of shikimic acid metabolic pathway obtained by methods of molecular comparative modeling was validated and it will be able to draw specific drugs against M. leprae and several other microorganisms that presents the same pathway. This work increase the conviction that comparative modeling is an useful tool in structural bioinformatics, once that have not acess to the experimentally determined estructures, can be valuable in annotating genome sequence,contributing to the structural and functional genomics, and protein-ligand docking simulations.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-22Bitstream added on 2014-06-13T19:08:27Z : No. of bitstreams: 1 silva_arl_me_sjrp.pdf: 1113092 bytes, checksum: 4bc901361a078aaf5ad31ba8777c0f38 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As CDKs têm sido extensivamente estudadas, porque exercem papéis essenciais na regulação da proliferação celular, nos processos neuronais e transcricionais. A progressão do ciclo celular é firmemente controlada pela atividade das CDKs. Este projeto de Mestrado tem como objetivo estudar a interação das proteínas CDK8 e CDK10 com vários inibidores, e estabelecer as bases estruturais para inibição das mesmas. Foram realizadas modelagens moleculares dos complexos binários CDKs:Inibidores, utilizando como molde a estrutura da CDK2 complexada com os mesmos ligantes: ATP, flavopiridol, olomoucina e roscovitina. Para realização dessas modelagens foi utilizado o programa Parmodel, que é uma implementação paralela do programa MODELLER. Espera-se que os modelos computacionais produzam avanços no entendimento de suas estruturas, destacando-se seus sítios de ligações, para um possível estudo sobre inibidores específicos para estas CDKs. / The CDKs have been extensively studied because of their essential role in the regulation of cell proliferation, in the neuronal process and transcription. Cell cycle progression is tightly controlled by the activity of CDKs. This master project aimed to study the interaction of the CDK8 and CDK10 with several inhibitors in order to establish the structural bases for its inhibition. Were carried out the molecular modeling of the binary complexes CDKs:Inhibitors, using as template the CDK2 structure with the following ligands and inhibitors: ATP, Flavopiridol, Olomoucine and Roscovitine. For the achievement of those modeling was utilized the Parmodel program which is a parallel implementation of the MODELLER program. One expects that the computational models produce advances in the agreement structures, showing their binding sites, for a possible study about specific inhibitors against CDKs.

Orientador: Vitor Barbanti Pereira Leite / Banca: Leandro Cristante de Oliveira / Banca: Sidney Jurado de Carvalho / Resumo: No processo de enovelamento as proteínas seguem o principio de "mínima frustração", garantindo ao estado nativo o seu mínimo global de energia e a sua estabilidade termodinâmica. Apesar de, a proteína estar no seu estado nativo, esta condição não impede o surgimento de algumas interações energeticamente desfavoráveis, caracterizando a frustração no estado nativo. Há evidências indicando que um pequeno grau de frustração pode favorecer o processo de enovelamento. Neste estudo são investigadas as condições em que a presença de frustração, é ou não, favorável ao processo de enovelamento. São realizadas simulações computacionais de dinâmica molecular utilizando o modelo Cα (um modelo baseado em estrutura e sem frustração). É adicionado um termo ao potencial do modelo associado à presença de frustração. As simulações do modelo Cα são realizadas para um grupo de proteína com características distintas. É introduzido um critério determinando os casos em que a frustração auxilia o processo de enovelamento. São observados os efeitos da presença de frustração ao longo do processo de enovelamento e sua influência na alteração da temperatura e do tempo de enovelamento. De acordo com o critério introduzido é possível separar as proteínas estudadas em dois grupos distintos, um grupo em que a adição de frustração auxilia o processo de enovelamento e outro grupo em que a presença de frustração não é favorável. A separação das proteínas em dois grupos distintos está relacionada com a ordem de contato absoluta e com a barreira de energia livre de cada proteína / Abstract: In the folding process the proteins follow the "minimal frustration" principle, which guarantees to the native state the minimum global energy and the thermodynamic stability. However, not even the native state can prevent the occurrence of some unfavorable interactions, characterizing the frustration in the native state. There are evidences that a low degree of frustration can favorable to the folding process. In this work it was investigated the conditions under which some frustration helps the protein folding process. Through computer simulations of molecular dynamics, using a structure-based model (non-frustrated model) and adding a parameterized nonspecific energetic frustration to the potential, were studied the kinetics and the thermodynamics properties of a large group of proteins. It is introduced a criterion to determine when the presence of frustration assists the folding process. The effects of the frustration addition are observed and its influence produces changes in the folding temperature and in the folding time. In agree with the adopted criterion, it was observed two well separated groups: one in which some frustration helps the folding process, and another in which frustration hinders it, determining when the presence of frustration is favorable. These results are correlated with the proteins absolute contact order parameter and free energy barrier / Mestre

Orientador: Vitor Barbanti Pereira Leite / Banca: Elso Drigo Filho / Banca: Leandro Cristante de Oliveira / Resumo: Por meio de simulações computacionais, acompanhamos o processo de enovelamento de um conjunto de proteínas. Neste estudo utilizamos a abordagem conhecida como teoria de Superfície de Energia (Energy Landscape), que trata o enovelamento por uma descrição estatística. O modelo utilizado foi um modelo baseado em estrutura. Para investigarmos os efeitos das interações não nativas no enovelamento de um grupo de proteínas, acrescentamos um termo de frustração ao potencial de energia. Os resultados obtidos a partir dos estudos das propriedades termodinâmicas e cinéticas das proteínas, mostraram que para um grupo de proteínas a frustração ajudou o enovelamento e para outro grupo a frustração atrapalhou. Analizando propriedades como ordem de contato absoluta, tamanho da proteína e barreira de energia livre, foi possível obter um limiar em que a frustração auxilia no enovelamento. Para encontrarmos um limiar, foi necessário uma quantidade grande de proteínas de diferentes tamanhos e diferentes motifs / Abstract: Through computational simulations, the folding process of a set of proteins was monitored. The framework used to describe protein folding was the energy landscape theory, which is a statistical description of folding. The model used was the structural based model. A frustration term was added to the potential to investigate the non-native interactions effect. The results obtained from studies of thermodynamics and kinetics properties, showed for a one group of proteins the frustration helps the folding and for another group the frustrations hinders the folding. The properties as absolute contact order, size of protein and free energy barrier was analyzed and it was possible to obtain a threshold that the frustration helps the folding. It was necessary a large set of proteins of different sizes and motifs to find a threshold / Mestre

Orientador: Raghuvir K. Arni / Banca: Patrick Jack Spencer / Banca: Solange M. T. Serrano / Banca: José Ramón B. Abrego / Banca: Roberto da Silva / Resumo: / Abstract: / Doutor

Resumo: Esta tese tem como foco o estudo estrutural de uma lectina presente em sementes da espécie vegetal Lotus tetragonolobus (LTA). Inicialmente a LTA, previamente purificada, foi cristalizada. Os cristais foram obtidos a uma temperatura constante de 20ºC, durante 30 dias, utilizando a técnica de cristalização por difusão de vapor. Dois conjuntos de dados foram coletados a 2.00 e 2.35 Å de resolução, através da fonte de Raios X do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - Brasil). Os cristais são monoclínicos e apresentam simetria do tipo P21, com parâmetros de cela de a=68.89, b=65.83 e c=102.53 Å. A substituição molecular foi feita utilizando-se o monômero da lectina presente na espécie Arachis Hypogae (Peanut). O homotetrâmero, produto da substituição, foi utilizado como ponto de partida para o refinamento cristalográfico. Diversos ciclos de refinamento por satisfação das restrições parciais foram feitos até a conversão total para valores satisfatórios de Rfree e Rfactor. A análise da estrutura revelou que a LTA possui uma forma tetramérica não identificada dentre outras lectinas de leguminosas. Sua estrutura é composta por dois dímeros, um deles semelhante ao dímero GS4 presente na lectina de Griffonia simplicifolia e outro que é único, caracterizado por ser um dímero do tipo LTA-dímero. Diversos fatores são responsáveis pela forma de tetramerização diferenciada da LTA, dentre os quais podemos destacar a influência da glicosilação no resíduo ASN4. Para investigarmos a estrutura da LTA em meio aquoso foi utilizada a técnica de espalhamento de Raios X a baixo ângulo (SAXS), que mostrou que a LTA possui a mesma forma tetramérica em solução da que foi observada no retículo cristalino... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The lectin, LTA, an agglutinin found in Lotus tetragonolobus seeds have been crystalized. Crystals grew at a temperature of 20º C during a month and were obtained using the vapor diffusion method. Two data sets were collected at 2.00 and 2.35 Å resolution using a sincrotron radiation source at Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - Brasil). The LTA crystals are monoclinic belonging to the P21 space group with a=68.89, b=65.83 and c=102.53 Å. The Molecular replacement was performed using the Arachis Hypogae lectin monomer (Peanut) that yielded an homotetramer which was used to initiate the crystallographic refinement. Several steps of restrained refinement were performed to obtain the best values for Rfree and Rfactor. Structural analysis of the LTA showed that its tetramer adopts a new structural oligomerization in contrast of that observed for others legume lectins. Its structure contains two GS4-like dimers disposed in an unusual dimer-interface, named as LTA-dimer. Several properties are involved in the new mode of tetramerization adopted for LTA, which includes the glycosilation at ASN4. The LTA tetramer investigation at aqueous solution was perfomed by Small Angle XRay Scattering (SAXS), showing that LTA behaves as a tetramer in solution which corroborates with the crystalline structure. Our investigations suggest that the L-fucose binding sites of LTA are disposed in a conformation that permits to perform two dimensional type-2 cross-linking interaction with divalent L-fucosyloligosaccharides. / Orientador: Walter Filgueira de Azevedo Junior / Coorientador: Valmir Fadel / Banca: Fernanda Canduri / Banca: José Márcio Machado / Banca: Paulo Sérgio Lopes de Oliveira / Banca: José Ramon Beltran Abrego / Doutor

Orientador: Walter Filgueira de Azevedo Júnior / Banca: Luis Fernando Delboni / Banca: Fernanda Canduri / Resumo: A Purina Nucleosídeo Fosforilase (PNP) catalisa a fosforólise de nucleosídeos de purina para suas respectivas bases e açucares (ribose ou desoxirribose) 1-fosfato. A PNP desempenha uma função central no metabolismo das purinas, normalmente operando na via de recuperação do DNA das células. Mais ainda, a PNP cliva ligações glicosídicas com inversão da configuração para produzir a-ribose 1-fosfato. Acredita-se que no organismo do Mycobacterium tuberculosis a PNP desempenha tarefas similares, o que levanta o interesse em desenvolver ciência que dê suporte para o desenvolvimento de drogas baseadas na estrutura desta proteína. A proteína é um homotrímero simétrico com um arranjo triangular das subunidades, similar às PNPs triméricas de mamíferos. Cada monômero consiste de um enovelamento a/ß formado por onze fitas ß circundadas por oito hélices a. O estudo desta PNP visa proporcionar comparações com outras estruturas, na intenção de identificar as bases estruturais de possíveis diferenças ou similaridades funcionais entre esta e outras PNPs, num esforço para desenvolver pesquisa que dê suporte para o desenho de novas drogas mais seletivas e poderosas contra a tuberculose. / Abstract: The Purine nucleoside phosphorylase (PNP) catalyses the phosphorolysis of purine nucleosides to corresponding bases and ribose 1-phosphate. PNP plays a central role in purine metabolism, normally operating in the purine salvage pathway of cells. Moreover, PNP cleaves glycosidic bond with inversion of configuration to produce á-ribose 1-phosphate. It is believed that in the MtPNP is responsible for the same labor in the Mycobacterium tuberculosis organism, which arouses the interest in developing science for giving support to the development of structure based drugs. The protein is a symmetrical homotrimer with triangular arrangement of the subunits, similar to the trimeric mammalian PNPs. Each monomer consist of a á/â folding formed by eleven â sheet surrounded by eight á helices. The study of this PNP aims the possibility of caring out comparisons with other structures, in order to identify the structural basis of possible differences or functional similarities between this and other PNPs, in an effort to develop research which gives support to the design of more selective and powerful new drugs against tuberculosis. / Mestre

Orientador: Johnny Rizzieri Olivieri / Banca: Yvone Primerando Mascarenhas / Banca: Luis Fernando Delboni / Banca: Sandra Helena Pulcinelli / Banca: Walter Filgueira de Azevedo Júnior / Resumo: O espalhamento de raios X a baixos ângulos foi utilizado para obter informações sobre a estrutura terciária e quaternária de várias proteínas das quais, também, foram verificadas a ocorrência de mudanças conformacionais induzidas por variação de pH e adição de ligantes. A técnica de SAXS integrada a programas de modelagem, como MODELLER e GRAMM, demonstrou ter grande utilidade para a seleção de modelos de proteínas de estruturas desconhecidas e mesmo para a construção de complexos. A combinação dessas técnicas também ajudou a obter informações importantes que auxiliaram na compreensão do comportamento em solução de algumas proteínas, podendo contribuir no desenvolvimento de fármacos para o tratamento de determinadas doenças. Nessa linha, entre outros resultados importantes, podem ser destacados os de duas enzimas analisadas: a PNP humana, da qual ficou comprovado que a estrutura cristalina trimérica é conservada em solução; e a EPSP Sintase de M. tuberculosis, que passa de um estado mais aberto para outro mais fechado na presença de fosfato. / Abstract: Small angle X-ray scattering has been used to get information on the tertiary and quaternary structure of different proteins including induced conformational changes due to pH variation and ligand addition. An integration between SAXS techniques and modeling programs like MODELLER and GRAMM, proved to be very useful for models selection of protein with unknown structures and also for building up protein complexes. Combining SAXS techniques and modeling programs allowed us to get information on the behavior of several proteins in solution what may be used as a new tool in drug development. With this purpose two enzymes have been studied: human PNP, for which we proved that the trimmeric crystalline structure is conserved in solution, and for M. tuberculosis EPSP Sintase, which changes from an open state to another more closed due to the presence of phosphate ions. / Doutor