Movimentos coletivos prestam um papel fundamental na dinâmica e energética de biomoléculas em solução. Estes movimentos permitem o acoplamento de regiões significativamente distantes, apresentando considerável influência, por exemplo, no alosterismo para a formação de complexos macromoleculares e no funcionamento integrado de proteínas multidomínios como \"máquinas moleculares\". Neste trabalho de doutoramento, serão apresentados os resultados referentes à aplicação conjunta de técnicas experimentais biofísicas, de modelagem estrutural e de dinâmica molecular no estudo de dois sistemas para os quais estes movimentos coletivos demonstram considerável importância funcional. Para a interação do receptor nuclear do ácido 9-cis-retinóico com seu elemento responsivo específico no DNA (HRE), a comparação de estudos de dinâmica molecular com ensaios de afinidade por anisotropia de fluorescência sugere que a resistência inicial para a associação do monômero, seguida da acentuada colaboratividade na associação do dímero é regida por um impedimento da associação do domínio de ligação ao DNA (DBD) para o primeiro à sequência responsiva devido, em última análise, a uma não complementaridade dos modos coletivos mútuos. Este impedimento para a associação monomérica inicial é mais acentuado para o monômero 5\' (para o qual a menor especificidade de ligação à seqüência específica já é bem documentada), devido aos efeitos conjuntos de um \"defeito\" natural no empacotamento de bases da seqüência responsiva, que se manifesta mais significativamente na interface entre o meio-sítio 5\' e a seqüência espaçadora, e dos modos vibracionais entre os dois sítios decorrentes de seu faseamento relativo na topologia do DNA na seqüência responsiva, caracterizando um mecanismo \"chave e fechadura\" para a interação obrigatoriamente simultânea dos dois monômeros ao DNA. No segundo caso, um estudo integrado utilizando a técnica experimental de espalhamento de raios X a baixos ângulos e uma abordagem de modelagem estrutural baseada em dinâmica molecular foi realizado para a celobiohidrolase I de Trichoderma harziannum. Este estudo permitiu tanto a elaboração de um modelo estrutural de maior resolução para esta enzima de alto potencial biotecnológico como a constatação dos possíveis mecanismos moleculares a partir dos quais as glicosilações no peptídeo conector impõem restrições à orientação e modos vibracionais entre seus dois domínios de forma condizente com sua ação concertada na interação e no deslize da enzima sobre a superfície celulósica, ambos de fundamental importância para a processividade da enzima na hidrólise do substrato microcristalino. / Collective motions play a fundamental role in solution biomolecule dynamics and energetics. These movements can couple very distant regions in the protein structures affection, for instance, allosteric mechanisms, the establishment of macromolecular complexes, and on the integrated function of multidomain proteins as molecullar machines. In this thesis, we present results concerning to the joint use of experimental biophysical techniques, structural modeling and molecular dynamics simulations on the study of two systems for which these collective motions have substantial importance. First, we study the interaction of the nuclear retinoid X receptor with its specific DNA hormone response element (HRE) using a combination of molecular dynamics simulations and affinity assays performed by using fluorescence anisotropy. We find out that collective motions mediate the low binding affinity of monomers and the high cooperative binding of HRE dimers. The lower binding affinity of the monomer is more prominent for 5´ monomers. This occur due to an natural ineffective stacking of the last base pair step at the 5´-half-site and to the phasing of the two binding half-sites in the DNA topology, that impose a collective motions that tends to occlude the 5´ binding site. This behavior, in turn, is concurrent with the well known 3´ polarity and the decreased binding specificity to the 5´ half site for the hRXRα monomer. This same pattern impose a lock-and-key mechanisms dependent on the binding of the full dimer. Second, an integrated Small angle X ray scattering and molecular dynamics based structural modeling was used to comprehend the interdomain motions of cellobiohydrolase I of Trichoderma harziannum. We manage to build a refined model for this enzime, with important biotechnological potential. We also provide insights into molecular mechanisms of linker and glycosylation imposed restraints on the orientation and vibrational modes of the full-length enzyme, supporting a mechanism of sliding of on the cellulose surface. This mechanism is fundamental for the high processivity on the hydrolysis of microcrystalline cellulose.

Esta tesis se interesa por distinguir entre los efectos directos de los receptores nucleares y aquellos mediados por las rutas de transducción de señales en la transcripción de genes en respuesta a hormona y proliferación celular. Para esto, nosotros hemos expresado establemente en una línea celular T47Dy desprovista de PR, formas variantes marcadas de la isoforma B del PR en regiones involucradas bien en la unión al DNA(PRB-DBD), en su habilidad para interaccionar con ER y activar la cascada c-Src/Erk (PRB-ERID), o la incapacidad de reclutar coactivadores. La expresión génica en respuesta a progesterona en líneas celulares expresando los PRB salvaje y mutantes ha sido estudiada un microarray con 750 genes de cáncer de mama. Los resultados definen conjuntos de genes regulados en respuesta a hormona por los diferentes modos de acción del PRB, también genes dónde las rutas nucleares y no genómicas cooperan. Por último, se ha centrado la atención en la participación del gen Ciclina D1 (CCND1) en proliferación celular por hormona, el modo de acción del PR en su activación y el análisis de las regiones promotoras dónde PR se une. / This these is interested on distinguishing between direct effects of nuclear receptors and those mediated by signal transduction pathways on transcription of hormone-responsive genes and cell proliferation. For this, it stablies expressed in the PR-negative T47Dy breast cancer cell line, tagged forms of the PRB mutated at regions involved either in DNA binding, in its ability to interact with ER and activate the c-Src/Erk cascade, or the recruitment of coactivators. Gene expression in response to progestins in cell lines expressing wild type or mutant PRB has been studied by a 750 genes-containing breast cancer customized cDNA microarray. Our results define the subsets of hormoneresponsive genes regulated by the different modes of action of PRB, as well as genes where the nuclear and nongenomic pathways of PRB cooperate. Finally, it has focused the attention on the involvement of Cyclin D1 gene (CCND1) activation by hormone on cell proliferation, the mode of action of PR on its activation and the analysis of promoter regions where PR binds.