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Caracterização de peptídeos ligadores e indutores de IgE derivados da isoforma de ATP difosfohidrolase 1 de Schistosoma mansoni (SmATPDase 1)Emidio, Nayara Braga 15 January 2016 (has links)
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Previous issue date: 2016-01-15 / A esquistossomose é uma doença parasitária causada por vermes do gênero
Schistosoma e afeta principalmente comunidades sem acesso adequado a água
potável e condições de saneamento adequadas. O praziquantel é o fármaco indicado
para o tratamento desta parasitose e não há vacina disponível. As NTPDases são
uma família de proteínas que catalisam a hidrólise de nucleosídeos di e tri fosfatados,
sendo amplamente distribuídas nos organismos. Duas isoformas de NTPDases
(SmATPDase1 e SmATPDase2) foram descritas em Schistosoma mansoni. Sugerese
que a SmATPDase1 regule a concentração extracelular de nucleosídeos di e tri
fosfatados, influenciando diretamente em eventos trombóticos e ativação de células
do sistema imune. Dessa maneira, a inibição da ATP-difosfohidrolase por fármacos
ou anticorpos torna-se uma estratégia interessante no combate a esquistossomose.
Intensa resposta do tipo Th2, elevação dos níveis de IgE e das citocinas IL-4, IL-5 e
IL-13 são características marcantes em infecções helmínticas e alergias. Acredita-se
que esta semelhança se deve ao fato que a resposta alérgica tenha surgido
inicialmente para conter parasitos, hipótese reforçada pela imunoreatividade cruzada
descrita entre proteínas presentes em parasitos e alérgenos. Acreditamos que a
isoforma SmATPDAse1 seja um dos principais antígenos indutores de anticorpos IgE
(imunoglobulinas com função protetora) durante a esquistossomose mansônica.
Neste trabalho, por análise in silico identificamos potenciais epitopos de IgE na
estrutura linear da SmATPDase1. Destas sequências, três peptídeos foram
sintetizados por fase sólida e utilizados em ensaios de ELISA e de imunização. Em
ensaios de ELISA, observou-se a capacidade destes peptídeos ligarem anticorpos IgE
e IgG4 em soros de pacientes com esquistossomose, assim como IgE e IgG1 nos
soros de animais experimentalmente infectados. Por ELISA, não foi possível observar
diferença significativa na produção de anticorpos IgE e IgG1 após a imunização de
camundongos com os peptídeos. No entanto, os soros imunes foram capazes de
identificar a isoforma 1 da NTPDase de S. mansoni em ensaios de western blots. A
identidade da proteína reconhecida foi confirmada por espectrometria de massas. Os
resultados dão suporte a hipótese de que estes peptídeos sintetizados correspondam
a epitopos ligadores e indutores de IgE presentes na SmATPDase1. Dessa maneira,
tais peptídeos podem ser explorados como ferramentas de estudos das NTPDases,
por meio da produção de anticorpos contra eles, ou até mesmo no desenvolvimento
de imunoterapias em doenças alérgicas, auto-imunes e na própria esquistossomose. / Schistosomiasis is a neglected disease caused by blood flukes (trematode worms) of the genus Schistosoma. This disease affects mostly communities without proper access to safe drinking water and adequate sanitation. Praziquantel is the only drug available for this infection and vaccines are currently unavailable at the market. The NTPDases are a family of proteins that catalyze the hydrolysis of nucleoside di and tri phosphates and are widely distributed in the organisms. In Schistosoma mansoni, two isoforms of NTPDases (SmATPDase1 and SmATPDase2) were described and might play important role in the parasite physiology. The SmATPase1 controls extracellular concentration of nucleoside di and tri phosphates, regulating blood clotting and immune system cells activation. In addition, this isoform might be one of the major IgE (a protective immunoglobulin) inducing antigen in the course of schistosomiasis infection. Thus, the inhibition of ATP-diphosphohydrolase by drugs or antibodies is an interesting strategy to target schistosomiasis. Intense Th2 response and high levels of IgE and cytokines IL-4, IL-5 and IL-13 are characteristic of helminth infections and allergies. It is suggested that this similarity is not only by chance, but it is due the fact that the allergic response started as a form of counter parasites - hypothesis supported by cross reactivity between proteins from parasites and allergens. In this work, we identified potential IgE epitopes in the linear structure of SmATPDase1 by in silico analysis. Three peptides were synthesized by solid phase and used in ELISA and immunization assays. The ELISA assays showed the capacity of these peptides to bind IgE and IgG4 antibodies in human serum and IgE and IgG1 in infected animals. However, no significant difference was found in the production of IgE and IgG1 after animal immunization with these molecules. Nevertheless, these immune sera were capable of identifying the SmATPDase1 in western blot assays and the identity of the enzyme was confirmed by mass spectrometry. These findings support the hypothesis that these peptides correspond to IgE epitopes. Furthermore, some results also suggest that these peptides are capable of binding natural antibodies that target self-proteins and are homologues to the investigated peptides. Thus, these peptides might be explored as tools for the study of NTPDases, through the production of antibodies against these epitopes, or as immunotherapeutics for treatment of allergies, auto-immune diseases and schistosomiasis.
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Estudo biológico e bioquímico das NTPDases de Trypanosoma cruzi e Leishmania infantum chagasi e busca por novos compostos para o tratamento da doença de Chagas / Biological and biochemical study of Trypanosoma cruzi and Leishmania infantum chagasi NTPDases and search for new compounds for the treatment of Chagas diseaseMoura, Christiane Mariotini 18 December 2014 (has links)
Submitted by Amauri Alves (amauri.alves@ufv.br) on 2015-11-10T14:55:27Z
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Previous issue date: 2014-12-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As doenças tropicais negligenciadas persistem ainda como graves problemas de saúde pública em vários países, incluindo o Brasil. Dentre elas estão: a doença de Chagas e as Leishmanioses, causadas por Trypanosoma cruzi e espécies do gênero Leishmania, respectivamente. As ectonucleotidases da família das E- NTPDases são enzimas capazes de hidrolisar nucleotídeos tri e/ou difosfatados, que atuam como sinalizadores em vários processos celulares. A hidrólise de ATP extracelular possui papel na infectividade e virulência de T. cruzi, bem como para Leishmania. As enzimas NTPDase-1 de T. cruzi (TcNTPDase-1) e NTPDase-2 de Leishmania infantum chagasi (LicNTPDase-2) demonstraram serem moléculas pró-adesão, agindo como facilitadores na infecção de células VERO e macrófagos, respectivamente. Uma expressão ubíqua dessas duas enzimas sugere ainda que elas podem estar envolvidas em diferentes processos biológicos, e apresentar funções desconhecidas. A detecção da LicNTPDase-2 em tecidos de cães diagnosticados com leishmaniose visceral, indica uma importância das ENTPDases na infecção natural. A descoberta de moléculas envolvidas com o processo de infecção é uma alternativa em potencial para o desenho racional de novas drogas. Para a doença de Chagas, atualmente, somente duas drogas são utilizadas para o tratamento, porém ambas apresentam sérios efeitos colaterais e não são efetivas na fase crônica da doença. Sendo assim, é urgente o desenvolvimento de um tratamento menos nocivo e mais eficiente. A TcNTPDase-1 recombinante foi expressa e purificada, e foram encontrados extratos capazes de abolir totalmente sua atividade nucleotidásica. A partir de um desses extratos foi extraído o composto puro bioativo responsável pela inibição. A ligação deste composto ao sítio ativo da enzima foi avaliada por modelagem molecular. Esses e outros extratos e vicompostos foram testados sobre o parasito e células de mamíferos. Um composto da classe das isobenzofuranonas apresentou eficiência contra os parasitos comparável à da droga de referência, o benzonidazol. A baixa toxicidade apresentada pelo composto para as células hospedeiras foi revertida ao final de 72 horas. O estudo desses compostos e sua modificação e otimização poderia fornecer ferramentas para o desenvolvimento de novos compostos, com potencial para uma nova droga para o tratamento da doença de Chagas. / Neglected tropical diseases persist as major public health problem in many countries, including Brazil. These include: Chagas disease and Leishmaniasis, caused by Trypanosoma cruzi and Leishmania species, respectively. The ectonucleotidases of the E-NTPDase family are enzymes that hydrolyze tri and / or diphosphate nucleotides, which act as signaling molecules in various cellular processes. Extracellular ATP hydrolysis has role in infectivity and virulence of T. cruzi and Leishmania. The enzymes NTPDase-1 of T. cruzi (TcNTPDase-1) and NTPDase-2 of Leishmania infantum chagasi (LicNTPDase-2) were demonstrated to be pro- adhesion molecules, acting as facilitators at the infection of VERO cells and macrophages, respectively. A ubiquitous expression of these two enzymes suggests that they may be involved in different biological processes, and present unknown functions. Detection of LicNTPDase-2 in dog tissues diagnosed with visceral leishmaniasis indicates an importance of ENTPDases in natural infection. The discovery of molecules involved in the infection process is a potential alternative to rational design of new drugs. For Chagas disease, currently, only two drugs are used for treatment, but both have serious side effects and are not effective in the chronic phase of the disease. Therefore, it is urgent to develop a less harmful and more efficient treatment. Recombinant TcNTPDase-1 was expressed and purified, and a few extracts were able to abolish its ectonucleotidase activity. From one of these extracts was extracted a pure bioactive compound, responsible for the inhibition. The binding of this compound to the active site of the enzyme, was evaluated by molecular modeling. These and other extracts and compounds were tested upon the parasite and mammalian cells. A compound of the isobenzofuranonas class presented efficiency against the parasites comparable to the reference drug, benznidazole. The low toxicity of the compound toward host cells was reversed after 72 hours. The study of these compounds and their modification and optimization viiicould provide tools for the development of new compounds with potential for a new drug for the treatment of Chagas disease.
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Influência do processo inflamatório sobre a genotoxicidade em expostos ocupacionalmente aos hidrocarbonetos policíclicos aromáticosBarth, Anelise January 2015 (has links)
O presente estudo teve como objetivo avaliar o perfil da molécula relacionada à inflamação (ICAM-1), citocinas e da atividade das NTPDases como potencial influência sobre a genotoxicicdade em trabalhadores expostos ocupacionalmente a HPA. Este estudo incluiu 45 taxistas e 40 indivíduos com atividades administrativas (não-expostos ocupacionalmente), ambos nãi fumantes. O monitoramento biológico foi realizado pela quantificação do 1-hidroxipireno (1-pireno OH) urinário. A expressão de ICAM-1 (CD54) em neutrófilos foi realizada por citometria de fluxo. O perfil de hidrólise das NTPDases em plaquetas foi determinada pelo método colorimétrico. Além disso, os níveis de malondialdeído no plasma (MDA), citoquinas inflamatórias (IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α e IFN-γ) e o dano ao DNA (ensaio cometa e do micronúcleo) foram também avaliados. Os resultados demonstraram que os níveis de 1-OH pireno foram significativamente aumentados nos motoristas de táxi em comparação com o grupo não exposto ocupacionamente (p <0.0001); também foi positivamente correlacionada com neutrófilos ICAM-1, níveis de MDA e biomarcadores de danos no DNA. A expressão de ICAM-1 em neutrófilos foi significativamente elevado em motoristas de táxi (p <0.05), bem como os níveis de MDA (p <0.01), sendo a última positivamente correlacionada com a % de DNA na Cauda e frequência de MN. Aumento da hidrólise de ATP e ADP forma encontrados nos taxistas. Concentrações dos marcadores pró-inflamatórios foram aumentadas e anti-inflamatórias (IL-10) diminuída no grupo exposto. Para o teste de ensaio de micronúcleos e cometa, houve aumento significativo em motoristas de táxi, inclusive depois da adição de enzimas de reparo. Correlações positivas foram encontradas entre IL-1β, IL-6, TNF-α, IFN-γ e preditores de danos no DNA (% de DNA na cauda e frequência de MN), enquanto que a IL-10 está negativamente correlacionada com os biomarcadores de lesão ao DNA. Em resumo, a exposição ocupacional à poluição do ar pode levar a anormalidade homeostática como potencial contribuição para o processo aterosclerótico. Este estudo mostrou também que a exposição crônica à poluição do ar pode causar danos no DNA relacionado com a peroxidação lipídica e processo inflamatório. / The present study aimed to evaluate the profile of inflammatory molecule (ICAM-1), cytokines and the NTPDases activity as potential influence on genotoxicity process in workers exposed occupationally to PAH. This study included 45 taxi drivers and 40 non-occupationally exposed subjects, both non smorkers. Biological monitoring was performed by quantification of urinary 1-hydroxypyrene (1-OH pyrene). The expression of ICAM-1 (CD54) in neutrophil was performed and the hydrolysis profile of the NTPDases in platelets was determined. Plasma malondialdehyde (MDA) levels, inflammatory cytokines and DNA damage (comet and micronucleus assays) were also evaluated. The results demonstrated that the 1-OH pyrene levels were significantly increased in taxi drivers (p<0.0001); were also positively correlated to neutrophil ICAM-1 expression, MDA levels and biomarkers of DNA damage. ICAM-1 expression in neutrophil was significantly elevated in taxi drivers (p<0.05), as well as MDA levels (p<0.01), being the last positively correlated with % Tail DNA and MN frequency. ATP and ADP hydrolysis was increased in taxi drivers. Pro-inflammatory markers concentrations were increased and anti-inflammatory (IL-10) was decreased in exposed group. For the comet assay and micronucleus test, increase was significant in taxi drivers, inclusive after repair enzymes. Positively correlations were found between IL-1β, IL-6, TNF-α, IFN-γ and predictors of DNA damage (%Tail DNA and MN frequency), while IL-10 is negatively correlated with the biomarkers of DNA lesion. In summary, occupational exposure to air pollution, especially to PAHs, may be related with homeostatic abnormality as potential contribute to atherosclerosis process. This study showed also that the chronic exposure to outdoor air pollution may cause DNA damage related with lipid peroxidation and inflammatory process.
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Influência do processo inflamatório sobre a genotoxicidade em expostos ocupacionalmente aos hidrocarbonetos policíclicos aromáticosBarth, Anelise January 2015 (has links)
O presente estudo teve como objetivo avaliar o perfil da molécula relacionada à inflamação (ICAM-1), citocinas e da atividade das NTPDases como potencial influência sobre a genotoxicicdade em trabalhadores expostos ocupacionalmente a HPA. Este estudo incluiu 45 taxistas e 40 indivíduos com atividades administrativas (não-expostos ocupacionalmente), ambos nãi fumantes. O monitoramento biológico foi realizado pela quantificação do 1-hidroxipireno (1-pireno OH) urinário. A expressão de ICAM-1 (CD54) em neutrófilos foi realizada por citometria de fluxo. O perfil de hidrólise das NTPDases em plaquetas foi determinada pelo método colorimétrico. Além disso, os níveis de malondialdeído no plasma (MDA), citoquinas inflamatórias (IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α e IFN-γ) e o dano ao DNA (ensaio cometa e do micronúcleo) foram também avaliados. Os resultados demonstraram que os níveis de 1-OH pireno foram significativamente aumentados nos motoristas de táxi em comparação com o grupo não exposto ocupacionamente (p <0.0001); também foi positivamente correlacionada com neutrófilos ICAM-1, níveis de MDA e biomarcadores de danos no DNA. A expressão de ICAM-1 em neutrófilos foi significativamente elevado em motoristas de táxi (p <0.05), bem como os níveis de MDA (p <0.01), sendo a última positivamente correlacionada com a % de DNA na Cauda e frequência de MN. Aumento da hidrólise de ATP e ADP forma encontrados nos taxistas. Concentrações dos marcadores pró-inflamatórios foram aumentadas e anti-inflamatórias (IL-10) diminuída no grupo exposto. Para o teste de ensaio de micronúcleos e cometa, houve aumento significativo em motoristas de táxi, inclusive depois da adição de enzimas de reparo. Correlações positivas foram encontradas entre IL-1β, IL-6, TNF-α, IFN-γ e preditores de danos no DNA (% de DNA na cauda e frequência de MN), enquanto que a IL-10 está negativamente correlacionada com os biomarcadores de lesão ao DNA. Em resumo, a exposição ocupacional à poluição do ar pode levar a anormalidade homeostática como potencial contribuição para o processo aterosclerótico. Este estudo mostrou também que a exposição crônica à poluição do ar pode causar danos no DNA relacionado com a peroxidação lipídica e processo inflamatório. / The present study aimed to evaluate the profile of inflammatory molecule (ICAM-1), cytokines and the NTPDases activity as potential influence on genotoxicity process in workers exposed occupationally to PAH. This study included 45 taxi drivers and 40 non-occupationally exposed subjects, both non smorkers. Biological monitoring was performed by quantification of urinary 1-hydroxypyrene (1-OH pyrene). The expression of ICAM-1 (CD54) in neutrophil was performed and the hydrolysis profile of the NTPDases in platelets was determined. Plasma malondialdehyde (MDA) levels, inflammatory cytokines and DNA damage (comet and micronucleus assays) were also evaluated. The results demonstrated that the 1-OH pyrene levels were significantly increased in taxi drivers (p<0.0001); were also positively correlated to neutrophil ICAM-1 expression, MDA levels and biomarkers of DNA damage. ICAM-1 expression in neutrophil was significantly elevated in taxi drivers (p<0.05), as well as MDA levels (p<0.01), being the last positively correlated with % Tail DNA and MN frequency. ATP and ADP hydrolysis was increased in taxi drivers. Pro-inflammatory markers concentrations were increased and anti-inflammatory (IL-10) was decreased in exposed group. For the comet assay and micronucleus test, increase was significant in taxi drivers, inclusive after repair enzymes. Positively correlations were found between IL-1β, IL-6, TNF-α, IFN-γ and predictors of DNA damage (%Tail DNA and MN frequency), while IL-10 is negatively correlated with the biomarkers of DNA lesion. In summary, occupational exposure to air pollution, especially to PAHs, may be related with homeostatic abnormality as potential contribute to atherosclerosis process. This study showed also that the chronic exposure to outdoor air pollution may cause DNA damage related with lipid peroxidation and inflammatory process.
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Influência do processo inflamatório sobre a genotoxicidade em expostos ocupacionalmente aos hidrocarbonetos policíclicos aromáticosBarth, Anelise January 2015 (has links)
O presente estudo teve como objetivo avaliar o perfil da molécula relacionada à inflamação (ICAM-1), citocinas e da atividade das NTPDases como potencial influência sobre a genotoxicicdade em trabalhadores expostos ocupacionalmente a HPA. Este estudo incluiu 45 taxistas e 40 indivíduos com atividades administrativas (não-expostos ocupacionalmente), ambos nãi fumantes. O monitoramento biológico foi realizado pela quantificação do 1-hidroxipireno (1-pireno OH) urinário. A expressão de ICAM-1 (CD54) em neutrófilos foi realizada por citometria de fluxo. O perfil de hidrólise das NTPDases em plaquetas foi determinada pelo método colorimétrico. Além disso, os níveis de malondialdeído no plasma (MDA), citoquinas inflamatórias (IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α e IFN-γ) e o dano ao DNA (ensaio cometa e do micronúcleo) foram também avaliados. Os resultados demonstraram que os níveis de 1-OH pireno foram significativamente aumentados nos motoristas de táxi em comparação com o grupo não exposto ocupacionamente (p <0.0001); também foi positivamente correlacionada com neutrófilos ICAM-1, níveis de MDA e biomarcadores de danos no DNA. A expressão de ICAM-1 em neutrófilos foi significativamente elevado em motoristas de táxi (p <0.05), bem como os níveis de MDA (p <0.01), sendo a última positivamente correlacionada com a % de DNA na Cauda e frequência de MN. Aumento da hidrólise de ATP e ADP forma encontrados nos taxistas. Concentrações dos marcadores pró-inflamatórios foram aumentadas e anti-inflamatórias (IL-10) diminuída no grupo exposto. Para o teste de ensaio de micronúcleos e cometa, houve aumento significativo em motoristas de táxi, inclusive depois da adição de enzimas de reparo. Correlações positivas foram encontradas entre IL-1β, IL-6, TNF-α, IFN-γ e preditores de danos no DNA (% de DNA na cauda e frequência de MN), enquanto que a IL-10 está negativamente correlacionada com os biomarcadores de lesão ao DNA. Em resumo, a exposição ocupacional à poluição do ar pode levar a anormalidade homeostática como potencial contribuição para o processo aterosclerótico. Este estudo mostrou também que a exposição crônica à poluição do ar pode causar danos no DNA relacionado com a peroxidação lipídica e processo inflamatório. / The present study aimed to evaluate the profile of inflammatory molecule (ICAM-1), cytokines and the NTPDases activity as potential influence on genotoxicity process in workers exposed occupationally to PAH. This study included 45 taxi drivers and 40 non-occupationally exposed subjects, both non smorkers. Biological monitoring was performed by quantification of urinary 1-hydroxypyrene (1-OH pyrene). The expression of ICAM-1 (CD54) in neutrophil was performed and the hydrolysis profile of the NTPDases in platelets was determined. Plasma malondialdehyde (MDA) levels, inflammatory cytokines and DNA damage (comet and micronucleus assays) were also evaluated. The results demonstrated that the 1-OH pyrene levels were significantly increased in taxi drivers (p<0.0001); were also positively correlated to neutrophil ICAM-1 expression, MDA levels and biomarkers of DNA damage. ICAM-1 expression in neutrophil was significantly elevated in taxi drivers (p<0.05), as well as MDA levels (p<0.01), being the last positively correlated with % Tail DNA and MN frequency. ATP and ADP hydrolysis was increased in taxi drivers. Pro-inflammatory markers concentrations were increased and anti-inflammatory (IL-10) was decreased in exposed group. For the comet assay and micronucleus test, increase was significant in taxi drivers, inclusive after repair enzymes. Positively correlations were found between IL-1β, IL-6, TNF-α, IFN-γ and predictors of DNA damage (%Tail DNA and MN frequency), while IL-10 is negatively correlated with the biomarkers of DNA lesion. In summary, occupational exposure to air pollution, especially to PAHs, may be related with homeostatic abnormality as potential contribute to atherosclerosis process. This study showed also that the chronic exposure to outdoor air pollution may cause DNA damage related with lipid peroxidation and inflammatory process.
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Análise comparativa das Ecto-NTPDase 1 de Homo sapiens e Schistosoma mansoni por meio de modelagem tridimensional, dinâmica molecular e docking receptor-liganteNunes, Vinicius Schmitz Pereira 07 December 2015 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-04-13T12:21:40Z
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Previous issue date: 2015-12-07 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A Esquistossomose é uma doença negligenciada causada por parasitas do gênero
Schistosoma. Segundo a Oganização Mundial da Saúde, mais de 200 milhões de pessoas no
mundo estão infectadas, sendo de 4 a 6 milhões de pessoas somente no Brasil. A principal
forma de tratamento da doença é o uso do medicamento praziquantel, porém, há relatos na
literatura de resistência do parasita ao medicamento. Tal situação levantou a necessidade
pela busca de novos alvos moleculares e novos medicamentos para o tratamento da doença.
Um grupo de proteínas apresentadas como potenciais alvos moleculares de esquistomicidas
é o das NTPDases. Estas enzimas hidrolisam nucleotídeos di e trifosfatados (e.g. ADP
e ATP) em presença de cátions bivalentes, e estão descritas em diferentes organismos.
No parasita Schistosoma mansoni foi descrita uma isoforma de NTPDase ancorada na
membrana plasmática das células do tegumento do verme adulto e conhecida como
SmATPDase1 ou Sm1. Segundo a literatura, esta isoforma é a segunda proteína mais
expressa no tegumento dos vermes adultos. Devido à localização e a importância dos
nucleotídeos di e trifosfatos na ativação hemostática e de células do sistema imunológico,
foi sugerido que a Sm1 estaria envolvida na regulação das concentrações de nucleotídeos
em torno do parasita, o que contribuiria com sua evasão. Baseado nos pressupostos acima,
tem sido proposto o uso da Sm1 como possível alvo molecular de novos esquistomicidas.
Nos mamíferos foram descritas oito isoformas de NTPDases. A isoforma 1 de humanos
(HsNTPDase1), mais conhecida como CD39, está presente nas células do endotélio dos
vasos sanguíneos, sendo responsável pela regulação das concentrações extracelulares de
ATP e ADP. No presente trabalho, apresentamos os modelos 3D da Sm1 e CD39,
construídos por meio da técnica de modelagem por homologia. Devido a semelhança
da estrutura 3D de ambos os modelos, foi necessário realizar uma análise estrutural
comparativa entre as duas enzimas, por meio de simulações de dinâmica molecular e
estudos de docking receptor-ligante. Predição de cavidades foram feitas no modelo da Sm1
a fim de detectar cavidades diferentes do sítio-ativo que pudessem ser usadas em estudos
de docking. Dessa etapa resultou a seleção de duas cavidades, o sítio-ativo e um sítio
alternativo. Em seguida foram realizadas simulações de dinâmica molecular envolvendo
os modelos da Sm1 e CD39, e os moldes PDB3ZX3 e PDB3CJA. Para cada modelo foram
feitas duas simulações, uma com a presença do ANP (análogo do ATP) no sítio-ativo e uma
na ausência do ANP. Em todas as quatro simulações os modelos estão acoplados a uma
membrana do tipo POPC, e o tempo de simulação foi de 32ns. Para os moldes o tempo de
simulação foi 40ns. As simulações mostraram que a região do sítio alternativo apresentou,
no modelo da Sm1 sem o ligante, mudanças na conformação que não foram observadas
na Sm1 com ligante e nas duas simulações envolvendo o modelo da CD39. Isso sugere
que o ligante contribui na estabilização da estrutura da Sm1 e CD39. Também foram
feitas análises de drogabilidade e de agrupamento das conformações geradas ao longo das
simulações envolvendo os modelos. Para as análises de agrupamento foi proposto o uso da
metodologia GLCM, juntamente com o algoritmo K-means. Essas análises tinham como
objetivo selecionar conformações das trajetórias que pudessem ser usadas nos estudos de
docking. Para os estudos de docking foram analisadas a afinidade de três ligantes (ANP,
ARL67153 e praziquantel) no sítio ativo e no sítio alternativo, de ambas as enzimas. Para
o sítio ativo, os melhores resultados foram obtidos com os ligantes ANP e ARL67153, em
todas as simulações. Foi observado que o ARL67153 apresentou resultados similares com
os do ANP. No sítio alternativo os melhores resultados foram obtidos com as conformações
da simulação da Sm1 sem o ANP no sítio ativo, sendo que na CD39 nenhum dos ligantes
foram atracados dentro do sítio. Com relação ao praziquantel, os melhores resultados
foram observados no sítio ativo da Sm1 e CD39. É possível concluir que o sítio alternativo
da Sm1 é uma região que pode ser usada para o atracamento de possíveis inibidores dessa
enzima. / Schistosomiasis is a neglected disease caused by parasites of the genus Schistosoma.
According to the World Health Organization, over 200 million people worldwide were
infected, and 4 to 6 million people only in Brazil. The main treatment is the use of the drug
praziquantel, but there are reports in the literature suggesting the parasite’s resistance
to praziquantel. This situation raised the need for search new molecular targets and new
drugs for treating this disease. A group of proteins as potential targets is NTPDase. These
enzymes hydrolyse nucleotides (e.g., ADP and ATP) in the presence of bivalent cations,
and they are described in different organisms. In the parasite Schistosoma mansoni, an
isoform of NTPDase„ named SmATPDase1 or Sm1, was described as a protein anchored
in the plasma membrane of cells in the seed coat of the adult worm. According to the
literature, this isoform is the most expressed enzyme in the tegument of adult worms.
Due to the location and importance of nucleotide triphosphates in the hemostatic and
activation of immune cells, Sm1 has been suggested to be involved in the regulation of
nucleotide concentrations around the parasite, which could be a mechanism of immune
evasion in schistosomiasis. Based on the above assumptions, it has been proposed the
use of Sm1 as a possible target for new schistosomicide drugs. In mammals have been
described eight isoforms. Isoform 1 of human NTPDase (HsNTPDase1), also known as
CD39, is present in the endothelial cells of blood vessels, and it is responsible for the
regulation of extracellular concentrations of ATP and ADP. In this paper, we present
3D models of Sm1 and CD39, constructed by homology modeling technique. Due to the
similarity of 3D structures of both models, it was necessary to perform a comparative
structural analysis of both enzymes by molecular dynamics simulations and and receptorligand
docking. Cavities prediction were made in Sm1’s model and two cavities were
selected, the active site and an alternative binding site proposed in this work. After,
it was performed molecular dynamics simulations involving models of Sm1 and CD39,
and PDB3ZX3 and PDB3CJA templates. Two simulations were performed for each
model, one in the presence of ANP (ATP analog) in the active-site and other in the
absence. In models’ simulations, structures were coupled to a POPC membrane, and the
simulation time was 32ns. Simulation time for templates was 40ns. Simulations showed
that the alternative site in Sm1 without ANP presented conformational changes which
were not observed in simulations of CD39 and Sm1 with ANP. This suggests that the
presence of ligand in the active site contributes in stabilizing the structure of Sm1 and
CD39. Druggability and clustering analysis were performed with conformations generated
through simulations. In this work, we proposed the use of GLCM methodology with Kmeans
algorithm for clustering analysis, aiming to select conformations from trajectories
that could be used in receptor-ligand docking. We analyzed the affinity of three ligands
(ANP, ARL67153 and praziquantel) in the active site and in the alternative site of Sm1 and
CD39 enzymes. The best results for active site were obtained with ANP and ARL67153
ligands, in all simulations. For alternative site, the best results were obtained with
conformations from the simulation of Sm1 without ANP in the active site. For CD39’s
simulations, none of the ligands were docked within the cavity of alternative site. With
regard to praziquantel, the best results were observed in the active site of Sm1 and CD39.
It is possible to conclude that the alternative site of Sm1 is a region which can be used
for docking of possible inhibitors of this enzyme.
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