VIEIRA NETO, Antonio Eufrásio. Caracterização estrutural da frutalina, uma lectina α-D-Galactose ligante de sementes de Artocarpus incisa e análise das suas bases moleculares de ligação a D-galactose. 2015. 88 f. Dissertação (mestrado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-03-22T17:47:01Z
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Previous issue date: 2016 / Lectins are proteins containing at least one non-catalytic domain that allows them to recognize and selectively bind a reversible specific glycans. Frutalin is a lectin obtained from Artocarpus incisa seeds, popularly known as breadfruit. The isolation was performed by affinity chromatography on column of Agarose-D-Galactose and their characterization shows that frutalin is a glycoprotein mainly α-D-galactose ligand, because it also recognizes epimers of α-D-mannose. It has 2.1% of carbohydrates and presents, in its SDS-PAGE profile, two protein bands with apparent molecular masses of 12 and 15 kDa, with an oligomeric protein, lying as tetramer only in alkaline pH, with apparent molecular mass of 60 kDa. Several masses around 16 kDa was observed in deconvoluted spectra in Mass Spectrometry, which confirms the presence of isoforms. This work shows the crystallization and analysis of data obtained by x-ray diffraction to determine the three-dimensional structure of this lectin, and that were performed crystallization trials of frutalin isolated from the mature seeds in the presence of ligand (D-galactose) and the way apo (no binders). The frutalin crystals have grown primarily in wells of pH 8.5 containing PEG as precipitant and ethylene glycol and the best crystals appeared after one week of maturation being diffracted to a maximum resolution of 1.81 Å. The best solution, for the space group, considering axes and planes of symmetry, has been obtained for the I2 space group, with the construction of an Rfactor of 38.6% and LLG = 19.9. The structure of frutalin presents in each monomeric unit, a symmetrical β-prism with three groups of four beta strands each. The carbohydrate recognition site is similar to the jacalin, and involves the N-terminus of the α chain, showing, in the region, a characteristic folding of the Moraceae family. The frutalin binding site cavity is near the N-terminus of the α chain formed by four key residues Gly25, Tyr146, Asp149, and Trp147. The bases of interaction with the binder are related to the number of interactions occurring between the C1 hydroxyl and Tyr146 residue, C3 hydroxyl and Gly25 residue, C4 hydroxyl and Asp149/Gly25 residues, and C6 hydroxyl and Tyr146/Trp147/Asp149 residues. Some hydroxyls of α-D-galactose also utilize interactions called structural waters, to seek stability in the carbohydrate recognition site. The large number of interactions agrees with the high affinity that frutalin has with galactose and its great capacity for agglutination, in addition to providing an analysis of the dimensions of the lectin in relation to the binder, which may justify the preference that frutalin tends to present by higher molecular weight glycoconjugates, and that happens due to the most fitting, and the greatest number of chemical interactions among a larger glycoconjugate. / As lectinas são proteínas que contêm pelo menos um domínio não catalítico que lhes permite reconhecer seletivamente e se ligar de uma forma reversível a glicanos específicos. A Frutalina é uma lectina obtida a partir das sementes de Artocarpus incisa, conhecida popularmente como fruta-pão. O isolamento foi realizado por cromatografia de afinidade em coluna de Agarose-D-Galactose e sua caracterização demonstrou que a Frutalina é uma glicoproteína, principalmente α-D-galactose ligante, mas que também reconhece α-D-Manose. Possui 2,1% de carboidratos e apresenta, em seu perfil de SDS-PAGE, duas bandas protéicas com massas moleculares aparentes de 12 e 15 kDa, sendo uma proteína oligomérica, encontrando-se como tetrâmero apenas em pH alcalino, com massa molecular aparente de 60 kDa. Massas diversas em torno de 16 kDa foram observadas nos espectros deconvoluídos em espectrometria de massas, o que corrobora a presença de isoformas. Este trabalho mostra a cristalização e análises dos dados obtidos por difração de raios-x para determinação da estrutura tridimensional desta lectina, e para isso foram realizados ensaios de cristalização da Frutalina isolada a partir das sementes maduras, na presença do ligante (α-D-galactose) e na sua forma apo (sem ligantes). Os cristais de Frutalina cresceram principalmente em poços de pH 8,5 contendo PEG como precipitante e etileno-glicol e os melhores cristais apareceram após uma semana de maturação, sendo difratados a uma resolução máxima de 1,81 Å. A melhor solução para o grupo espacial, considerando eixos e planos de simetria, foi obtida para o grupo espacial I2 com a obtenção de um Rfactor de 38,6% e LLG de 19,9. A estrutura da Frutalina apresenta, em cada unidade monomérica, um β prisma simétrico, com três grupos de 4 folhas beta, cada. O sítio de reconhecimento a carboidratos, é semelhante ao da Jacalina, e envolve o N-terminal da cadeia α, demonstrando, na região, um enovelamento característico de lectinas da família Moraceae. O sítio de ligação da Frutalina consiste numa cavidade próxima ao N-terminal da cadeia α, formada por quatro resíduos-chave: Gly25, Tyr146, Trp147 e Asp149. As bases de interação com o ligante são relacionadas ao número de interações, que ocorrem entre a hidroxila do C1 e o resíduo Tyr146, a hidroxila do C3 e o resíduo Gly25, a hidroxila do C4 e os resíduos de Gly25 e Asp149 e a hidroxila do carbono 6 aos resíduos Tyr146, Trp147 e Asp149. Algumas hidroxilas da α-D-Galactose também utilizam de interações com moléculas de água estruturais, para buscar estabilidade no sítio de reconhecimento a carboidratos. O grande número de interações corrobora com a grande afinidade que a Frutalina têm a galactose e à sua grande capacidade de aglutinação, além de proporcionar uma análise das dimensões da lectina em relação ao ligante, onde se visualiza que o sitio de ligação é muito maior que o açúcar, o que pode justificar a preferência que a Frutalina costuma apresentar por glicoconjugados de maior massa molecular, proporcionando maior encaixe, e maior número de interações químicas entre um glicoconjugado maior.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/16474 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Vieira Neto, Antonio Eufrásio |
| Contributors | Moreira, Renato de Azevedo |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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