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Tipo: Tese
Título: Análises estruturais de duas lectinas do gênero Centrolobium por cristalografia raio X e bioinformática
Autor(es): Lima, Francisco Edilcarlos de Oliveira
Orientador: Nascimento, Kyria Santiago do
Coorientador: Pinto Junior, Vanir Reis
Palavras-chave em português: CML;CTL;Estrutura tridimensional;Glicanos;Docking molecular
Palavras-chave em inglês: CML;CTL;Three-dimensional structure;Glycans;Molecular docking
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Data do documento: 2023
Citação: LIMA, Francisco Edilcarlos de Oliveira. Análises estruturais de duas lectinas do gênero Centrolobium por cristalografia raio X e bioinformática. 2023. Tese (Doutorado em Biotecnologia) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: As lectinas, um grupo heterogêneo de proteínas que podem se ligar especificamente a açúcares livres ou glicanos de maneira reversível, podendo exercer diversas funções. Elas estão distribuídas na natureza e são amplamente exploradas por sua especificidade a carboidratos específicos, os quais se relacionam à comunicação celular. Além disso, existe potencial biotecnológico graças às atividades biológicas observadas nessas proteínas. Dentre elas, é possível destacar as lectinas da tribo Dalbergieae (família Leguminosae, subfamília Papilionoideae), como as lectinas de Centrolobium microchaete (CML) e de Centrolobium tomentosum (CTL). No entanto, embora existam dados de biologia estrutural de ambas lectinas, a estrutura terciária de CML de forma experimental e a análise de comparação a interação entre CML e CTL com carboidratos por bioinformática ainda não foram relatados. Assim, o trabalho objetiva cristalizar e determinar a estrutura cristalográfica da CML, e analisar a interação da CTM e CML com carboidratos por bioinformática. Para isso, ambas lectinas foram purificadas por cromatografia de afinidade, concentradas e avaliadas quanto ao grau de pureza. Depois, foram realizados ensaios de cristalização, otimização das condições de cristalização e obtenção da estrutura terciária após o processamento dos dados de cristalografia de raios X provenientes do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) em Campinas-SP. Posteriormente, após a integração, escalonamento e correção dos dados, além do refinamento com ligantes, essas estruturas foram objetos de experimentos in silico por dinâmica molecular. Como resultados, foi possível a obtenção da estrutura terciária de CML por dados experimentais, com caracterização do CRD com metil-manose-1,3-α-D-manose (MDM) e análise das interações dos resíduos de CML e CTL com MDM por dinâmica molecular numa trajetória de 200 ns. Por fim, os dados mostraram que essas lectinas, apesar de específicas à manose, possuir semelhanças estruturais e conservação de diversas regiões do monômero, como domínio de reconhecimento a carboidrato (CRD) e sítio de ligação à metais (MBS), comportam-se diferentes sem e com o ligante por dinâmica molecular, envolvendo variações de interações polares e apolares. Por esse viés, os resultados contribuirão para a área da lectinologia, especialmente com dados estruturais de CML e resultados instigantes sobre as simulações de dinâmica molecular das lectinas com e sem ligantes.
Abstract: Lectins, a heterogeneous group of proteins that can bind specifically to free sugars or glycans in a reversible manner, may serve several functions. They are distributed in nature and are widely exploited for their specificity to specific carbohydrates, which are related to cell communication. Furthermore, there is biotechnological potential thanks to the biological activities observed in these proteins. Among them, it is possible to highlight the lectins of the Dalbergieae tribe (Leguminosae family, Papilionoideae subfamily), such as Centrolobium microchaete (CML) and Centrolobium tomentosum (CTL) lectins. However, although there are data on the structural biology of both lectins, the tertiary structure of CML experimentally and the comparison analysis of the interaction between CML and CTL with carbohydrates by bioinformatics have not yet been reported. Thus, the work aims to crystallize and determine the crystallographic structure of CML, and to analyze the interaction of CTM and CML with carbohydrates by bioinformatics. For this, both lectins were purified by affinity chromatography, concentrated and evaluated for purity. Afterwards, crystallization tests were carried out, optimization of the crystallization conditions and obtaining of the tertiary structure after processing the X-ray crystallography data from the National Synchrotron Light Laboratory (LNLS) in Campinas-SP. Subsequently, after data integration, scaling and correction, in addition to refinement with ligands, these structures were the object of in silico experiments using molecular dynamics. As a result, it was possible to obtain the tertiary structure of CML by experimental data, with characterization of the CRD with methyl-mannose-1,3-α-D-mannose (MDM) and analysis of the interactions of CML and CTL residues with MDM by molecular dynamics on a trajectory of 200 ns. Finally, the data showed that these lectins, although specific to mannose, have structural similarities and conservation of several regions of the monomer, such as carbohydrate recognition domain (CRD) and metal binding site (MBS), behave differently without and with the ligand by molecular dynamics, involving variations of polar and non-polar interactions. By this bias, the results will contribute to the field of lectinology, especially with CML structural data and intriguing results on molecular dynamics simulations of lectins with and without ligands. By this bias, the results will contribute to the field of lectinology, especially with CML structural data and intriguing results on molecular dynamics simulations of lectins with and without ligands.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77162
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0005-0861-866X
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/7739807689530330
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-2220-4552
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/4999713109630711
ORCID do Coorientador: https://orcid.org/0000-0002-9279-5298
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/4181697997790568
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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