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Type: Dissertação
Title: Estudos espectroscópicos e cromatográficos da proteína recombinante DevS do Mycobacterium tuberculosis
Title in English: Spectroscopic and chromatographic studies of the recombinant protein DevS from Mycobacterium tuberculosis
Authors: Lobão, Josiane Bezerra da Silva
Advisor: Sousa, Eduardo Henrique Silva de
Keywords: Heme proteína sensora;Transdução de sinal;Tuberculose;DevS
Issue Date: 2018
Citation: LOBÃO, Josiane Bezerra da Silva. Estudos espectroscópicos e cromatográficos da proteína recombinante DevS do Mycobacterium tuberculosis. 2018. 74 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Brazilian Portuguese: A heme proteína sensora DevS está diretamente envolvida no processo de dormência do Mycobacterium tuberculosis, o qual está associado a sua persistência na população. Entender o funcionamento desse sensor chave se mostra fundamental para o planejamento de novos agentes terapêuticos. Neste trabalho foi produzida e purificada a proteína DevS recombinante, tendo sido realizados estudos espectroscópicos (UV-vis, fluorescência e dicroismo circular) e cromatográficos (filtração em gel). Espectroscopia eletrônica no UV-vis foi empregada para avaliar a estabilidade do domínio heme frente a agentes desnaturantes, tendo sido possível obter parâmetros físico-químicos que mostraram ser este domínio mais estável frente à ureia que a cloridrato de guanidínio, e ainda mais estável na forma oxi-DevS (FeII-O2), inativa, que na carboxi-DevS(FeII-CO), ativa. Estudos de fluorescência mostraram que há alteração do microambiente dos triptofanos quando DevS alterou-se da forma inativa para ativa. Adicionalmente, com uso da sonda fluorescente Bis-ANS foi possível medir de forma indireta a afinidade de metais divalentes tais como Mg2+, Ca2+, Mn2+ e Zn2+, que tem papel importante para o funcionamento da atividade histidina quinase. Curiosamente, essas afinidades não se alteraram quando a enzima fora ativada, indicando não há afinidade aos metais envolvida na transdução de sinal. As medidas de dicroísmo circular, nas formas ativa, FeII deoxi, e inativa, FeII-O2, mostraram que não há alteração de suas estruturas secundárias, que é composta, majoritariamente, por α-hélices. Todavia, na região do UV próximo na forma ligada ao oxigênio há alterações expressivas dos resíduos aromáticos em consistência com as medidas de fluorescência. Não menos relevante, o CD da região do grupo heme mostrou que não há alterações na orientação dos propionatos e vinilas entre as formas ativas e inativas, diferentemente do que fora observado para proteínas análogas como a FixL. Estudos cromatográficos, empregando coluna de filtração em gel analítica, mostraram que a proteína DevS encontra-se em três estados oligoméricos, dímero, tetrâmero e octâmero, não relatado para proteínas análogas. Surpreendentemente, as formas ativas desta proteína exibiram majoritariamente a forma octamérica, enquanto as inativas favorecem aos estados tetraméricos e diméricos. Estas mudanças de oligomerização ocorrem rapidamente e reversivelmente, desvendando assim a forma de transdução de sinal deste sensor.
Abstract: DevS is a heme-based sensor protein directly involved in the dormancy process in Mycobacterium tuberculosis (Mtb). This phenomenons is associated to persistence of Mtb around the World. A better understanding of how this sensor works is key to the develop new therapeutic approaches. Here, recombinant DevS was expressed, purified and investigated by spectroscopic (UV-vis, fluorescence and CD) and chromatographic (gel filtration) techniques. Electronic spectroscopy was employed to evaluate the stability of the heme domain toward chemical denaturation. Guanidinium chloride was much more efficient than urea, whereas oxy-DevS (FeII-O2), an inactive form, was also more stable than carboxy-DevS(FeII-CO), active form. That might be due to hydrogen bonding taking place with oxygen. Fluorescence studies showed tryptophans emission was sensitive tochenges from active to inactive state. Interestingly, bis-ANS, used as a fluorescent probe, showed a indirect response to divalent metals enabling measurement of dissociation constants for Mg2+, Ca2+, Mn2+ e Zn2+. These metals have key role in the histidine kinase activity, however, there was no change in their affinities either in active or inactive states suggesting their binding is not involved in signal transduction. Circular dichroism measurements for active, FeII deoxy, and inactive forms, FeII-O2, showed no changes in the secundary structures, found mainly as α helix. However, CD in the near-UV for oxy-DevS showed significative changes at the aromatic residues in support to tryptophan fluorescence data. Nonetheless, CD of the heme in the visible showed there is no change in the conformation of propionate and vinyl, in contrast to the analogous heme-based sensor FixL. Analytical gel filtration data showed DevS is found as a mixture of octamer, tetramer and dimers, which was not reported before for any similar protein. Remarkably, all active forms of DevS favored octamers, while the inactive form to tetramers and dimers. This fast and reversible switch on the oligomerization states of DevS unraveled its mechanism of signal transduction, which might be employed also by other analogous systems.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/35310
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