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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79104
Type: | Tese |
Title: | Enzymatic and structural studies of peruvianin-I: the first germin-like protein with proteolytic activity |
Title in English: | Enzymatic and structural studies of peruvianin-I: the first germin-like protein with proteolytic activity |
Authors: | Cruz, Wallace Teixeira da |
Advisor: | Freitas, Cleverson Diniz Teixeira de |
Keywords in Brazilian Portuguese : | Laticíferos;Proteína semelhante à germina;Estrutura Cristalina |
Keywords in English : | Laticifer;Germin-like protein;Crystal Structure |
Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA |
Issue Date: | 2019 |
Citation: | CRUZ, Wallace Teixeira da. Enzymatic and structural studies of peruvianin-I: the first germin-like protein with proteolytic activity. 2019. 115 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | A proteína semelhante à germina (GLP) purificada de Thevetia peruviana, Peruvianina-I, é a única descrita como possuindo atividade proteolítica. Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar as características estruturais responsáveis pela sua atividade enzimática. Embora a sequência de aminoácidos da Peruvianina-I apresentasse alta identidade com outras GLPs, ela exibiu mutações pontuais, responsáveis pela ausência da atividade de oxalato oxidase. A análise filogenética mostrou que a Peruvianina-I não pertence a nenhuma classificação de subfamílias GLP. Além disso, a Peruvianina-I contém uma tríade catalítica encontrada em todas as peptidases cisteínicas vegetais. Simulações de acoplamento molecular confirmaram o papel da tríade catalítica na sua atividade proteolítica. Ensaios de dicroísmo circular de radiação síncrotron confirmaram que a Peruvianina-I era estável em pH variando de 5,0 a 8,0 e que apresentava alterações estruturais significativas apenas acima de 60 °C. A adição de iodoacetamida causou alterações na sua conformação nativa, mas apenas um leve efeito foi observado após a adição de um agente redutor. A estrutura cristalina de raios X da Peruvianina-I foi resolvida para uma resolução nominal de 2,15 Å. A estrutura geral da peruvianina-I mostra um arranjo composto por monômeros presos em um homohexâmero (um trímero de dímeros). Os monômeros de peruvianina-I adotam a dobra típica do barril β das proteínas semelhantes a Germina (GLPs). Ao contrário das Germins e GLPs, o Peruviana-I não apresenta íons dentro dos monômeros. Nossos resultados mostraram através do mapa de densidade eletrônica a presença de dois sítios de ligação de glicanos localizados em ASN55 e ASN144. Este estudo relata uma proteína incomum com estrutura semelhante a um germe, sem atividade típica de oxalato oxidase. Em vez disso, a atividade proteolítica observada sugere que a proteína é uma peptidase cisteínica. Detalhes do sítio ativo foram usados para apresentar e discutir um mecanismo de ação plausível para a Peruvianina-I. Essas peculiaridades estruturais fazem da Peruvianina I um modelo interessante para maior compreensão da ação dos fluidos laticíferos na defesa das plantas. |
Abstract: | The germin-like protein (GLP) purified from Thevetia peruviana, Peruvianin-I, is the only one described as having proteolytic activity. Therefore, the goal of this study was to investigate the structural features responsible for its enzymatic activity. Although the amino acid sequence of Peruvianin-I showed high identity with other GLPs, it exhibited punctual mutations, which were responsible for the absence of oxalate oxidase activity. The phylogenetic analysis showed that Peruvianin-I does not belong to any classification of GLP subfamilies. Moreover, Peruvianin-I contains a catalytic triad found in all plant cysteine peptidases. Molecular docking simulations confirmed the role of the catalytic triad in its proteolytic activity. Synchrotron radiation circular dichroism assays confirmed that Peruvianin-I was stable at pH ranging from 5.0 to 8.0 and that it presented significant structural changes only above 60 °C. The addition of iodoacetamide caused changes in its native conformation, but only a slight effect was observed after adding a reducing agent. The x-ray crystal structure of Peruvianin-I was solved to a nominal resolution of 2.15 Å. The overall structure of peruvianin-I shows an arrangement composed by monomers locked into a homohexamer (a trimer of dimers). The peruvianin-I monomers adopts the typical β-barrel fold of the Germin-like proteins (GLPs). In contrast to Germins and GLPs, Peruvian-I does not present ions inside the monomers. Our results showed through of electron density map the presence of two glycan-binding sites located at ASN55 and ASN144. This study reports an unusual protein with germin-like structure, lacking typical oxalate oxidase activity. Instead, the proteolytic activity observed suggests that the protein is a cysteine peptidase. Details of the active site were used to present and discuss a plausible mechanism of action for Peruvianin-I. These structural peculiarities make Peruvianin-I an interesting model for further understanding of the action of laticifer fluids in plant defense. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79104 |
Author's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/9023405137446037 |
Advisor's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/3427885672312583 |
Access Rights: | Acesso Aberto |
Appears in Collections: | DBBM - Teses defendidas na UFC |
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