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Type: TCC
Title: Simulação computacional da interação da lectina de floema de Cucurbita maxima D com quito-oligossacarídeos
Title in English: Computational simulation of the interaction of Cucurbita maxima D phloema lectin with chito-oligossacarids
Authors: Amorim, Leonardo Andrade Abreu de
Advisor: Rocha, Bruno Anderson Matias da
Keywords in Brazilian Portuguese : Dinâmica molecular;Quitina;Proteína de floema
Keywords in English : Molecular dynamics;Chitin;Phloem protein
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Issue Date: 2023
Citation: AMORIM, Leonardo Andrade Abreu de. Simulação computacional da interação da lectina de floema de Cucurbita maxima D com quito-oligossacarídeos. 2025. 61 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Biotecnologia) — Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: Lectinas são proteínas de origem não-imune que estão ubiquamente presentes na natureza e possuem a capacidade de se ligar específica e reversivelmente a carboidratos, o que lhes confere diversas atividades biológicas, dentre elas: aglutinação celular e efeitos antineoplásicos. Dentre esta classe de proteínas, as lectinas de floema de Cucurbitaceae se inserem como proteínas vitais no mecanismo de defesa das plantas a pragas e patógenos, uma vez que possuem sítios de reconhecimento a quitina, carboidrato presente na parede celular de fungos e exoesqueleto de artrópodes. Seu mecanismo de interação não é bem caracterizado devido a escassez de estruturas resolvidas desta família de proteínas, sendo uma delas a lectina de floema de Cucurbita maxima (PPL), uma proteína homodimérica, de 218 aminoácidos e 24 kDa por monômero. O seguinte estudo teve como objetivo predizer o mecanismo de interação da PPL com quito-oligossacarídeos. A estrutura tridimensional da PPL foi obtida pelo AlphaFold2, enquanto as estruturas dos carboidratos foram obtidas pela plataforma Charmm-GUI. As moléculas (proteína e ligantes) foram preparadas para a ancoragem molecular pelo AutoDockTools, enquanto as simulações foram feitas no software AutoDock Vina. O preparo dos arquivos para as simulações de dinâmica molecular foi feito utilizando o CHARMM-GUI e o campo de força utilizado foi o CHARMM-36m. As dinâmicas foram feitas utilizando o GROMACS, nas quais os sistemas consistiam em proteína isolada em caixa d’água e em complexo com GlcNAc1,3,6, seguindo as etapas de minimização, termalização e produção de trajetória. As ancoragens moleculares mostraram interações que estavam de acordo com os sítios de interação a carboidratos presentes em proteínas homólogas à PPL. As interações com carboidratos se deram principalmente por interações de Van der Waals e ligações de hidrogênio. Análises de RMSD da dinâmica molecular mostraram que a PPL é estável em um sistema sem interação, porém possui grande variação na região N-terminal. Em interação, a PPL possui maior afinidade a quitohexose. Análises de RMSD dos complexos mostraram que interações com a quitohexose causaram mudanças conformacionais na PPL. Análises de PII mostraram que os resíduos Ser-77 e Asp-83 possuem alta afinidade a carboidratos, sugerindo que a participação destes resíduos de aminoácidos pode compor o sítio de reconhecimento a carboidratos da PPL. Desta forma, dinâmicas moleculares mais longas e com os carboidratos restantes faz-se necessárias para uma maior compreensão do perfil de interação a carboidratos da PPL.
Abstract: Lectins are proteins of non-immune origin that are ubiquitously present in nature and have the ability to bind specifically and reversibly to carbohydrates, which gives them various biological activities, including cell agglutination and antineoplastic effects. Among this class of proteins, phloem lectins from Cucurbitaceae are vital proteins in the plant's defense mechanism against pests and pathogens, since they have recognition sites for chitin, a carbohydrate found in the cell wall of fungi and the exoskeleton of arthropods. Their mechanism of interaction is not well characterized due to the scarcity of solved structures of this family of proteins, one of which is the Cucurbita maxima phloem lectin (PPL), a homodimeric protein with 218 amino acids and 24 kDa per monomer. The following study aimed to predict the mechanism of interaction of PPL with chito-oligosaccharides. The threedimensional structure of PPL was obtained using AlphaFold2, while the structures of the carbohydrates were obtained using the Charmm-GUI platform. The molecules (protein and ligands) were prepared for molecular docking using AutoDockTools, while the simulations were carried out using the AutoDock Vina software. The files for the molecular dynamics simulations were prepared using CHARMM-GUI and the force field used was CHARMM-36m. The dynamics were carried out using GROMACS, in which the systems consisted of an isolated protein in a water tank and a complex with GlcNAc1,3,6, following the steps of minimization, thermalization and trajectory production. The molecular anchors showed interactions that were in line with the carbohydrate interaction sites present in proteins homologous to PPL. The interactions with carbohydrates were mainly Van der Waals interactions and hydrogen bonds. RMSD analyses of molecular dynamics showed that PPL is stable in a noninteracting system, but has great variation in the N-terminal region. When interacting, PPL has a greater affinity for chitohexose. RMSD analyses of the complexes showed that interactions with chitohexose caused conformational changes in PPL. PII analysis showed that residues Ser-77 and Asp-83 have a high affinity for carbohydrates, suggesting that the participation of these amino acid residues may make up the PPL's carbohydrate recognition site. Thus, longer molecular dynamics with the remaining carbohydrates are necessary for a better understanding of PPL's carbohydrate interaction profile.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83568
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/0566811398567225
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7157-0321
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/8248342079629374
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:BIOTECNOLOGIA - Monografias

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