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Tipo: Tese
Título: In silico molecular characterization of cholesterol binding to species-specific and non-specific albumins and their effects on in vitro quality parameters of ram spermatozoa
Título(s) alternativo(s): Caracterização molecular in sílico da ligação do colesterol a albuminas espécie-específica e não espécies-específicas e seus efeitos sobre parâmetros de qualidade in vitro de espermatozoides de carneiro
Título em inglês: In silico molecular characterization of cholesterol binding to species-specific and non-specific albumins and their effects on in vitro quality parameters of ram spermatozoa
Autor(es): Pessoa, Eduardo Rodrigues
Orientador: Moura, Arlindo de Alencar Araripe Noronha
Coorientador: Guerreiro, Denise Damasceno
Palavras-chave em português: Capacitação espermática;Colesterol;Albumina sérica;Espermatozoides ovinos;Análise in silico
Palavras-chave em inglês: Sperm capacitation;Cholesterol;Serum albumin;Ram spermatozoa;In silico analysis
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ZOOTECNIA
Data do documento: 2025
Citação: PESSOA, Eduardo Rodrigues. In silico molecular characterization of cholesterol binding to species-specific and non-specific albumins and their effects on in vitro quality parameters of ram spermatozoa. 2025. Tese (Doutorado em Zootecnia) – Programa de Pós-Graduação em Zootecnia, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: No presente estudo, as interações do colesterol (CHOL) com as albuminas bovina (BSA), humana (HSA), ovina (OSA) e caprina (CSA) foram analisadas por meio de abordagens in silico (docking, dinâmica molecular e cálculos de bioquímica quântica). Um experimento sequencial in vitro avaliou os efeitos de albuminas espécie-específica (OSA) e não espécie-específicas (BSA, HSA e CSA) sobre espermatozoides de carneiro. Nesse caso, o sêmen coletado de 10 carneiros foi misturado ao diluente, alíquotas foram submetidas ao resfriamento por 3 horas (15 °C) e 24 horas (5 °C) e incubadas com meio TALP e BSA, HSA, OSA ou CSA (5 mg/mL). De modo geral, a OSA combinou poses energeticamente favoráveis com complexos estáveis para interação com CHOL, especialmente nos sítios FA1–FA9 e FA1. O sítio FA1 esteve presente em três das quatro albuminas, reforçando sua relevância como sítio de ligação a CHOL. Embora o docking tenha classificado a HSA em primeiro lugar e as simulações de dinâmica molecular tenham destacado a rigidez da CSA nos sítios FA6/NS5, a OSA apresentou interação com CHOL mais consistente após as avaliações por todos os métodos. Em amostras resfriadas por 3 horas, a OSA reduziu a motilidade espermática total (44 ± 2,4 %; p < 0,05) em comparação aos grupos controle, BSA, HSA e CSA (76,1 ± 3,8; 81,3 ± 4,1; 72,8 ± 3,4 e 70,3 ± 4,2 %). A OSA reduziu a viabilidade espermática (28,8 ± 5,3 %; p < 0,05) em comparação ao controle (50,1 ± 4,2 %), com valores intermediários nos grupos BSA, HSA e CSA. Apoptose e funcionalidade mitocondrial não foram afetadas pelos tratamentos. A proporção de espermatozoides com reação acrossomal foi maior na OSA (40,2 ± 3,5 %; p < 0,05) em comparação ao controle e BSA (24,4 ± 1,6 e 23,5 ± 1,4 %), com HSA e CSA apresentando resultados intermediários. Em amostras resfriadas por 24 horas, a OSA reduziu a motilidade (48,8 ± 3,8 %; p < 0,05) em comparação à BSA (72,2 ± 4,5 %) e diminuiu a viabilidade (21,9 ± 1,6 %; p < 0,05) em relação ao controle e à BSA (40,3 ± 2,4 %), enquanto HSA e CSA mostraram valores intermediários. A apoptose foi maior com OSA, e a funcionalidade mitocondrial foi favorecida por BSA e HSA em comparação à OSA. Os tratamentos com HSA e OSA apresentaram maiores taxas de reação acrossomal (35,1 ± 2,3 e 30,8 ± 1,4 %; p < 0,05) do que o controle (19,2 ± 4,2 %), enquanto BSA e CSA mostraram resultados intermediários. Assim, as alterações relacionadas à capacitação foram mais pronunciadas com a albumina espécie-específica, parcialmente explicadas por ligações OSA–CHOL energeticamente favoráveis (demonstradas nas análises in silico). Os efeitos significativos da OSA sobre a reação acrossomal comprometeram a motilidade, a viabilidade e a funcionalidade mitocondrial, especialmente após resfriamento prolongado. No modelo ovino, a OSA representa uma alternativa promissora à BSA em sistemas de capacitação. Contudo, concentrações de OSA e parâmetros de incubação precisam ser otimizados para equilibrar a indução da capacitação com a preservação espermática.
Abstract: In the present study, the interactions of cholesterol (CHOL) with bovine (BSA), human (HSA), ovine (OSA) and caprine (CSA) albumins were analyzed using in silico approaches (docking, molecular dynamics, and quantum biochemical calculations). A sequential, in vitro experiment evaluated the effects of species-specific (OSA) and non-species-specific (BSA, HSA and CSA) albumins on ram sperm. In this case, semen collected from 10 rams were mixed with extender, aliquots were subjected to cooling for 3 (15 °C) and 24 hours (5 °C), and incubated with TALP medium and BSA, HSA, OSA or CSA (5 mg/mL). Overall, OSA combines energetically favorable poses with stable complexes for CHOL interaction, especially at FA1-FA9 and FA1 sites. FA1 was present in three of the four albumins, supporting its relevance as a CHOL binding site. Although molecular docking ranked HSA highest and molecular dynamics simulations highlighted CSA’s rigidity at FA6/NS5 sites, OSA was a more consistent CHOL binder after evaluations with all methods. In 3-hour cooled samples, OSA decreased total sperm motility (44 ± 2.4 %; p < 0.05) compared to the control, BSA, HSA, and CSA groups (76.1 ± 3.8, 81.3 ± 4.1, 72.8 ± 3.4, and 70.3 ± 4.2 %). OSA reduced sperm viability (28.8 ± 5.3 %; p < 0.05) compared to control (50.1 ± 4.2 %), with intermediate values in BSA, HSA, and CSA groups. Apoptosis or mitochondrial functionality were not affected by treatments. Acrosome-reacted spermatozoa were higher in OSA (40.2 ± 3.5 %; p < 0.05) compared to control and BSA (24.4 ± 1.6 and 23.5 ± 1.4 %), with HSA and CSA showing intermediate results. In 24-hour cooled samples, OSA reduced sperm motility (48.8 ± 3.8 %; p < 0.05) in comparison with BSA (72.2 ± 4.5 %). OSA decreased sperm viability (21.9 ± 1.6 %; p < 0.05) compared to control and BSA (40.3 ± 2.4 %), while HSA and CSA groups had intermediate values. Apoptosis was higher in OSA and mitochondrial functionality was enhanced by BSA and HSA compared to OSA. Treatments with HSA and OSA had greater acrosome reaction rates in ram spermatozoa (35.1 ± 2.3 and 30.8 ± 1.4 %; p < 0.05) than in control (19.2 ± 4.2 %), while BSA and CSA showed intermediate results. Thus, capacitation-related changes were pronounced with species-specific albumin, partially explained by energetically favorable OSA–CHOL binding (shown by in silico analyses). OSA significant effects on sperm acrosome reaction compromised sperm motility, viability and mitochondrial function, especially after prolonged cooling. Within the ovine model, OSA represents a promising alternative to BSA in capacitation systems. However, OSA concentrations and incubation parameters need to be optimized to balance capacitation induction with sperm preservation
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84652
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0002-4686-6067
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/3837135798858179
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/7244663767446774
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/9243506998427660
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:PPGZO - Teses defendidas na UFC

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