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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.17.2015.tde-28072015-113748
Documento
Autor
Nome completo
Érico Torrieri
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2015
Orientador
Banca examinadora
Giuliatti, Silvana (Presidente)
Payno, Sheila Miranda
Ramos, Ester Silveira
Título em português
Análise Estrutural de Mutações na Enzima GALNS associadas à Mucopolissacaridose IVA utilizando a Técnica de Modelagem Comparativa
Palavras-chave em português
GALNS
Modelagem por homologia
MPS IVA
Mutações missense
Resumo em português
As Mucopolissacaridoses (MPS) são um grupo de doenças de armazenamento lisossômico causadas por deficiência de enzimas que catalisam a degradação gradual das glicosaminoglicanas (GAGs). GAGs (anteriormente chamadas de mucopolissacarídeos) são produtos de degradação das proteoglicanas que existem na matriz extracelular e tem efeito proteolítico. A classificação das MPS é baseada na deficiência enzimática específica. A MPS IVA é causada por mutações no gene que codifica a enzima GALNS (Nacetilgalactosamina-6-sulfatase), a qual desempenha um papel crucial na degradação do sulfato de queratano e condroitina-6-sulfatase. As mutações na enzima se resumem em três categorias: interrupção do sítio ativo, alterações no núcleo hidrofóbico e exposição da superfície, onde mutações missense na estrutura podem afetar gravemente a atividade da proteína GALNS, alterando seu núcleo hidrofóbico ou modificando seu enovelamento (folding). Com a falta de tratamentos efetivos, sendo em sua maioria paliativos, e tendo como base a estrutura já resolvida da GLANS selvagem, este trabalho teve como objetivo modelar 3 variantes da enzima GALNs, sendo uma mutação no sítio ativo, uma no núcleo hidrofóbico e uma na superfície. Foi usado o software MODELLER 9.12 para a modelagem comparativa, os softwares Prochek, PROSA II, ERRATv2, Verify3d, ProQ para a avaliação dos modelos, o software NAND 2.10, para simulação de dinâmica molecular e o software Chimera 1.10.1 para cálculo de superfícies eletrostáticas e hidrofobicidade da superfície. Os modelos apresentaram bons resultados segundo os softwares de avaliação e análise visual. Apresentaram poucas diferenças estruturais em relação à estrutura da GALNS selvagem, demonstraram estabilidade em simulação de dinâmica molecular. Entretanto, algumas diferenças foram observadas com relação à distribuição de cargas e hidrofobicidade no sítio ativo do modelo da variante com mutação no sítio ativo. Pôde ser concluído que as 3 mutações analisadas não causaram alterações estruturais significativas, não interferiram na estabilidade estrutural em simulação de dinâmica molecular, entretanto, foi demonstrado que mutações na região do sítio ativo podem interferir na função da enzima.
Título em inglês
Mutation of Structural Analysis in GALNS Enzyme associated with Mucopolysaccharidosis IVA using the Comparative Modeling Technique
Palavras-chave em inglês
GALNS
Homology modeling
Missense mutations
MPS IVA
Resumo em inglês
The Mucopolysaccharidoses (MPS) are a group of lysosomal storage diseases caused by deficiencies in enzymes that catalyze the gradual glycosaminoglycans (GAGs) degradation. GAGs (formerly called mucopolysaccharides) are products of proteoglycan degradation that exist in the extracellular matrix and have proteolytic effect. The classification of MPS is based on the specific enzyme deficiency. MPS IVA is caused by mutations in the gene that encodes the GALNS enzyme (Nacetilgalactosamina-6-sulfatase), which plays a crucial role in the degradation of keratan sulfate and chondroitin-6-sulfatase. Mutations in the enzyme can be summarized in three categories: interruption of the active site, changes in the hydrophobic core and display surface, where missense mutations in the structure can seriously affect the activity of GALNS protein, changing its hydrophobic core or modifying its folding. With the lack of effective treatments, in its most palliative, and based on the wild GALNS structure already determined, this study aimed to model 3 variants of GALNS enzyme, a mutation in the active site, one in the hydrophobic core and a on the surface. 9.12 MODELLER was used for comparative modeling software, the software Prochek, Prose II, ERRATv2, Verify3d, ProQ models for the evaluation of the NAND 2.10 software, for molecular dynamics simulation and software Chimera 1.10.1 calculates electrostatic and hydrophobic surface. The models showed good results according to the evaluation software and visual analysis. Presented few structural differences from the wild GALNS structure and showed stability in molecular dynamics simulation. However, some differences were observed with respect to the charge distribution and hydrophobicity in the active site of the variants of the model with a mutation in the active site. It might be concluded that the three mutations analyzed did not cause significant structural changes and did not affect the structural stability in molecular dynamics simulation, however, it has been shown that mutations in the active site region may interfere with the function of this enzyme.
 
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Data de Publicação
2015-12-11
 
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