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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.60.2011.tde-05072011-122646
Documento
Autor
Nome completo
Willian Abraham da Silveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2011
Orientador
Banca examinadora
Baruffi, Marcelo Dias (Presidente)
Costa, Maria Cristina Nonato
Ruller, Roberto
Título em português
Avaliação da interação entre galectina-1 e zinco e suas potenciais implicações estruturais e funcionais
Palavras-chave em português
Complexação
Galectina-1
Lectinas
Zinco
Resumo em português
Introdução: A Galectina-1 (Gal-1) é uma proteína multifuncional capaz de reconhecer, de modo específico, glicanas compostas por resíduos de -galactosídeos, por meio de domínios de reconhecimento de carboidrato (CRD). A Gal-1 é um homodímero de 14.900 daltons, pI = 5.6, apresenta uma topologia molecular do tipo jelly-roll composto por duas folhas- anti-paralelas. Além disso, esta proteína não apresenta peptídeo sinal e possui 6 cisteínas, 7 ácidos glutâmicos, 9 ácidos aspárticos e 4 histinas por monômero. A Gal-1 liga-se a diferentes moléculas biológicas contidas nas superfícies celulares, núcleo e componentes da matriz extracelular. O zinco é um importante metal em sistemas biológicos. Aproximadamente 10% do proteoma humano é potencialmente capaz de complexar zinco. Este íon exibe propriedades adequadas tanto para funções catalíticas, quanto estruturais em proteínas. Os sítios de ligação a zinco, nas proteínas, podem ser divididos em catalíticos, estruturais, co-catalíticos e sítios na interface protéica. Geralmente, os resíduos de cisteína, histidina, ácido glutâmico e ácido aspártico são alvos preferênciais de interação com Zn. Há na literatura dados que mostram a interação da Gal-1 humana com íons orgânicos, porém não há relatos sobre a interação Gal-1/Zn . Objetivos: O presente trabalho teve como objetivo avaliar a existência e as implicações da interação entre o íon Zn2+ e a proteína Gal-1. Materiais e Métodos: Foi efetuada a produção, purificação e padronização do uso das formas dimérica e monomérica da Gal-1 recombinante humana. A interação Gal-1/Zn foi avaliada através de ensaios biofísicos e biológicos. A análise in vitro e in silico dos paramêtros biofísicos, foi feita através de espectrofluorimetria, de dicroísmo circular, de ensaio de precipitação, do método GRID e por dinâmica molecular. A análise in vitro dos parâmetros biológicos, foi realizada por meio de ensaio de hemaglutinação e interação com laminina por ELISA. Resultados e Discussão: A adição de ZnCl2 numa solução de Gal-1 causa aumento da emissão por fluorescência do triptofano e uma alteração para o vermelho, altera o espectro de dicroísmo circular e causa precipitação protéica da Gal-1. Estes eventos ocorreram de forma seletiva e dependente da concentração desse íon. As análises in silico indicam que o provável sítio de complexação Zn/Gal-1 é distinto do CRD e é formado pelos aminoácidos Glu-15, Asp-92 e Asp-134, assumindo a conformação trigonal bipiramidal e tendo número de coordenação igual a 5. Conclusão: As análises biofísicas in vitro e in silico, nos indicam que a Galectina-1 tem a capacidade de se complexar com o íon Zn2+.
Título em inglês
Evaluation of the interaction between Galectin-1 and Zinc and their potential structural and functional implications
Palavras-chave em inglês
Complexation
Galectin-1
Lectins
Zinc
Resumo em inglês
Introduction: Galectin-1 (Gal-1) is a multifunctional protein that specifically recognizes glycans with -galactosides through carbohydrate recognition domains (CRD). Gal-1 is a homodimeric protein of 14.900daltons, pI=5.6, shows a jelly-roll molecular topology composed of two anti-parallels - sheet, has no signal peptide and contains 6 cysteines, 7 glutamic acids, 9 aspartic acids and 4 histidines per monomer. This lectin binds to different biological molecules contained in the cell surface, nucleus and extracellular matrix components. Zinc is an important metal in biological systems because can participate in the maintenance of protein structure and biological activity. Usually, cysteine , histidine, glutamic acid and aspartic acid residues are preferential targets for interaction with Zn. Approximately 10% of the human proteome is potentially capable to forming complexes with Zn. The Zn2+ ion exhibits properties suitable for both catalytic and structural protein functions. Proteins zinc binding sites can be divided into catalytic, structural, co-catalytic and protein interface sites.There are reports in the literature that shows the interaction between galectin-1 and organic ions. However, were not found reports about Zn-Gal-1 complexes. Objective: The aim of this study was to evaluate the existence and implications of the interaction between galectin-1 and Zn2+ ion. Materials and Methods: Human recombinant Gal-1 (monomer and dimmer) was obtained and purified. Also, the conditions for the use of Gal-1 were standardized. The interaction Zn/Gal-1 was assessed by biophysical an biological procedures. The analysis in vitro and in silico was made by spectrofluorimetry, circular dichroism, precipitation test, method of GRID, and molecular dynamics. The in vitro analysis of biological parameters were performed by hemmaglutination and laminin binding (ELISA) tests. Results and Discussion: The addition of ZnCl2 in Gal-1 solution causes increased fluorescence emission of tryptophan-70 and a red shift, alters the circular dichroism spectrum and causes precipitation of Gal-1 protein. These events occurred in a selective manner dependent of Zinc concentration. The in silico analysis indicates that the probable site of Zn/Gal-1 complexation is distinct from the CRD and is formed by the amino acids Glu-15, Asp-92 and Asp-134, assuming trigonal bipyramidal conformation and with coordination number equal to 5 . Conclusion: The biophysical in vitro and in silico findings suggests that Galectin-1 has the ability to complex with the Zn2+ ion.
 
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Data de Publicação
2011-11-23
 
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