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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Marcela da Silva Torricillas
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2019
Orientador
Banca examinadora
Borges, Júlio César (Presidente)
Araujo, Ana Paula Ulian de
Melo, Fernando Alves de
Teixeira, Felipe Roberti
Título em português
Caracterização de domínios da Hsp90 de Plasmodium falciparum e mapeamento da interação com a sua co-chaperona Aha4
Palavras-chave em português
chaperona molecular
Hsp90
malária
Resumo em português

A malária é a doença parasitária mais comum no mundo e é causada por protozoários do gênero Plasmodium spp., sendo transmitida por dípteros do gênero Anopheles spp. para hospedeiros vertebrados. Ambos, parasitas e vetores, têm desenvolvido resistência aos tratamentos e medidas profiláticas, respectivamente, indicando a necessidade de novas formas de controle. Chaperonas moleculares e co-chaperonas são interessantes alvos de estudo para desenvolvimento de terapias mais eficazes, uma vez que estas biomoléculas desempenham papel importante no processo de adaptação e sobrevivência do protozoário. As chaperonas da família Hsp90 participam de vários processos fisiológicos, que não somente auxiliar o enovelamento de proteínas clientes. Cada protômero da Hsp90 é composto por três domínios denominados N, M e C, e a proteína se organiza na forma de homodímeros flexíveis. As co-chaperonas são proteínas auxiliares, essenciais para modulação do ciclo funcional da Hsp90. A co-chaperona Aha1 (do inglês Activator of the Hsp90-ATPase activity 1) estabiliza a Hsp90 em um estado conformacional intermediário e estimula a atividade ATPásica da mesma. Neste contexto, é usual a busca por inibidores potenciais diretos e indiretos para Hsp90 e por respostas sobre seu mecanismo de inibição. O objetivo deste trabalho foi a obtenção e caracterização bioquímica e biofísica da proteína Hsp90 recombinante de Plasmodium falciparum (PfHsp90) e construções PfHsp90NM e PfHsp90M, além do mapeamento da interação com a co-chaperona Aha4 de P. falciparum (PfAha4). Os experimentos de caracterização estrutural revelam que o domínio N é menos estável termicamente do que o domínio M e também é o mais rico em estrutura secundária do tipo hélice α. A PfHsp90 comporta-se majoritariamente como homodímero alongado e flexível em solução, sendo o domínio C essencial para a dimerização, todavia as construções PfHsp90NM e PfHsp90M comportam-se como monômeros. Ensaios de fluorescência revelaram que as construções exibem diferenças na estabilidade química e que possuem estrutura terciária local com seus triptofanos parcialmente expostos ao solvente. A atividade ATPásica da PfHsp90 foi estimulada por PfAha4, e a interação entre elas foi resolvida com estequiometria de duas moléculas de PfAha4 por dímero de PfHsp90. Tal interação foi entalpicamente dirigida, ocorrendo liberação de moléculas de água, com interação mediada principalmente por contatos hidrofóbicos. O mapeamento das regiões de contato sugere que o cerne da interação ocorra entre a PfAha4 e o domínio M da PfHsp90. As diferenças exibidas pela PfHsp90 com relação as propriedades de proteínas ortólogas podem ter relação com os resíduos de aminoácidos que conectam os domínios N e M em sua estrutura, devido a sua flexibilidade, tamanho e composição.

Título em inglês
Characterization of Hsp90 domains of Plasmodium falciparum and mapping of the interaction with its co-chaperone Aha4
Palavras-chave em inglês
Hsp90
malaria
molecular chaperone
Resumo em inglês

Malaria is the most common parasitic disease in the world and is caused by protozoa of the genus Plasmodium spp., and transmitted by dipterans of the genus Anopheles spp. for vertebrate hosts. Both parasites and vectors have developed resistance to treatments and prophylactic measures, respectively, indicating the need for new forms of control. Molecular chaperones and co-chaperones are interesting targets for the development of more effective therapies, since these biomolecules play an important role in the process of adaptation and survival of the protozoan. The chaperones of the Hsp90 family participate in several physiological processes, which not only aid in the folding of client proteins. Each Hsp90 protomer have three domains called N, M and C, and the protein is organized as flexible homodimers. Co-chaperones are assistant proteins, they are essential for modulating the functional cycle of Hsp90. The Aha1 (Activator of the Hsp90-ATPase activity 1) co-chaperone stabilizes Hsp90 in an intermediate conformational state and stimulates the ATPase activity thereof. In this context, it is usual the search for direct and indirect potential inhibitors for Hsp90 and for responses about its inhibition mechanism. The objective of this work was the biochemical and biophysical characterization of the Hsp90 recombinant protein of Plasmodium falciparum (PfHsp90) and PfHsp90NM and PfHsp90M constructions, as well as to map interactions with the Aha4 co-chaperone of P falciparum (PfAha4). Structural characterization experiments show that the N domain is less thermally stable than the M domain and is also the richest in α-helix secondary structure. PfHsp90 behaves mostly as elongated and flexible homodimer in solution, domain C is essential for dimerization, on the other hand the constructs PfHsp90NM and PfHsp90M behave as monomers. Fluorescence assays revealed that the constructs exhibit differences in chemical stability and that have local tertiary structure with their tryptophans partially exposed to the solvent. The ATPase activity of PfHsp90 was stimulated by PfAha4, and the interaction between them was resolved with stoichiometry of two molecules of PfAha4 by PfHsp90 dimer. Such interaction was enthalpically driven, releasing of water molecules, with interaction mediated mainly by hydrophobic contacts. The mapping of contact regions suggests that the core of the interaction occurs between PfAha4 and the M domain of PfHsp90. The differences exhibited by PfHsp90 concerning the properties of orthologous proteins, may be related to the amino acid residues that connect the N and M domains in its structure, due to its flexibility, size and composition.

 
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Data de Publicação
2019-05-21
 
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