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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2019.tde-07102019-094711
Documento
Autor
Nome completo
Fredderico Camilo Machado
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Barbosa, Leandro Ramos Souza (Presidente)
Franco, Luís Fernando Mercier
Silva, Fernando Luis Barroso da
Título em português
O efeito de regulação de cargas nos potenciais de interação proteína-proteína: uma abordagem teórica e experimental
Palavras-chave em português
BSA
interação proteína-proteína.
Proteínas modelo
Regulação de Cargas
SAXS
Resumo em português
A regulação de cargas de proteínas é estudada por vários grupos de pesquisa desde os anos 50. Esta teoria considera que as cargas superficiais proteicas não tem um valor constante, mas sim uma flutuação devido as condições do sistema em que se encontram. Esta flutuação é dada pela variância de carga, também chamada de parâmetro de regulação de carga, podendo ser afetada pela presença de outras macromoléculas, como proteínas, ou mesmo pelas mudanças do meio, através da variação de pH, por exemplo. Com o objetivo de investigar a influência da flutuação de carga nos potenciais de interação proteína-proteína, foram utilizadas soluções de albumina de soro bovina (do inglês, Bovine Serum Albumin, BSA) e citocromo C em diferentes concentrações e valores de pH. Neste trabalho, os efeitos gerados pela regulação de cargas foram implementados nos potenciais de interação proteína-proteína, de modo que pudessem ser mensurados utilizando curvas de espalhamento de raio-X a baixo ângulo (do inglês, Small Angle X-ray Scattering, SAXS). Proteínas em solução interagem entre si através da função de correlação total, h(r), sendo encontrada com a solução da equação de Ornstein-Zernike. Neste trabalho foi escolhido a relação de fechamento de Aproximação de Fase Aleatória (do inglês, Random Phase Approximation, RPA), de modo que os potenciais de interação proteína-proteína são considerados perturbações (já incluindo o termo de regulação de cargas) de um sistema de esferas duras. A partir desta equação, chega-se ao valor algébrico do fator de interferência, S(q), que é um termo fundamental na equação de espalhamento a baixos ângulos. Os resultados encontrados mostraram que apesar do desenvolvimento da teoria ser para sistemas diluídos, tanto para a BSA, quanto para o citocromo C, foram encontradas soluções para sistemas concentrados, podendo ser a globularidade destas proteínas um fator para este resultado. Além disso, observa-se que o fator devido a regulação de cargas não consegue descrever todo o potencial atrativo do sistema quando considerado como único termo de potencial atrativo. Quando este fator é considerado juntamente com o atrativo tipo Yukawa, os resultados mostraram que o aumento do valor do parâmetro de regulação de cargas, não altera significativamente o termo de potencial de contato, J, indicando assim que o primeiro não pôde ser mensurado a partir de SAXS para as curvas de BSA e citocromo C por ser pequeno comparado à J. O próximo passo é testar essa teoria para sistemas micelares
Título em inglês
Charge regulation effect on protein-protein interaction potentials: a theoretical and experimental approach
Palavras-chave em inglês
BSA
Charge regulation
protein-protein interaction
proteins
SAXS
Resumo em inglês
Protein charge regulation has been studied by various research groups since the 1950s. This theory consideres that protein charge surface is not a constant value but it fluctuates due to the conditions of the system in which they are found. This fluctuation is given by the charge variance, also called capacitance, and it may be affected by the presence of other macromolecules, such as proteins, or even by changes in the environment, through pH variation, for example. To investigate the influence of charge fluctuation on protein-protein interaction potential, solutions of bovine serum albumin (BSA) and cytochrome C were used in different concentrations and pH. In this work, the effects created by charge regulation are implemented in the protein-protein interaction potential, so that they can be measured through Small Angle X-ray Scattering (SAXS) curves. Proteins in solution interact with each other through the total correlation function, h(r), which can be found with the solution of the Ornstein-Zernike equation. In this work we have chosen the Random Phase Approximation (RPA), so that protein-protein interaction potentials are considered perturbations (including the charge regulation term) of hard spheres system. From this equation, we get the algebraic value of the interference factor, S(q), which is a fundamental term in the SAXS equation. The results showed that despite the development of the theory for dilute systems, BSA and cytochrome C solutions were found for concentrated systems, and the globularity of these proteins may be a factor for this result. Moreover, it is observed that the factor due to charge regulation cannot describe the complete attractive potential of the system when it is considered the only attractive potential term. When this factor is coupled with an attractive Yukawa potential, the results show that increasing the capacitance value does not significantly change the potential at contact term, J, thus indicating that the first could not be observed from SAXS for the BSA and cytochrome C curves because it is small compared to J. The next step is to test this theory for micellar systems.
 
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Data de Publicação
2019-12-20
 
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