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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.95.2019.tde-25062020-130911
Documento
Autor
Nome completo
Jadson Carlos dos Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Giuliatti, Silvana (Presidente)
Garratt, Richard Charles
Lemke, Ney
Oliveira, Paulo Sérgio Lopes de
Título em português
Análise da tetramerização da proteína CD38 por meio de docking molecular
Palavras-chave em português
ClusPro
Docking molecular
HADDOCK
Proteína CD38
Tetramerização
Resumo em português
A proteína de membrana CD38 (ADP-ribosil ciclase / ADP-ribose cíclico hidrolase 1) pertence a uma família de proteínas evolutivamente conservada que desempenha papel crucial na fisiologia humana. Primeiramente identificada como molécula de superfície de leucócitos, CD38 atualmente é considerada uma proteína multifuncional amplamente expressa dentro e fora do sistema imunológico, tendo função enzimática e como receptor. Entre os produtos de sua ação enzimática estão potentes mobilizadores dos estoques de cálcio intracelular (cADPR e NAADP) envolvidos na regulação da homeostase deste íon em muitos tipos celulares. A proteína CD38 mostra-se um importante marcador para doenças como diabetes, leucemia, mieloma, asma e na patogênese da infecção pelo HIV. O gene da proteína CD38 está localizado na banda p15 do cromossomo 4 (4p15) humano, sendo constituído por 8 exons. Mais de 98% de cerca de 77 kb do gene da CD38 é representado por sequências intrônicas. A proteína CD38 foi relatada como uma única cadeia de 45 Kda com cadeias de oligossacarídeo ligadas a resíduos de asparagina, desempenhando importante papel na estabilização de sua estrutura. Composta por um pequeno domínio citoplasmático, um domínio transmembrana e um grande domínio extracelular que contém seu sítio catalítico, a CD38 humana já tem sido demonstrada, por peso molecular, existindo na forma dimérica e tetramérica, sendo sugerido que a justaposição transmembranar de dois ou quatro monômeros da molécula possa gerar um canal cataliticamente ativo para a formação seletiva e influxo de seu produto enzimático. Tendo em vista a relevância da proteína CD38 na homeostase celular e a importância da oligomerização em sua diversidade funcional, o presente trabalho teve por objetivo prever a orientação preferencial da tetramerização da CD38 humana com sua cadeia polipeptídica da porção extracelular por meio de docking molecular. Foi utilizado um método de docking não-direcionado (ClusPro) gerando estruturas, tanto diméricas quanto tetraméricas, incompatíveis com a associação na membrana celular. Um método de docking direcionado (HADDOCK 2.2) foi utilizado e, neste, informações experimentais da literatura e cristais da proteína CD38 foram de grande importância no direcionamento. Como resultado, foi demonstrada a importância das regiões de hélice 1 na formação de dímeros e das hélices 2, 4, 6 e 9, além da região de alça entre a cadeia 5 e hélice 8 na formação de dímeros e tetrâmeros compatíveis com a associação na membrana e energeticamente possíveis, como classificado pelo método HADDOCK 2.2. As estruturas tetraméricas, criadas pelo docking direcionado com HADDOCK 2.2, formam um bolsão entre os dímeros. Tal região, na proteína inserida na membrana, poderia ser importante para o influxo do produto catalítico da proteína CD38. Esta região de bolsão foi proposta na literatura por meio de dados experimentais e funcionais. Considera-se a importância de estudos, tanto experimentais quanto in silico, que analisem a formação de tetrâmeros e sua estrutura tridimensional, além de experimentos que possam identificar, como por meio de anticorpos conformacionais, os dímeros e tetrâmeros da proteína CD38.
Título em inglês
Analysis of the tetramerization of the CD38 protein by means of molecular docking
Palavras-chave em inglês
CD38 protein
ClusPro
HADDOCK
Molecular docking
Tetramerization
Resumo em inglês
The membrane protein CD38 (ADP-ribosyl cyclase / ADP-ribose cyclase hydrolase 1) belongs to an evolutionarily conserved protein family that plays a crucial role in human physiology. First identified as a leukocyte surface molecule, CD38 is currently considered a multifunctional protein widely expressed inside and outside the immune system, holding an enzymatic and receptor function. Among the products of its enzymatic action are potent mobilizers of intracellular calcium stocks (cADPR and NAADP) involved in regulating the homeostasis of this ion in many cell types. CD38 protein is an important marker for diseases such as diabetes, leukemia, myeloma, asthma and the pathogenesis of HIV infection. The CD38 protein gene is located in the p15 band of the human chromosome 4 (4p15), consisting of 8 exons. More than 98% of about 77 kb of the CD38 gene is represented by intronic sequences. CD38 protein has been reported as a single 45 kDa chain with oligosaccharide chains attached to asparagine residues, playing an important role in stabilizing its structure. Compounded by a small cytoplasmic domain, a transmembrane domain and a large extracellular domain containing its catalytic site, human CD38 has already been demonstrated, by molecular weight, existing in the dimeric and tetrameric form, and it is suggested that the transmembrane juxtaposition of two or four monomers of the molecule can generate a catalytically active channel for the selective formation and influx of its enzymatic product. Recognizing the relevance of the CD38 protein in cellular homeostasis and the importance of oligomerization in its functional diversity, the present work aimed to predict the preferential orientation of human CD38 tetramerization with its extracellular polypeptide chain by means of molecular docking. A non-directed docking method (ClusPro) was applied to generate structures, but both dimeric and tetrameric structures were incompatible with an association in the cell membrane. A directed docking method (HADDOCK 2.2) was applied and in this, experimental information from the literature and crystals of the CD38 protein were of high importance in targeting the active residues. As a result, was demonstrated the importance of the -helix 1 regions in the formation of dimmers and -helices 2, 4, 6 and 9, as well as the loop region between the 5 chain and -helix 8, in the formation of tetramers compatible with the membrane association and energetically possible, as classified by the HADDOCK 2.2 method. The tetrameric structures, created by the docking directed with HADDOCK 2.2, form a pocket between the dimmers. Such a region, in the membrane-inserted protein, could be important for the influx of the CD38 protein's catalytic product. This pocket region was proposed in the literature through experimental and functional data. It is considered the importance of studies, both experimental and in silico, that analyze the formation of tetramers and their three-dimensional structure, in addition to experiments that can identify, as by means of conformational antibodies, the dimmers and tetramers of the CD38 protein.
 
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Jadson_corrigida.pdf (11.72 Mbytes)
Data de Publicação
2020-06-25
 
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