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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/21475
Tipo: Dissertação
Título: Estudo teórico do mecanismo de ação da enzima RTA da ricina com um ligante análogo ao substrato natural rRNA 28S
Autor(es): Pereira, Larissa da Silva
Primeiro Orientador: Rocha, Gerd Bruno da
Primeiro Coorientador: Carvalho, Gabriel Aires Urquiza de
Resumo: A Ricinus communis, planta conhecida no Brasil como mamoneira, tem ganhado atenção da indústria, mídia e governos, em razão das propriedades de seus derivados, em especial a ricina e o óleo ricinoleico. Esse último, corresponde 90% do óleo total que é extraído da semente do fruto e apresenta uma importante economia para a indústria química. Já a ricina, é uma potente toxina capaz de inativar de forma eficiente ribossomos eucarióticos. É constituída de duas subunidades, a RTA e a RTB. Funcionalmente a RTB é responsável pelo reconhecimento e internalização da ricina nas células-alvo e a RTA pela catálise da depurinação da adenina 4324 localizada na região Sarcin-Ricin Loop do rRNA 28S. Devido a sua citotoxicidade, facilidade de extração e purificação, a ricina é classificada como agente de ameaça biológica de categoria B segundo o Centro de Controle e Prevenção de Doença (CDC), preocupando autoridades mundiais pelo seu potencial uso como arma biológica. Dessa forma, o desenvolvimento de uma antitoxina seria uma importante conquista farmacêutica e biotecnológica. Porém, a grande dificuldade em projetar inibidores capazes de agir eficientemente como bloqueadores da RTA se atribui a compreensão incompleta do seu mecanismo de reação. Com a finalidade de obter um maior esclarecimento acerca do mecanismo de ação da RTA, foi realizado neste trabalho de dissertação um estudo teórico utilizando a Dinâmica Molecular (DM) para o monitoramento da interação da subunidade catalítica RTA com um análogo do substrato natural. Também foram realizados cálculos de Química Quântica por meio de Descritores de Reatividades (DR) baseados na Teoria Funcional da Densidade Conceitual (CDFT). Em suma, a trajetória de DM revelou as principais ligações de hidrogênio presentes no sítio ativo da RTA entre os resíduos Val81, Arg180 e Gly121 com a adenina alvo do ligante mímico. Além disso, evidenciou a ligação de hidrogênio que ativa a adenina alvo ao longo de toda simulação. As interações atrativas de estabilização da adenina pelos resíduos Tyr80, Tyr123, Val81, Gly121 e Glu208 e interações repulsivas pelos resíduos Glu177 e Trp211, foram identificadas pelo estudo da energia de interação. Foi reconhecido ainda o resíduo 332 como água catalítica do mecanismo. Por fim, os descritores de reatividade apontaram para um mecanismo de ação da RTA onde há uma susceptibilidade ao ataque eletrofílico na adenina alvo por meio do resíduo Arg180, uma estabilização da adenina em um empilhamento π entre os resíduos Tyr80 e Tyr123 e uma propensão do Glu177 em ativar a água catalítica doando densidade de elétrons e recebendo um próton.
Abstract: Ricinus communis, a plant known in Brazil as castor bean, has gained attention from industry, media and governments, due to the properties of its derivatives, especially ricin and ricinoleic oil. The latter corresponds to 90% of the total oil that is extracted from the seed of the fruit and presents an important saving for the chemical industry. Already ricin is a potent toxin capable of efficiently inactivating eukaryotic ribosomes. It consists of two subunits, RTA and RTB. Functionally, RTB is responsible for the recognition and internalization of ricin in the target cells and RTA for the catalysis of the depurination of adenine 4324 located in the Sarcin-Ricin Loop region of rRNA 28S. Due to its cytotoxicity, ease of extraction and purification, ricin is classified as a category B biological threat agent according to the Center for Disease Control and Prevention (CDC), worrying world authorities for its potential use as a biological weapon. Thus, the development of an antitoxin would be an important pharmaceutical and biotechnological achievement. However, the great difficulty in designing inhibitors capable of acting efficiently as RTA blockers is attributed to the incomplete understanding of its reaction mechanism. In order to obtain further clarification about the mechanism of action of RTA, a theoretical study was carried out in this dissertation using the Molecular Dynamics (DM) to monitor the interaction of the RTA catalytic subunit with a natural substrate analog. Quantum Chemistry calculations were also performed using Reactivity Descriptors (DR) based on the Functional Theory of Conceptual Density (CDFT). In short, the DM trajectory revealed the main hydrogen bonds present in the active site of the RTA between the Val81, Arg180 and Gly121 residues with the target adenine of the mimic ligand. In addition, it evidenced the hydrogen bond that activates the target adenine throughout the simulation. The attractive interactions of adenine stabilization by residues Tyr80, Tyr123, Val81, Gly121 and Glu208 and repulsive interactions by residues Glu177 and Trp211, were identified by the study of the interaction energy. Residue 332 was also recognized as catalytic water in the mechanism. Finally, the reactivity descriptors pointed to an RTA mechanism of action where there is a susceptibility to electrophilic attack on the target adenine through the Arg180 residue, a stabilization of the adenine in a π stack between the Tyr80 and Tyr123 residues and a Glu177 propensity to activate catalytic water by donating electron density and receiving a proton.
Palavras-chave: RTA
Sítio ativo
Mecanismo de ação
Dinâmica molecular
Descritores de reatividade
Active site
Mechanism of action
Molecular dynamics
Reactivity descriptors
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/21475
Data do documento: 14-Dez-2020
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química

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