Estudos estruturais das proteinas Q4DV70 de Trypanosoma cruzi e mesotelina de Homo sapiens
Camila Ramos dos Santos
TESE
Português
T/UNICAMP Sa59e
[Structural studies of the proteins Q4DV70 from Trypanosoma cruzi and mesothelin from Homo sapiens]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
177 p. : il.
Orientador: João Alexandre Ribeiro Gonçalves Barbosa
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Resumo: Neste trabalho realizamos estudos estruturais com duas proteínas, a Q4DV70 de Trypanosoma cruzi e a mesotelina de Homo sapiens. O objetivo foi contribuir para a compreensão da função dessas proteínas, as quais possivelmente são importantes para a doença de Chagas e o câncer, respectivamente....
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Resumo: Neste trabalho realizamos estudos estruturais com duas proteínas, a Q4DV70 de Trypanosoma cruzi e a mesotelina de Homo sapiens. O objetivo foi contribuir para a compreensão da função dessas proteínas, as quais possivelmente são importantes para a doença de Chagas e o câncer, respectivamente. A proteína Q4DV70 estava anotada no genoma de T. cruzi como hipotética conservada. Em nosso estudo, a proteína foi pela primeira vez detectada em amostras do parasita. Essa expressão ocorre na fase epimastigota, mas não na fase tripomastigota metacíclica, indicando que a proteína pode ter uma função importante no ciclo de vida do T. cruzi. A estrutura cristalográfica da Q4DV70 foi resolvida por substituição molecular e refinada com dados até 1,5 Å de resolução. Ela apresenta enovelamento tiorredoxina, formado por uma folha ß de 5 fitas cercada por duas hélices a de cada lado. As proteínas que apresentam maior identidade seqüencial e superposição estrutural com Q4DV70 são as tiorredoxinas e PDIs, oxidorredutases de pontes dissulfeto. Porém, as duas cisteínas do sítio ativo dessas proteínas estão substituídas por serinas em Q4DV70, o que impossibilita a função de formação, redução ou isomerização de pontes dissulfeto. Diversas tiorredoxina-like apresentam atividade chaperona independente da função oxidorredutase. Essa função está relacionada a regiões hidrofóbicas na superfície e/ou depende da presença de outro domínio. Q4DV70 é monomérica, composta apenas pelo domínio tiorredoxinalike, e não apresenta regiões hidrofóbicas em sua superfície. Além disso, não demonstrou capacidade de aumentar o enovelamento da GAPDH de T. cruzi. Esses resultados indicam que Q4DV70 não apresenta atividade chaperona. Mesotelina é uma proteína expressa em mesotélio normal e em diversos tipos de câncer, como mesotelioma, câncer de ovário e de pâncreas e leucemia mielóide aguda. Ela é considerada um marcador diagnóstico para esses cânceres e tem sido alvo para o desenvolvimento de drogas anti-tumor. Além disso, ela interage com MUC16, uma proteína presente na superfície de células de câncer de ovário. Apesar da reconhecida importância e uso da mesotelina, pouco se sabe sobre sua estrutura e função. A proteína foi purificada em condições desnaturantes e submetida ao re-enovelamento por diálise. Experimentos de dicroísmo circular, fluorescência e proteólise limitada comprovaram que a mesotelina foi corretamente re-enovelada. Essa amostra foi submetida a ensaios de cristalização, os quais resultaram em cristais que difrataram a baixa resolução. A estrutura de baixa resolução da mesotelina foi calculada a partir de dados de espalhamento de raios X a baixo ângulo e mostra que sua forma é alongada e curvada. O espectro de dicroísmo circular da mesotelina é típico de proteínas ricas em hélices a. Recentemente foi proposto que a estrutura da mesotelina é formada por uma estrutura em super-hélice, composta por repetições do tipo ARM, as quais apresentam 3 hélices a cada uma. Nossos resultados experimentais indicam que esse modelo teórico está correto. Proteólise limitada com quimotripsina resultou em um domínio estável de 20 kDa na região N-terminal da proteína. Esse domínio contém os 64 resíduos descritos como possível sítio de ligação a MUC16 e deve ser formado pelas 4 primeiras repetições do tipo ARM, de acordo com o modelo publicado.
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Abstract: In this work we carried out studies with two proteins, Q4DV70 from Trypanosoma cruzi and mesothelin from Homo sapiens. The aim was to help the understanding of the function of these proteins which possibly are important to Chagas disease and cancer, respectively. Q4DV70 protein was...
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Abstract: In this work we carried out studies with two proteins, Q4DV70 from Trypanosoma cruzi and mesothelin from Homo sapiens. The aim was to help the understanding of the function of these proteins which possibly are important to Chagas disease and cancer, respectively. Q4DV70 protein was annotated in T. cruzi genome as a conserved hypothetical protein. In our studies, the protein was detected for the first time in parasite samples. Its expression occurs in the epimastigote form but not in the metacyclic trypomastigote form indicating that Q4DV70 is important for the pathogen life cycle. Q4DV70 crystal structure was solved by molecular replacement and refined with data to 1.5 Å maximum resolution. It shows a thioredoxin fold, formed by a five stranded ß-sheet flanked by two a-helixes in each side. The proteins more sequentially identical and better structurally superposed to Q4DV70 are thioredoxins and protein disulfide isomerases, which are disulfide oxidoreductases. However, the cysteine residues from CXXC motif of the active site are replaced by serines in Q4DV70, what prevents the function of formation, reduction and isomerization of disulfide bonds. Different thioredoxin-like proteins show chaperone activity independent of oxidoreductase function. This function is related to hydrophobic regions on the surface and/or is dependent of another domain. Q4DV70 is monomeric, composed only by thioredoxin-like domain and does not show hydrophobic regions on its surface. Moreover the protein does not increase the refolding of GAPDH from T. cruzi. These results indicate that Q4DV70 does not present chaperone activity. Mesothelin is a protein expressed in normal mesothelium and in different types of cancer, such as mesothelioma, ovarian cancer, acute myeloid leukemia and cancer of pancreas. It is considered a diagnostic marker for these cancers and it has been used in the development of antitumor drugs. Besides that, it binds to MUC16, a protein present on the surface of ovarian cancer cells. In spite of its recognized significance and use in cancer, little is known about its structure and function. The protein was purified under denaturing conditions and submitted to refolding by dialysis. Circular dichroism, fluorescence and limited proteolysis experiments confirmed that mesothelin was correctly refolded. This sample was submitted to crystallization trials that resulted in crystals which diffracted at low resolution. The low resolution structure of mesothelin was calculated from small angle X-ray scattering data and it shows an elongated and curved shape. The circular dichroism spectrum for mesothelin is typical of proteins that are rich in a-helixes. Recently it was proposed that mesothelin has a superhelix structure made by ARM repeats which are composed by 3 a-helixes each one. Our experimental results indicate that this theoretical model is correct. Limited proteolysis with chymotrypsin resulted in a stable domain of 20 kDa in the Nterminal region of the protein. This domain has the 64 residues described as the possible binding site for MUC16 and should be composed by the first four ARM repeats according to the model.
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Barbosa, João Alexandre Ribeiro Gonçalves
Orientador
Aoyama, Hiroshi, 1943-
Avaliador
Nonato, Maria Cristina
Avaliador
Fontes, Marcos Roberto de Mattos
Avaliador
Lima, Carmen Silvia Passos, 1957-
Avaliador
Estudos estruturais das proteinas Q4DV70 de Trypanosoma cruzi e mesotelina de Homo sapiens
Camila Ramos dos Santos
Estudos estruturais das proteinas Q4DV70 de Trypanosoma cruzi e mesotelina de Homo sapiens
Camila Ramos dos Santos
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