Orientador: Munir Salomão Skaf

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: Receptores Nucleares (NRs) são proteínas que regulam a transcrição de genes, sendo alvos importantes para o desenho de fármacos. NRs são formados por quatro domínios, sendo o mais essencial deles, o Domínio de Ligação com o Ligante (LBD), responsável pelo reconhecimento seletivo de ligantes...

Resumo: Receptores Nucleares (NRs) são proteínas que regulam a transcrição de genes, sendo alvos importantes para o desenho de fármacos. NRs são formados por quatro domínios, sendo o mais essencial deles, o Domínio de Ligação com o Ligante (LBD), responsável pelo reconhecimento seletivo de ligantes e ativação de sua função. Nesta Tese são utilizadas simulações de Dinâmica Molecular (MD) para o estudo do LBD de dois importantes NRs: Receptor do Hormônio Tireoideano (TR) e Receptor de Estrogênios (ER). Os estudos envolvendo o LBD do TR iniciaram-se pela investigação de um novo segundo sítio de ligação dos hormônios tireoideanos (T3 e T4). Foi mostrado que os hormônios se mantêm ancorados ao segundo sítio, possuindo grande mobilidade e múltiplos modos de ligação. Estimativas do DG de dissociação indicam que este novo sítio deve existir em solução aquosa, sendo T4 o hormônio com maior afinidade e candidato a ligante natural. O segundo objetivo da Tese foi a modelagem molecular da estrutura do LBD do TR sem ligantes (apo-TR) através da combinação de resultados de simulações de MD e experimentos de troca de hidrogênio/deutério. O modelo do apo-TR obtido mostra que a-hélice H12 ancora-se na H3, o que explica as mudanças de hidratação nesta região apontadas pelos experimentos. O terceiro objetivo da Tese foi elucidar os mecanismos moleculares que levam a alterações da atividade em duas mutações dos TRs: M369Ra e P452Lb. As simulações de M369Raindicam que o resíduo mutado interage com T3 no segundo sítio, o que pode explicar o aumento de sua afinidade por este ligante. As simulações de P452Lbsugeriram que esta mutação altera a posição da H12, levando a redução da cavidade de interação com co-ativadores e das interações do T3 com o primeiro sítio. O último estudo da Tese investigou uma conformação alternativa do LBD do ERb , que tem potencial para explicar como este subtipo promove repressão parcial da transcrição de genes regulada pelo ERa. Os cálculos de DG entre as conformaçõs clássica e alternativa indicam que a alternativa é estável, sendo o mínimo global de energia livre.

Abstract: Nuclear receptors (NRs) are proteins that regulate the gene transcription and thus are important targets for drug development. NRs are composed of four structural domains. The most important of them is the Ligand Binding Domain (LBD), responsible for the selective recognition of ligands...

Abstract: Nuclear receptors (NRs) are proteins that regulate the gene transcription and thus are important targets for drug development. NRs are composed of four structural domains. The most important of them is the Ligand Binding Domain (LBD), responsible for the selective recognition of ligands and activation of NR function. In this Doctoral Thesis, Molecular Dynamics (MD) Simulation are used to study two important NRs LBD: Thyroid Hormone Receptor (TR) and Estrogen Receptor (ER). Studies involving TR began by investigating a new second binding site of thyroid hormones (T3 and T4) in the TR LBD. It has been shown that hormones remain anchored to the second site and have high mobility and multiple binding modes. Estimates of dissociation DG indicate that this new site can exist in aqueous solution. T4 has the higher affinity and may be the natural ligand of this site. The second objetive of the Thesis was the molecular modeling of the TR LBD structure without ligands (apo-TR) by combining results of MD simulations and hydrogen deuterium exchange experiments. The obtained model of apo-TR shows that H12 a-helix is anchored in H3 which explains the hydration changes in this region indicated by the experiments. The third goal was to elucidate the molecular mechanisms that lead to changes in the activity of two TR mutations: M369Ra and P452Lb. Simulations of M369Ra indicate that the mutated residue can interact directly with T3 in the second binding site, explaining the increase of its affinity. Simulations of P452Lbsuggested that this mutation changes the H12 position, leading to loss of ligand interaction with the rst binding site and reduction of coactivator cavity. The last study investigated a new alternative conformation of ERb LBD, which has the potential to explain how this subtype promotes the partial repression of ERagene transcription. Calculation of DG between classic and alternative conformations indicate that the alternative is stable and the global minimum of free energy.