Enfoque computacional para descifrar las preferencias estructurales de las hipoxantina fosforribosiltransferasas humana y de T. cruzi

Las hipoxantinas fosforribosiltransferasas (HPRT) cumplen un rol fundamental en la ruta de reciclado de purinas para la síntesis de nucleótidos. Estas enzimas son esenciales para la supervivencia de organismos responsables de endemias tales como la enfermedad de Chagas, la leishmaniasis, la malaria...

Descripción completa

Guardado en:

Detalles Bibliográficos
Autores principales:	Moscato, Franco, Fernández Bettelli, Luciana
Otros Autores:	Fernández, María Laura
Formato:	Proyecto final de grado
Lenguaje:	Español
Publicado:	2024
Materias:	BIOLOGÍA MOLECULAR DINÁMICA MOLECULAR HIPOXANTINA
Acceso en línea:	https://ri.itba.edu.ar/handle/20.500.14769/4839
Aporte de:	Repositorio Institucional Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA) de Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA)

id	I32-R138-20.500.14769-4839
record_format	dspace
institution	Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA)
institution_str	I-32
repository_str	R-138
collection	Repositorio Institucional Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA)
language	Español
topic	BIOLOGÍA MOLECULAR DINÁMICA MOLECULAR HIPOXANTINA
spellingShingle	BIOLOGÍA MOLECULAR DINÁMICA MOLECULAR HIPOXANTINA Moscato, Franco Fernández Bettelli, Luciana Enfoque computacional para descifrar las preferencias estructurales de las hipoxantina fosforribosiltransferasas humana y de T. cruzi
topic_facet	BIOLOGÍA MOLECULAR DINÁMICA MOLECULAR HIPOXANTINA
description	Las hipoxantinas fosforribosiltransferasas (HPRT) cumplen un rol fundamental en la ruta de reciclado de purinas para la síntesis de nucleótidos. Estas enzimas son esenciales para la supervivencia de organismos responsables de endemias tales como la enfermedad de Chagas, la leishmaniasis, la malaria y la tuberculosis. En los seres humanos, la ruta de salvataje de purinas también está presente, evitando la acumulación de ácido úrico. Una deficiencia parcial de HPRT en humanos puede causar gota artrítica, mientras que una deficiencia total puede resultar en casos más graves que afectan la función neurológica. Dada la importancia que presentan estas proteínas en el metabolismo celular, son consideradas blancos para el desarrollo de fármacos. Las proteínas pertenecientes a la familia fosforribosiltransferasas presentan arreglos tridimensionales funcionales tanto como homodímeros como homotetrámeros. Estos últimos se clasifican en dos grupos denominados D1T1 y D1T1’, los cuales presentan similitud conformacional al superponerse tanto en sus monómeros como en sus dímeros. Sin embargo, ambos grupos (D1T1 y D1T1’) no son superponibles entre sí, ya que difieren en la superficie de interacción que presentan los dímeros al conformar el tetrámero. De este modo los miembros tetraméricos de un grupo (por ejemplo, D1T1) pueden superponerse tridimensionalmente entre ellos, pero no pueden hacerlo con las estructuras de los tetrámeros del otro grupo (D1T1’). Dado que la HPRT de Trypanosoma cruzi (TcHPRT), agente causal de la enfermedad de Chagas, pertenece al grupo D1T1, mientras que la variante humana (HsHPRT) pertenece al D1T1’, se ha sugerido que la diferencia estructural que presentan podría aprovecharse en el diseño racional de drogas que permitan inhibir la enzima de T. cruzi sin afectar la del hospedador. En este trabajo, se busca identificar y comprender, mediante diversas herramientas computacionales, las características estructurales entre los miembros de esta familia que influyen en las preferencias por los distintos arreglos en la estructura tridimensional según el grupo al que pertenezcan. Para ello se realizaron simulaciones por dinámica molecular de las proteínas TcHPRT y HsHPRT, obtenidas a partir de la base de datos Protein Data Bank (PDB). Debido a que las proteínas cuya estructura se resuelve por métodos experimentales y luego se depositan en la PDB no siempre están completas, también se generaron modelos in silico de estructuras de secuencia completa utilizando Alphafold, que permitieron evaluar la importancia estructural de las regiones no resueltas experimentalmente. Los resultados de dinámica molecular mostraron la importancia de la región C-terminal (CTR) para la estabilización del tetrámero en la variante de T. cruzi, en concordancia con resultados experimentales reportados en la literatura. A partir de estos modelos, mediante algoritmos de rotación, traslación y alineamiento estructural se generaron variantes rotadas para ambos tetrámeros de modo tal que adoptaran la conformación tridimensional del otro grupo al que no pertenecen naturalmente. El objetivo es determinar el impacto que produce variar la estructura espacial nativa. Los resultados de dinámica molecular muestran que estas estructuras son inestables para ambas proteínas estudiadas, separándose el tetrámero en dímeros a los pocos nanosegundos de iniciadas las simulaciones. El análisis de la superficie de interacción en la región de tetramerización de las proteínas muestra que las interacciones electrostáticas son un factor determinante en la estabilización de los tetrámeros estudiados. A partir de las simulaciones, se identificaron los residuos que interactúan directamente en las superficies de tetramerización, identificando aquellos que permanecen estables a lo largo de la trayectoria. El análisis específico de las CTR de TcHPRT mostró que la estabilidad del tetrámero puede explicarse mediante una gran cantidad de interacciones transientes, tanto electrostáticas como aquellas generadas por el apilamiento de residuos aromáticos (interacciones π), entre diferentes residuos a lo largo de la simulación. Por último, se estudiaron las cavidades de estas proteínas y las aguas cristalográficas de las mismas. Estas aguas, presentes tanto en TcHPRT como en HsHPRT, se unen a residuos ubicados en las superficies de tetramerización, aumentando el número de interacciones estables.
author2	Fernández, María Laura
author_facet	Fernández, María Laura Moscato, Franco Fernández Bettelli, Luciana
format	Proyecto final de grado
author	Moscato, Franco Fernández Bettelli, Luciana
author_sort	Moscato, Franco
title	Enfoque computacional para descifrar las preferencias estructurales de las hipoxantina fosforribosiltransferasas humana y de T. cruzi
title_short	Enfoque computacional para descifrar las preferencias estructurales de las hipoxantina fosforribosiltransferasas humana y de T. cruzi
title_full	Enfoque computacional para descifrar las preferencias estructurales de las hipoxantina fosforribosiltransferasas humana y de T. cruzi
title_fullStr	Enfoque computacional para descifrar las preferencias estructurales de las hipoxantina fosforribosiltransferasas humana y de T. cruzi
title_full_unstemmed	Enfoque computacional para descifrar las preferencias estructurales de las hipoxantina fosforribosiltransferasas humana y de T. cruzi
title_sort	enfoque computacional para descifrar las preferencias estructurales de las hipoxantina fosforribosiltransferasas humana y de t. cruzi
publishDate	2024
url	https://ri.itba.edu.ar/handle/20.500.14769/4839
work_keys_str_mv	AT moscatofranco enfoquecomputacionalparadescifrarlaspreferenciasestructuralesdelashipoxantinafosforribosiltransferasashumanaydetcruzi AT fernandezbettelliluciana enfoquecomputacionalparadescifrarlaspreferenciasestructuralesdelashipoxantinafosforribosiltransferasashumanaydetcruzi
_version_	1865139629249789952
spelling	I32-R138-20.500.14769-48392026-01-15T15:10:32Z Enfoque computacional para descifrar las preferencias estructurales de las hipoxantina fosforribosiltransferasas humana y de T. cruzi Moscato, Franco Fernández Bettelli, Luciana Fernández, María Laura Valsecchi, Wanda Mariela BIOLOGÍA MOLECULAR DINÁMICA MOLECULAR HIPOXANTINA Las hipoxantinas fosforribosiltransferasas (HPRT) cumplen un rol fundamental en la ruta de reciclado de purinas para la síntesis de nucleótidos. Estas enzimas son esenciales para la supervivencia de organismos responsables de endemias tales como la enfermedad de Chagas, la leishmaniasis, la malaria y la tuberculosis. En los seres humanos, la ruta de salvataje de purinas también está presente, evitando la acumulación de ácido úrico. Una deficiencia parcial de HPRT en humanos puede causar gota artrítica, mientras que una deficiencia total puede resultar en casos más graves que afectan la función neurológica. Dada la importancia que presentan estas proteínas en el metabolismo celular, son consideradas blancos para el desarrollo de fármacos. Las proteínas pertenecientes a la familia fosforribosiltransferasas presentan arreglos tridimensionales funcionales tanto como homodímeros como homotetrámeros. Estos últimos se clasifican en dos grupos denominados D1T1 y D1T1’, los cuales presentan similitud conformacional al superponerse tanto en sus monómeros como en sus dímeros. Sin embargo, ambos grupos (D1T1 y D1T1’) no son superponibles entre sí, ya que difieren en la superficie de interacción que presentan los dímeros al conformar el tetrámero. De este modo los miembros tetraméricos de un grupo (por ejemplo, D1T1) pueden superponerse tridimensionalmente entre ellos, pero no pueden hacerlo con las estructuras de los tetrámeros del otro grupo (D1T1’). Dado que la HPRT de Trypanosoma cruzi (TcHPRT), agente causal de la enfermedad de Chagas, pertenece al grupo D1T1, mientras que la variante humana (HsHPRT) pertenece al D1T1’, se ha sugerido que la diferencia estructural que presentan podría aprovecharse en el diseño racional de drogas que permitan inhibir la enzima de T. cruzi sin afectar la del hospedador. En este trabajo, se busca identificar y comprender, mediante diversas herramientas computacionales, las características estructurales entre los miembros de esta familia que influyen en las preferencias por los distintos arreglos en la estructura tridimensional según el grupo al que pertenezcan. Para ello se realizaron simulaciones por dinámica molecular de las proteínas TcHPRT y HsHPRT, obtenidas a partir de la base de datos Protein Data Bank (PDB). Debido a que las proteínas cuya estructura se resuelve por métodos experimentales y luego se depositan en la PDB no siempre están completas, también se generaron modelos in silico de estructuras de secuencia completa utilizando Alphafold, que permitieron evaluar la importancia estructural de las regiones no resueltas experimentalmente. Los resultados de dinámica molecular mostraron la importancia de la región C-terminal (CTR) para la estabilización del tetrámero en la variante de T. cruzi, en concordancia con resultados experimentales reportados en la literatura. A partir de estos modelos, mediante algoritmos de rotación, traslación y alineamiento estructural se generaron variantes rotadas para ambos tetrámeros de modo tal que adoptaran la conformación tridimensional del otro grupo al que no pertenecen naturalmente. El objetivo es determinar el impacto que produce variar la estructura espacial nativa. Los resultados de dinámica molecular muestran que estas estructuras son inestables para ambas proteínas estudiadas, separándose el tetrámero en dímeros a los pocos nanosegundos de iniciadas las simulaciones. El análisis de la superficie de interacción en la región de tetramerización de las proteínas muestra que las interacciones electrostáticas son un factor determinante en la estabilización de los tetrámeros estudiados. A partir de las simulaciones, se identificaron los residuos que interactúan directamente en las superficies de tetramerización, identificando aquellos que permanecen estables a lo largo de la trayectoria. El análisis específico de las CTR de TcHPRT mostró que la estabilidad del tetrámero puede explicarse mediante una gran cantidad de interacciones transientes, tanto electrostáticas como aquellas generadas por el apilamiento de residuos aromáticos (interacciones π), entre diferentes residuos a lo largo de la simulación. Por último, se estudiaron las cavidades de estas proteínas y las aguas cristalográficas de las mismas. Estas aguas, presentes tanto en TcHPRT como en HsHPRT, se unen a residuos ubicados en las superficies de tetramerización, aumentando el número de interacciones estables. 2024-12-20T19:12:31Z 2024-12-20T19:12:31Z 2024 Proyecto final de grado https://ri.itba.edu.ar/handle/20.500.14769/4839 es application/pdf

Enfoque computacional para descifrar las preferencias estructurales de las hipoxantina fosforribosiltransferasas humana y de T. cruzi

Ejemplares similares