Adenina fosforibosiltransferase de Schistosoma mansoni: proposta de detalhamento do mecanismo catalítico por dinâmica molecular

• Main Author: Victor Emanoel Armini Caldas
• Other Authors: Otavio Henrique Thiemann
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2011
• Subjects: Schistosoma mansoni; Adenina fosforibosiltransferase; APRT; Adenine phosphoribosyltransferase
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-19102011-141742/

A Adenina Fosforibosiltransferase (APRT E.C. 2.4.2.7) pertence à família de enzimas Fosforibosil Transferases (PRTase) do Tipo I , que catalisa a conversão reversível de Adenina e 5-fosfo-α-D-ribose-1-difosfato (PRPP) em difosfato e adenosina monofosfato, um importante precursor energético da célula. A APRT integra a via de salvação de purinas, única forma de suprir o balanço de purinas em Schistosoma mansoni. Este trabalho apresenta o isolamento, clonagem, expressão heteróloga e purificação da APRT de S. mansoni a fim de caracterizá-la quanto seus parâmetros físico-químicos. Não se obtendo cristais de proteína, foram elaborados modelos tridimensionais por homologia para estudos de dinâmica molecular e avaliação conformacional via tCONCOORD. A estrutura de APRT humana foi usada como controle nas simulações. Os dados computacionais e de biologia molecular foram comparados entre si para validação mútua e, verificou-se que a análise cuidadosa de dados computacionais é capaz de fornecer informações críticas sobre a APRT, auxiliando e guiando os estudos experimentais. Ainda, as simulações de dinâmica molecular foram capazes de evidenciar a abertura de loops do sítio ativo, explicitar a importância da análise de rotâmeros em modelos, permitindo, então, rearranjar da forma correta resíduos erroneamente modelados. Por fim, um estudo envolvendo mecanismo catalítico sugere a participação de uma molécula de água abstraindo o próton ligado ao N9 da adenina e, para efeito de comparação, um mecanismo alternativo independente desta participação também foi descrito. Ambas as observações expandem a corrente visão sobre o mecanismo catalítico de APRTs. === The Adenine Phoshoribosyltransferase (APRT E.C.2.4.2.7) belongs to the Phosphoribosyltransferase enzyme family (PRTase) of type I which catalyzes the reversible conversion of adenine and 5-phospho-α-D-ribose-1-diphosphate (PRPP) in diphosphate and adenosine monophosphate, an important source of this compound for the cell. APRT is involved in the purine salvage pathway, the only way that Schistosoma mansoni has to supply its purine demands. This work shows the isolation, cloning, heterologous expression and the purification of APRT from S. mansoni in order to establish its physical chemical and kinetics parameters. Since crystallographic structure was not obtained, we built homology models to perform molecular dynamics experiments and conformational evaluation via tCONCOORD. The human APRT structure was used as control in the simulation experiments. The computational and molecular biology data were compared for consistency and the detailed analysis of the former allowed us to improve experimental manipulation of APRT. The molecular dynamics experiments showed the opening of the loops of the catalytic binding site and the key function of rotamers. Finally, we were able to suggest that a water molecule may catch the proton of adenine N9. Both observations improve the current view of APRT catalytic mechanism.