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http://hdl.handle.net/11422/27490
| Type: | Tese |
| Title: | Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas |
| Author(s)/Inventor(s): | Santos, Renata Maria dos |
| Advisor: | Carvalho, Paulo Costa |
| Co-advisor: | Eleutherio, Elis Cristina Araújo |
| Co-advisor: | Nogueira, Fábio César Sousa |
| Abstract: | Trealose é um dissacarídeo formado por dois resíduos de glicose unidos entre si através de uma ligação glicosídica do tipo α-1,1. O açúcar é encontrado extensivamente em vários organismos, que abrange leveduras, insetos, bactérias, fungos, plantas, invertebrados, porém não foi identificado a via de síntese em vertebrados. As funções atribuídas à trealose foram descritas inicialmente como sendo fonte de carbono e energia, molécula reguladora de vias metabólicas, mas a função que mais se destaca é a tolerância a diversos tipos de estresses. Todavia, a função desempenhada pela trealose vai depender do organismo e as condições que o mesmo de encontra. Em patógenos, como a C. albicans, a trealose está relacionada com aumento fator de virulência, auxiliando na adaptação do patógeno durante a infecção no hospedeiro. Embora a função esteja correlacionada com o organismo, a via síntese do açúcar apresenta notáveis semelhanças com as de outros organismos, inclusive com a levedura de Saccharomyces cerevisiae, onde o metabolismo de trealose é bastante elucidado. Na levedura S. cerevisiae o açúcar é sintetizado por quatro subunidades proteicas, duas catalíticas Tps1 e Tps2 (56kDa e 102kDa) e duas regulatórias Tps3 e Tsl1 (ambas com 123 kDa), estas enzimas constituem um complexo chamado de trealose-fosfato sintetase (TPS) /trealose-fosfatase fosfatase (TPP), ou simplesmente complexo TPS/TPP, com uma massa molecular estimada de 630- 800 kDa. Entretanto, as informações estruturais do complexo TPS/TPP ainda são escassas. Nesse sentido, a caracterização do complexo é fundamental para o desenvolvimento de drogas direcionadas à inibição da síntese quando associada aos patógenos, já que os mamíferos são incapazes de sintetizar o dissacarídeo. Desta forma, o objetivo do projeto foi mapear topologia da estrutura do complexo TPS/TPP de S. cerevisae após um choque térmico 40°C. Então, apresentou-se a primeira visualização do mapeamento da topologia da estrutura do complexo TPS/TPP, que exibe uma topologia intrincada, com inter-links conectando todas as subunidades, indicando que estão próximas espacialmente em solução. Dado adquirido através da utilização a abordagem híbrida de cross-linking acoplado à espectrometria de massa (XL/MS). As restrições de distância geradas da metodologia (XL-MS) permitiram guiar a modelagem das subunidades catalíticas Tps1 e Tps2 com Rosetta. O modelo ilustra as interações do domínio C-terminal do Tps1 com os domínios N-terminal e fosfatase da Tps2. Além disso, a maioria das identificações dos peptídeos modificados covalentemente foram validados pelo software TopoLink, corroborando com a modelagem molecular, reforçando as possíveis interações entre as subunidades catalíticas Tps1 e Tps2 do complexo TPS/TPP de S. cerevisiae. Assim, o conjunto de dados XL-MS disponibilizado por este estudo permitirá realizar futuras análises estruturais complementares sobre o complexo, permitindo obter a compreensão estrutural completa do complexo TPS/TPP, que possibilitará desenvolver novos fármacos destinados a inibição da síntese de trealose em patógenos. |
| Abstract: | Trehalose is a disaccharide formed by two glucose residues linked through an α- 1,1 glycosidic bond. It’s found in various organisms, including yeasts, insects, bacteria, fungi, plants, and invertebrates, but the pathway of synthesis isn’t identified in vertebrates. The attributed functions of trehalose were initially described as being a carbon and energy source, a molecule that regulates metabolic pathways, but the function that stands out the most is tolerance to various types of stresses. Trehalose’s function depends on the organism and conditions it finds itself. In pathogens such as C. albicans, trehalose is related to an increased virulence factor, helping the pathogen to adapt during infection in the host. Although the function correlates with the synthesizing organism, the sugar synthesis pathway shows remarkable similarities with other organisms, including the yeast Saccharomyces cerevisiae, where trehalose metabolism is quite elucidated. In the yeast S. cerevisiae sugar is synthesized by four protein subunits, two catalytic Tps1 and Tps2 (56kDa and 102kDa) and two regulatory Tps3 and Tsl1 (both 123 kDa); these enzymes constitute a complex called trehalose-phosphate synthetase (TPS)/trealosephosphatase phosphatase (TPP), or simply TPS/TPP complex, with an estimated molecular mass of 630-800 kDa. However, structural information on the TPS/TPP complex is still scarce. In this regard, the characterization of the complex is critical for the development of targeted drugs to inhibit its synthesis when associated with pathogens, since mammals are unable to synthesize the disaccharide. Thus, goal was to map topology of the structure of the TPS/TPP complex of S. cerevisae after a 40°C heat shock. We present the first visualization of the topology mapping of the TPS/TPP complex structure, which exhibits an intricate topology with inter-links connecting all subunits, indicating that they are spatially close in solution. Data acquired by using the hybrid approach of cross-linking coupled to mass spectrometry (XL/MS). The distance constraints generated from the (XL-MS) methodology allowed us to model the Tps1 and Tps2 catalytic subunits with Rosetta. Our model illustrates the interactions of the C-terminal domain of Tps1 with the N-terminal and phosphatase domains of Tps2. Furthermore, most of the identifications of the covalently modified peptides were validated by TopoLink software, corroborating with our molecular modeling, reinforcing the possible interactions between the catalytic Tps1 and Tps2 subunits of the S. cerevisiae TPS/TPP complex. Thus, the XL-MS dataset made available by this study brings us closer to obtaining a complete structural understanding of the TPS/TPP complex and ultimately paves the way to the development of new drugs aimed at inhibiting trehalose synthesis in pathogens. |
| Keywords: | Trealose Modelagem molecular Saccharomyces cerevisiae |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Bioquímica |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 17-Sep-2021 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | SANTOS, Renata Maria dos. Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas. 2021. 167 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021. |
| Appears in Collections: | Bioquímica |
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