| Abstract: | Flexibilidade e função são propriedades relacionadas no estudo da dinâmica proteica. A flexibilidade reflete no potencial conformacional das proteínas e, deste modo, nas suas funcionalidades. A presença de interações entre complexos proteína-ligante e proteína-proteína, de substratos e alterações ambientais, podem alterar a plasticidade proteica, atuando desde o rearranjo das cadeias laterais de aminoácidos até o desdobramento/dobramento de grandes motivos estruturais. Com o intuito de avaliar os efeitos da flexibilidade em sistemas proteicos, definimos como alvo do nosso trabalho a enzima 2-trans-enoil-ACP (CoA) redutase de Mycobacterium tuberculosis (Mtb), ou MtInhA, a qual apresenta-se como um homotetrâmero em solução. Apesar de a sua estrutura quaternária ser a forma biologicamente ativa, estudos computacionais simulam a MtInhA como um monômero, justificando a independência dos sítios ativos devido às suas distâncias, assim como, o custo computacional. Entretanto, já foram descritas diferenças na flexibilidade entre as formas tetramérica e monomérica, as quais impactam no tamanho da cavidade de ligação da enzima. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi construir um modelo de simulação monomérico da MtInhA que apresente as características conformacionais da estrutura quaternária da enzima. Para espelhar a influência das subunidades e obter comportamento similar à proteína na forma nativa, aplicamos diferentes constantes de força na estrutura monomérica, para restringir movimento dos resíduos que compõem a cavidade de ligação do substrato. A partir da comparação entre os sitemas monomérico com restrições, tetramérico e monomérico sem restrições, observamos que as simulações com constantes de força aplicadas apresentam um comportamento similar à proteína nativa. Não obstante, essas semelhanças são mais proeminentes nas alças A e B, as quais são regiões importantes para a modulação da flexibilidade do sítio ativo. Portanto, a partir destes resultados apresentamos um modelo de simulação monomérico da MtInhA, que possui características conformacionais da estrutura biologicamente ativa. Assim, os dados obtidos neste trabalho poderão ser aplicados para a geração de modelos flexíveis mais confiáveis para docagem molecular, e também para a realização de simulações por dinâmica molecular mais longas e com um menor custo computacional.
Flexibility and function are related properties in the study of protein dynamics. Flexibility reflects in the conformational potential of proteins and thus in their functionalities. The presence of interactions between protein-ligands and protein-protein complexes, substrates and environmental changes, can alter protein plasticity, acting from the rearrangement of the side chains of amino acids to the unfolding/folding of large structural motifs. In order to evaluate the effects of flexibility in protein systems, we defined as the target of our work the enzyme 2-trans-enoyl-ACP (CoA) reductase of Mycobacterium tuberculosis (Mtb), or MtInhA, which presents as a homothernamer in solution. Although its quaternary structure is the biologically active form, computational studies simulate MtInhA as a monomer, justifying the independence of active sites due to their distances, as well as computational cost. However, differences in flexibility between the tetrameric and monomeric forms have already been described, which impact in the size of the enzyme binding cavity. Thus, the objective of this work was to construct a monomeric simulation model of MtInhA that presents the conformational characteristics of the quaternary structure of the enzyme. To mirror the influence of the subunits and obtain behavior similar to the protein in the native form, we applied different force constants in the monomeric structure, to restrict movement of the residues that composes the substrate binding cavity. From the comparison between monomeric systems with restrictions, tetrameric and monomer without restrictions, we observed that the simulations with force constants applied present a behavior similar to the native protein. Nevertheless, these similarities are more prominent in the A and B loops, which are important regions for modulating the flexibility of the active site. Therefore, from these results we present a monomeric simulation model of MtInhA, which has conformational characteristics of the biologically active structure. Thus, the data obtained in this work can be applied to the generation of more reliable flexible models for molecular production, and also for the performance of simulations by molecular dynamics longer and with a lower computational cost. |
