Técnicas de bioinformática e modelagem computacional aplicadas ao estudo do genoma de Trypanosoma cruzi e de enzimas consideradas de interesse no tratamento da doença de Chagas: estudo particular das cruzipaínas 1 e 2. - Goliatt, Priscila Vanessa Zabala Capriles (2007)
Quase 100 anos após a descoberta do Trypanosoma cruzi, agente etiológico da doença de Chagas, não existem tratamentos efetivos para esta doença tanto em sua fase aguda quanto crônica. Neste trabalho é apresentado um estudo em grande escala das proteínas preditas a partir de seqüências genômicas de T. cruzi, através de técnicas de bioinformática e modelagem comparativa, visando investigar e discutir os seguintes aspectos: (i) quais seqüências podem ter suas estruturas tridimensionais (3D) geradas e qualificadas por técnicas de modelagem comparativa, usando o workflow MHOLline; (ii) associar a estes modelos protéicos uma classificação enzimática (EC), através da ferramenta ECNGet (desenvolvida neste trabalho); (iii) através desta associação enzimática aos modelos, usá-los para inferir possíveis funções biológicas às suas seqüências alvos originalmente anotadas como hipotéticas, e/ou sugerir uma possível reanotação de seqüências; (iv) investigar dentre as enzimas com estruturas 3D geradas quais possuem similaridades (ortologias) com enzimas humanas (genoma de Homo sapiens); (v) determinar quais das enzimas identificadas fazem parte de alguma via metabólica representativa depositada em bancos de dados específicos. Dentre as enzimas de T. cruzi consideradas como alvos moleculares para o tratamento da doença de Chagas, as cisteíno proteases têm sido extensivamente estudadas experimentalmente. Neste presente estudo, as isoformas 1 e 2 da cruzipaína foram investigadas por simulações de dinâmica molecular (DM), nas temperaturas de 25°C e 37°C, tendo como controle a papaína, enzima representativa da família C1 de cisteíno proteases. Analisando 20.679 seqüências protéicas preditas a partir de CDS (Seqüência Codificante) não redundantes do genoma de T. cruzi (cepa CL Brener), 4.719 seqüências foram associadas a proteínas de membrana e foram gerados 2.786 modelos estruturais protéicos. Destes modelos, 1.888 foram associados a um EC, dos quais aproximadamente 79,5% foram classificados como tendo uma qualidade suficientemente boa para serem usados em estudos de desenho racional de fármacos baseado em estrutura, através de métodos de modelagem molecular. Dos 1.876 modelos enzimáticos com, pelo menos, uma sub-subclasse enzimática, foram identificadas 99 seqüências possivelmente análogas a enzimas humanas, 1.776 como similares e 1 bifuncional como análoga/similar. Também foi possível detectar um subgrupo de 10 modelos considerados como prováveis enzimas específicas de T. cruzi em relação a H. sapiens, não descartando possíveis relações destas seqüências com outros organismos. Nos estudos de DM realizados, o principal resultado obtido indica que a presença de resíduos ácidos na posição 158 (numeração da papaína) no sítio catalítico, pode induzir uma reorganização estrutural, suscetível a variações de temperatura, dos resíduos catalíticos em cisteíno proteases da família da papaína. Esta reorganização estrutural gera uma conformação semelhante à apresentada pela tríade catalítica (ASP/HIS/SER) em serino proteases.