Valida??o da prote?na MDP2 de Mycobacterium tuberculosis H37Rv como uma prote?na intrinsecamente desordenada e gera??o de uma cepa nocaute para o gene hns

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Abbadi, Bruno Lopes lattes
Orientador(a): Bizarro, Cristiano Valim
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul
Programa de Pós-Graduação: Programa de P?s-Gradua??o em Biologia Celular e Molecular
Departamento: Faculdade de Bioci?ncias
País: BR
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5491
Resumo: The mycobacterial DNA-binding protein 2 (MDP2) of Mycobacterium tuberculosis is a small, basic protein known to bind to DNA in a non-specific manner and to anchor the nucleoid to the plasma membrane, promoting its unpacking. Motivated by a prior intrinsic disorder pre-diction in silico, we have used a complementary set of techniques to characterize this pro-tein, such as heat and chemical stability, gel filtration, limited proteolysis and electrophoret-ic mobility. Our results suggest that the MDP2 is structurally disordered, since it (1) was pre-dicted to be an IDP, having 86 % of its structure disordered; (2) resisted to denaturation in-duced by boiling temperature and to the chemical thrichloroacetic acid (TCA); (3) migrated anomalously on SDS-PAGE, appearing to be 1.4-fold higher its calculated molecular weight; and (4) was highly sensitive to proteolysis performed by proteinase K in comparison to glob-ular proteins. We also accomplished two experiments to determine the quaternary structure of the MDP2, such as gel-filtration and glutaraldehyde crosslinking. These two experiments showed that the protein has a tendency of self-aggregation, forming large clusters of pro-tein. We also performed the site-directed mutagenesis by allelic exchange in the hns gene, in order to develop a M. tuberculosis strain lacking the protein MDP2. The result of this knock-out showed that the hns gene is not essential for the survival of the mycobacteria, confirm-ing previous results performed by transposon mutagenesis. Combined with previous results related to MDP2 from other works, we speculate that this protein uses its highly disorder N-terminal region to bind to DNA through its KAAK and PAKK sequences in a non-specific man-ner. Thereby the MDP2 may act as a promiscuous protein inside the cell, binding to different regions of nucleoid by forming large clusters of proteins, in order to perform the DNA un-packing and to regulate several genes of the mycobacteria. We hope this work may contrib-ute to a better understanding of the mycobacterial metabolism, since the M. tuberculosis still stands a major global threat.
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Motivated by a prior intrinsic disorder pre-diction in silico, we have used a complementary set of techniques to characterize this pro-tein, such as heat and chemical stability, gel filtration, limited proteolysis and electrophoret-ic mobility. Our results suggest that the MDP2 is structurally disordered, since it (1) was pre-dicted to be an IDP, having 86 % of its structure disordered; (2) resisted to denaturation in-duced by boiling temperature and to the chemical thrichloroacetic acid (TCA); (3) migrated anomalously on SDS-PAGE, appearing to be 1.4-fold higher its calculated molecular weight; and (4) was highly sensitive to proteolysis performed by proteinase K in comparison to glob-ular proteins. We also accomplished two experiments to determine the quaternary structure of the MDP2, such as gel-filtration and glutaraldehyde crosslinking. These two experiments showed that the protein has a tendency of self-aggregation, forming large clusters of pro-tein. We also performed the site-directed mutagenesis by allelic exchange in the hns gene, in order to develop a M. tuberculosis strain lacking the protein MDP2. The result of this knock-out showed that the hns gene is not essential for the survival of the mycobacteria, confirm-ing previous results performed by transposon mutagenesis. Combined with previous results related to MDP2 from other works, we speculate that this protein uses its highly disorder N-terminal region to bind to DNA through its KAAK and PAKK sequences in a non-specific man-ner. Thereby the MDP2 may act as a promiscuous protein inside the cell, binding to different regions of nucleoid by forming large clusters of proteins, in order to perform the DNA un-packing and to regulate several genes of the mycobacteria. We hope this work may contrib-ute to a better understanding of the mycobacterial metabolism, since the M. tuberculosis still stands a major global threat.A prote?na micobacteriana ligadora de DNA 2 (MDP2) de Mycobacterium tuberculosis ? uma prote?na pequena e de car?ter b?sico, conhecida por se ligar ao DNA de uma forma n?o es-pec?fica e de ancorar o nucle?ide ? membrana plasm?tica promovendo o seu desempacota-mento. Motivados por uma predi??o de desordem intr?nseca in silico pr?via, n?s usamos um conjunto de t?cnicas complementares para caracterizar esta prote?na, tais como determina-??o da estabilidade ao calor e a desnaturantes qu?micos, gel filtra??o, prote?lise limitada e mobilidade eletrofor?tica. Nossos resultados sugerem que a MDP2 ? estruturalmente de-sordenada, uma vez que ela (1) foi predita por ser uma prote?na intrinsecamente desorde-nada (IDP), possuindo 86 % da sua estrutura desordenada; resistiu ? desnatura??o induzida por temperatura de fervura e pela a??o qu?mica do ?cido tricloroac?tico (TCA); (3) migrou anomalamente em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE), aparentando ser 1,4 vezes maior que o seu peso molecular calculado; e (4) foi altamente sens?vel ? prote?lise realizada pela protei-nase K, em compara??o ?s prote?nas globulares. N?s tamb?m realizamos dois experimentos para determinar a estrutura quatern?ria da prote?na, como a gel filtra??o e o crosslinking por glutaralde?do. Estes dois experimentos mostraram que a prote?na tem uma tend?ncia a auto agrega??o, formando grandes aglomerados em solu??o. Tamb?m foi realizada a muta-g?nese s?tio-dirigida por troca al?lica no gene hns, com o intuito de desenvolver uma cepa de M. tuberculosis sem a prote?na MDP2. O resultado deste nocaute mostrou que o gene hns n?o ? essencial para a sobreviv?ncia da micobact?ria. Combinado com resultados pr?vios de outros trabalhos relacionados ? MDP2, n?s especulamos que esta prote?na usa sua regi?o N-terminal altamente desordenada para se ligar ao DNA por meio das suas sequ?ncias repetiti-vas KAAK e PAKK de uma forma n?o espec?fica. Desta forma, a MDP2 deve atuar como uma prote?na prom?scua dentro da c?lula, ligando-se a diferentes regi?es do nucle?ide pela for-ma??o de grandes aglomerados de prote?na, com o objetivo de realizar o desempacotamen-to do DNA e de regular diversos genes micobacterianos. N?s esperamos que este trabalho possa contribuir para um melhor entendimento do metabolismo micobacteriano, uma vez que o M. tuberculosis ainda ? uma grande amea?a global.Made available in DSpace on 2015-04-14T14:51:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 459170.pdf: 2176701 bytes, checksum: a35f9eb08768c0d90b70f0dca32cbe46 (MD5) Previous issue date: 2014-03-31application/pdfhttp://tede2.pucrs.br:80/tede2/retrieve/16565/459170.pdf.jpgporPontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do SulPrograma de P?s-Gradua??o em Biologia Celular e MolecularPUCRSBRFaculdade de Bioci?nciasBIOLOGIA CELULARTUBERCULOSEINFEC??OESPECTROMETRIAPROTE?NAS VIRAISCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERALValida??o da prote?na MDP2 de Mycobacterium tuberculosis H37Rv como uma prote?na intrinsecamente desordenada e gera??o de uma cepa nocaute para o gene hnsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis819824693009663736060060036528317262667714info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RSinstname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)instacron:PUC_RSTHUMBNAIL459170.pdf.jpg459170.pdf.jpgimage/jpeg3055http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/5491/3/459170.pdf.jpg356a3bad4b37ea732e3377bc4a9dfbd0MD53TEXT459170.pdf.txt459170.pdf.txttext/plain191984http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/5491/2/459170.pdf.txt9d21c609c4eabd716af74dc142913e0fMD52ORIGINAL459170.pdfapplication/pdf2176701http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/5491/1/459170.pdfa35f9eb08768c0d90b70f0dca32cbe46MD51tede/54912015-05-14 11:40:30.617oai:tede2.pucrs.br:tede/5491Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede2.pucrs.br/tede2/PRIhttps://tede2.pucrs.br/oai/requestbiblioteca.central@pucrs.br||opendoar:2015-05-14T14:40:30Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)false
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