Propriedades farmacológicas da alicina (diallyl thiosulfinate), potencial aplicação em produtos biotecnológicos para suplementação alimentar animal
| Ano de defesa: | 2023 |
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Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotec
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Não Informado pela instituição
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Resumo: | Babesia Caballi and Theileria Equi are known diseases of parasites of the phylum apicomplexa that share strategies for invasion of red blood cell cells. Pure allicin is a molecule derived from crushed fresh garlic and has antifungal, antiparasitic, and antioxidant properties. In this way, we carried out docking and molecular dynamics experiments in order to verify the pharmacological properties of allicin to be used in the treatment and prevention of T.equi and B. caballi, and to verify its permanence in complex under conditions of temperature, movement, time, pressure and solvated environment, for this, allicin and the proteins PDB Id 3SRI Plasmodium falciparum PfRON2 with 29 aa, PDB Id 4APM AMA1/Babesia Divergens, and the protein constructed by homology model_01Babesia Caballi, Of the amino acid residues that interacted with the active allicin, several belong to the conserved and common sequence among the members of the phylum apicomplexan and have been extensively described in previous works, thus providing important information on the dynamics of the ligand-protein complex. In the molecular docking experiments, interactions with nonpolar amino acid residues predominated, with results of changes in the protein structure according to the spatial arrangement of the functional groups and their insertion rate in the protein cavity, highlighting the importance of noncovalent interactions for the study of drug candidates. The hydrophobicity observed in the protein-ligand interactions showed the tendency of stabilization of the protein structure in the direction of a lower energy gradient about the solvation environment external to the hydrophobic pocket, where the ligand coupling site is. Among the results of the experiments, the RMSD difference from the best adjustment configuration of the allicin ligand characterized its affinity for the amino acid sequence of babesia. The van der Waals energies, which represent the short-range interactions for molecules in a solvated medium, and the long-range electrostatic or Coulomb energies, along with the affinity energy, topology and energetic character of the ligand. With the results of the experiments, it was possible to establish the relationship of the anti-protozoan properties of allicin from the results of the in silico and in vitro experiments, the analysis of the docking results and molecular dynamics of the ligand-protein interactions allowed to point out allicin as a new active potential for the prevention and treatment of Babesia Caballi and Theileria Equi. Which offers conditions for the manufacture of a new product in biotechnology, with the respective patent registration, to be integrated into the diet of horses. |
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Soares, João Gilberto BernardiMoreira, Fernando Manuel Araujohttp://lattes.cnpq.br/1809254923092721http://lattes.cnpq.br/9077891857660784https://orcid.org/0000-0002-4155-73452024-01-23T18:09:53Z2024-01-23T18:09:53Z2023-12-08SOARES, João Gilberto Bernardi. Propriedades farmacológicas da alicina (diallyl thiosulfinate), potencial aplicação em produtos biotecnológicos para suplementação alimentar animal. 2023. Tese (Doutorado em Biotecnologia) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/19130.https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/19130Babesia Caballi and Theileria Equi are known diseases of parasites of the phylum apicomplexa that share strategies for invasion of red blood cell cells. Pure allicin is a molecule derived from crushed fresh garlic and has antifungal, antiparasitic, and antioxidant properties. In this way, we carried out docking and molecular dynamics experiments in order to verify the pharmacological properties of allicin to be used in the treatment and prevention of T.equi and B. caballi, and to verify its permanence in complex under conditions of temperature, movement, time, pressure and solvated environment, for this, allicin and the proteins PDB Id 3SRI Plasmodium falciparum PfRON2 with 29 aa, PDB Id 4APM AMA1/Babesia Divergens, and the protein constructed by homology model_01Babesia Caballi, Of the amino acid residues that interacted with the active allicin, several belong to the conserved and common sequence among the members of the phylum apicomplexan and have been extensively described in previous works, thus providing important information on the dynamics of the ligand-protein complex. In the molecular docking experiments, interactions with nonpolar amino acid residues predominated, with results of changes in the protein structure according to the spatial arrangement of the functional groups and their insertion rate in the protein cavity, highlighting the importance of noncovalent interactions for the study of drug candidates. The hydrophobicity observed in the protein-ligand interactions showed the tendency of stabilization of the protein structure in the direction of a lower energy gradient about the solvation environment external to the hydrophobic pocket, where the ligand coupling site is. Among the results of the experiments, the RMSD difference from the best adjustment configuration of the allicin ligand characterized its affinity for the amino acid sequence of babesia. The van der Waals energies, which represent the short-range interactions for molecules in a solvated medium, and the long-range electrostatic or Coulomb energies, along with the affinity energy, topology and energetic character of the ligand. With the results of the experiments, it was possible to establish the relationship of the anti-protozoan properties of allicin from the results of the in silico and in vitro experiments, the analysis of the docking results and molecular dynamics of the ligand-protein interactions allowed to point out allicin as a new active potential for the prevention and treatment of Babesia Caballi and Theileria Equi. Which offers conditions for the manufacture of a new product in biotechnology, with the respective patent registration, to be integrated into the diet of horses.A Babesia Caballi e Theileria Equi são doenças conhecidas de parasitas do filo apicomplexa e que compartilham estratégias de invasão de células de glóbulos vermelhos. A alicina pura é uma molécula derivada do alho fresco esmagado e possui propriedades antifúngicas, antiparasitárias e antioxidantes. Desta maneira, realizamos experimentos de docking e dinâmica molecular com objetivo de verificar as propriedades farmacológicas da alicina para ser usada no tratamento e prevenção da T. equi e B. caballi, e observar sua permanência em complexo sob condições de temperatura, movimento, tempo, pressão e em ambiente solvatado, para tal, foram utilizadas a alicina e as proteínas PDB Id 3SRI Plasmodium falciparum PfRON2 com 29 aa, PDB Id 4APM AMA1/Babesia Divergens, e a proteína construída por homologia model_01Babesia Caballi, dos resíduos de aminoácidos que interagiram com o ativo alicina, vários são pertencentes a sequência conservada e comum entre os integrantes do filo apicomplexa, e amplamente descritos em trabalhos anteriores, assim forneceram importantes informações sobre a dinâmica do complexo ligante-proteína. Nos experimentos de acoplamento molecular predominaram as interações com resíduos de aminoácidos apolares, com resultados de alterações na estrutura da proteína de acordo com a disposição espacial dos grupos funcionais e pela sua taxa de inserção na cavidade proteica, realçando a importância das interações não covalentes para o estudo de candidatos á fármacos. A hidrofobicidade observada nas interações proteína-ligante apresentaram a tendencia de estabilização da estrutura proteica na direção de um gradiente de energia menor em relação ao ambiente de solvatação externo ao bolso hidrofóbico, onde é o local de acoplamento do ligante. Entre os resultados dos experimentos a diferença de RMSD da melhor configuração de ajuste do ligante alicina caracterizou sua afinidade pela sequência de aminoácidos da babesia. As energias de van der Waals, que representam as interações de curto alcance para moléculas em meios solvatados, e as energias eletrostáticas de longo alcance ou de coulomb, juntamente com a energia de afinidade esclareceram as interações, a topologia e o caráter energético do ligante. Com os resultados dos experimentos foi possível estabelecer a relação das propriedades anti protozoários da alicina dos resultados dos experimentos in sílico e in vitro, a análise dos resultados de acoplamento e dinâmica molecular das interações ligante-proteínas permitem apontar a alicina como um novo potencial ativo para a prevenção e tratamento da T. equi e B. caballi. O qual oferece condições para a fabricação de um produto novo em biotecnologia, com o respectivo registro de patente, e para ser integrado a dieta alimentar de equinos.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88882.426513/2019-01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotecUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessPiroplasmoseBabesiaBabesia caballiTheileria equiAcoplamentoDinâmica molecularInteraçõesFármacosEquinosAlicinaPiroplasmosisAllicinDockingMolecular dynamicsInteractionsDrugsHorsesCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULARPropriedades farmacológicas da alicina (diallyl thiosulfinate), potencial aplicação em produtos biotecnológicos para suplementação alimentar animalPharmacological properties of allicin (diallyl thiosulfinate), potential application in biotechnological products for animal feed supplementationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/4a8bbf81-1134-45ff-b7bd-c393fa8a11b4/downloadf337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52falseAnonymousREADORIGINALTesejoaosoaresPPGBIOTec2023.pdfTesejoaosoaresPPGBIOTec2023.pdfapplication/pdf2879424https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/5ea35322-a1db-4bbd-b46b-f1f0bf8c83ee/downloadd24d7d3bd0d6cc0cedcfc8da50e2d566MD51trueAnonymousREADTEXTTesejoaosoaresPPGBIOTec2023.pdf.txtTesejoaosoaresPPGBIOTec2023.pdf.txtExtracted texttext/plain122430https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/258e8c8d-3ca6-43e9-8516-562deb497760/download5613a518733bd75399875bfd2099d362MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILTesejoaosoaresPPGBIOTec2023.pdf.jpgTesejoaosoaresPPGBIOTec2023.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg11590https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/e9b16baa-c4a6-44c6-9054-aa95fcaa6e5f/download467435b5fcef13417bbc6c4e1ec1f89fMD54falseAnonymousREAD20.500.14289/191302025-02-06 05:07:52.03http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/19130https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T08:07:52Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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