Desvendando a Ligação da Frutose e da Glicose à Albumina do Soro Humano: medições de fluorescência e cálculos de docking, dinâmica molecular e bioquímica quântica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Cortez, André Hadad
Orientador(a): Freire, Valder Nogueira
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77249
Resumo: This research examines the interaction between human serum albumin (HSA) and various sugar forms (β-D-fructofuranose (FRC), α-D-glucopyranose (GLC), Keto-D fructose (FRO), Aldehydo-D-glicose (GLO), and hexane-1,2,3,4,5-pentol modified D glicose (GLOm)) using fluorescent spectroscopy, molecular docking simulations, molecular dynamics, protein conformational clusters (EnGens), molecular fractionation with conjugate caps (MFCC) and quantum biochemistry analysis. We analyze molecular and quantum aspects, uncovering interaction energies between sugar atoms and amino acids. Total interaction energy considers protein fragmentation, energetic decomposition, and interaction energy from a bottom-up perspective. Molecular dynamics reveal that unmodified Aldehydo-D-glicose (GLO) escapes HSA binding sites, explaining gradual glycation. We pioneer studying HSA's binding mechanism with glicose and fructose in a 1:1 ratio using long molecular dynamics simulations. Results suggest the ransitional GLOm form has a higher Sudlow site I propensity than unmodified glicose, crucial for LYS195 glycation. FRO and GLOm interaction tendencies move toward a deeper FA7 cavity, near its center. This approach effectively elucidates small molecule binding mechanisms, consistent with previous experimental results.
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spelling Cortez, André HadadFreire, Valder Nogueira2024-07-12T13:58:02Z2024-07-12T13:58:02Z2024http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77249This research examines the interaction between human serum albumin (HSA) and various sugar forms (β-D-fructofuranose (FRC), α-D-glucopyranose (GLC), Keto-D fructose (FRO), Aldehydo-D-glicose (GLO), and hexane-1,2,3,4,5-pentol modified D glicose (GLOm)) using fluorescent spectroscopy, molecular docking simulations, molecular dynamics, protein conformational clusters (EnGens), molecular fractionation with conjugate caps (MFCC) and quantum biochemistry analysis. We analyze molecular and quantum aspects, uncovering interaction energies between sugar atoms and amino acids. Total interaction energy considers protein fragmentation, energetic decomposition, and interaction energy from a bottom-up perspective. Molecular dynamics reveal that unmodified Aldehydo-D-glicose (GLO) escapes HSA binding sites, explaining gradual glycation. We pioneer studying HSA's binding mechanism with glicose and fructose in a 1:1 ratio using long molecular dynamics simulations. Results suggest the ransitional GLOm form has a higher Sudlow site I propensity than unmodified glicose, crucial for LYS195 glycation. FRO and GLOm interaction tendencies move toward a deeper FA7 cavity, near its center. This approach effectively elucidates small molecule binding mechanisms, consistent with previous experimental results.Esta investigação examina a interação entre a albumina do soro humano (HSA) e várias formas de açúcar (β-D-frutofuranose (FRC), α-D-lucopiranose (GLC), ceto-D-frutose (FRO), Aldehydo-D-glicose (GLO), e hexane-1,2,3,4,5-pentol (D-glicose modificada) (GLOm)) utilizando espectroscopia de fluorescência, simulações de docking molecular, dinâmica molecular, clusters conformacionais de proteínas (EnGens), fracionamento molecular com capas conjugadas (MFCC) e análise bioquímica quântica. Analisamos aspectos moleculares e quânticos, descobrindo energias de interação entre átomos de açúcar e aminoácidos. A energia total de interação considera a fragmentação das proteínas, a decomposição energética e a energia de interação numa perspectiva ascendente. A dinâmica molecular revela que a Aldehydo-D-glicose (GLO) não modificada escapa aos locais de ligação da HSA, explicando a glicação gradual. Estudamos de forma pioneira o mecanismo de ligação da HSA com glicose e frutose numa proporção de 1:1 utilizando longas simulações de dinâmica molecular. Os resultados sugerem que a forma transitória GLOm tem uma maior propensão para o Sudlow Site I do que a glicose não modificada, crucial para a glicação LYS195. As tendências de interação de FRO e GLOm deslocam-se para uma cavidade FA7 mais profunda, perto do seu centro. Esta abordagem elucida eficazmente os mecanismos de ligação de pequenas moléculas, de acordo com resultados experimentais anteriores.Cortez, A. H. Desvendando a Ligação da Frutose e da Glicose à Albumina do Soro Humano: medições de fluorescência e cálculos de docking, dinâmica molecular e bioquímica quântica. 141f. Tese (Doutorado em Física: Física da Matéria Condensada) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.Desvendando a Ligação da Frutose e da Glicose à Albumina do Soro Humano: medições de fluorescência e cálculos de docking, dinâmica molecular e bioquímica quânticainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisAlbumina do soro humano (HSA); frutose; glicose; docking; dinâmica molecular; EnGens; MFCC; bioquímica quântica; glicação gradual.Human serum albumin (HSA), fructose, glicose, docking; molecular dynamics, EnGens, MFCC, quantum biochemistry, gradual glycation.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCORIGINAL2024_tese_ahcortez.pdf2024_tese_ahcortez.pdfapplication/pdf13346140http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77249/5/2024_tese_ahcortez.pdf1a88f056e61d249115c4f267089b78c2MD55LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77249/6/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD56riufc/772492024-07-12 10:58:02.676oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-07-12T13:58:02Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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