Comparação entre métodos de modelagem aplicados à enzima α-L-IDURONIDASE e análise dos mutantes R89W e R89Q - Figueiredo, Danieli Forgiarini (2013)
A Mucopolissacaridose do tipo I é uma doença autossômica recessiva, causada por mutações na enzima α-L-iduronidase, a qual é responsável pela degradação dos glicosaminoglicanos heparan sulfato e dermatan sulfato. Pacientes MPS I apresentam um amplo espectro de manifestações clínicas que vão desde a forma mais grave da doença (Síndrome de Hurler) até a forma mais branda (síndrome de Scheie). A gravidade da doença está intimamente relacionada a mutações na enzima α-L-iduronidase, as quais podem ter um impacto tanto na estabilidade quanto na atividade enzimática. O objetivo principal deste trabalho foi realizar a modelagem molecular da enzima α-L-iduronidase humana utilizando diferentes metodologias. A partir dessas modelagens realizamos comparações com a estrutura cristalografada dessa proteína (PDB ID: 4JXP - publicado após a obtenção dos modelos), com o intuito de detectar o método mais apropriado para modelagens que apresentam moldes de baixa identidade. Adicionalmente, avaliamos através da dinâmica molecular duas mutações - R89W e R89Q - que ocorrem no mesmo resíduo da IDUA e apresentam impactos diferenciados sobre a função da proteína. Dentre as técnicas de modelagem utilizadas nesse trabalho as que apresentaram os melhores desempenhos foram a modelagem mista (utilizando a ferramenta I-tasser) bem como a modelagem por homologia (através da ferramenta Modeller 9v9) utilizando um alinhamento baseado em reconhecimento de padrões de enovelamento. Em relação à validação dos modelos destacamos a importância da utilização de diferentes ferramentas de validação, bem como a inclusão da simulação de dinâmica molecular como passo final na avaliação dos modelos. Com relação aos dados de dinâmica molecular, a substituição de uma arginina (R) na posição 89 por um triptofano (W) apresentou um impacto maior no sítio ativo da IDUA do que a substituição por uma glutamina (Q). Esse impacto se refletiu tanto no número de ligações de hidrogênio realizadas pelo resíduo na posição 89 e nas distâncias dos dois glutamatos catalíticos (E182 e E299) quanto na desestruturação da hélice α6. A metodologia utilizada neste trabalho pode ser aplicada para a modelagem das outras 5 enzimas da via de degradação de glicosaminoglicanos (responsáveis pelas mucopolissacaridoses II, IIIA, IIIB, IIIC e IIID) que ainda não apresentam sua estrutura cristalografada.