Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Santos, Renata Maria dos
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil
Instituto de Química
Programa de Pós-Graduação em Bioquímica
UFRJ
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://hdl.handle.net/11422/27490
Resumo: Trehalose is a disaccharide formed by two glucose residues linked through an α- 1,1 glycosidic bond. It’s found in various organisms, including yeasts, insects, bacteria, fungi, plants, and invertebrates, but the pathway of synthesis isn’t identified in vertebrates. The attributed functions of trehalose were initially described as being a carbon and energy source, a molecule that regulates metabolic pathways, but the function that stands out the most is tolerance to various types of stresses. Trehalose’s function depends on the organism and conditions it finds itself. In pathogens such as C. albicans, trehalose is related to an increased virulence factor, helping the pathogen to adapt during infection in the host. Although the function correlates with the synthesizing organism, the sugar synthesis pathway shows remarkable similarities with other organisms, including the yeast Saccharomyces cerevisiae, where trehalose metabolism is quite elucidated. In the yeast S. cerevisiae sugar is synthesized by four protein subunits, two catalytic Tps1 and Tps2 (56kDa and 102kDa) and two regulatory Tps3 and Tsl1 (both 123 kDa); these enzymes constitute a complex called trehalose-phosphate synthetase (TPS)/trealosephosphatase phosphatase (TPP), or simply TPS/TPP complex, with an estimated molecular mass of 630-800 kDa. However, structural information on the TPS/TPP complex is still scarce. In this regard, the characterization of the complex is critical for the development of targeted drugs to inhibit its synthesis when associated with pathogens, since mammals are unable to synthesize the disaccharide. Thus, goal was to map topology of the structure of the TPS/TPP complex of S. cerevisae after a 40°C heat shock. We present the first visualization of the topology mapping of the TPS/TPP complex structure, which exhibits an intricate topology with inter-links connecting all subunits, indicating that they are spatially close in solution. Data acquired by using the hybrid approach of cross-linking coupled to mass spectrometry (XL/MS). The distance constraints generated from the (XL-MS) methodology allowed us to model the Tps1 and Tps2 catalytic subunits with Rosetta. Our model illustrates the interactions of the C-terminal domain of Tps1 with the N-terminal and phosphatase domains of Tps2. Furthermore, most of the identifications of the covalently modified peptides were validated by TopoLink software, corroborating with our molecular modeling, reinforcing the possible interactions between the catalytic Tps1 and Tps2 subunits of the S. cerevisiae TPS/TPP complex. Thus, the XL-MS dataset made available by this study brings us closer to obtaining a complete structural understanding of the TPS/TPP complex and ultimately paves the way to the development of new drugs aimed at inhibiting trehalose synthesis in pathogens.
id UFRJ_f2199c94b6db57d29ef43df49fc38e8b
oai_identifier_str oai:pantheon.ufrj.br:11422/27490
network_acronym_str UFRJ
network_name_str Repositório Institucional da UFRJ
repository_id_str
spelling Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massasTrealoseModelagem molecularSaccharomyces cerevisiaeCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICATrehalose is a disaccharide formed by two glucose residues linked through an α- 1,1 glycosidic bond. It’s found in various organisms, including yeasts, insects, bacteria, fungi, plants, and invertebrates, but the pathway of synthesis isn’t identified in vertebrates. The attributed functions of trehalose were initially described as being a carbon and energy source, a molecule that regulates metabolic pathways, but the function that stands out the most is tolerance to various types of stresses. Trehalose’s function depends on the organism and conditions it finds itself. In pathogens such as C. albicans, trehalose is related to an increased virulence factor, helping the pathogen to adapt during infection in the host. Although the function correlates with the synthesizing organism, the sugar synthesis pathway shows remarkable similarities with other organisms, including the yeast Saccharomyces cerevisiae, where trehalose metabolism is quite elucidated. In the yeast S. cerevisiae sugar is synthesized by four protein subunits, two catalytic Tps1 and Tps2 (56kDa and 102kDa) and two regulatory Tps3 and Tsl1 (both 123 kDa); these enzymes constitute a complex called trehalose-phosphate synthetase (TPS)/trealosephosphatase phosphatase (TPP), or simply TPS/TPP complex, with an estimated molecular mass of 630-800 kDa. However, structural information on the TPS/TPP complex is still scarce. In this regard, the characterization of the complex is critical for the development of targeted drugs to inhibit its synthesis when associated with pathogens, since mammals are unable to synthesize the disaccharide. Thus, goal was to map topology of the structure of the TPS/TPP complex of S. cerevisae after a 40°C heat shock. We present the first visualization of the topology mapping of the TPS/TPP complex structure, which exhibits an intricate topology with inter-links connecting all subunits, indicating that they are spatially close in solution. Data acquired by using the hybrid approach of cross-linking coupled to mass spectrometry (XL/MS). The distance constraints generated from the (XL-MS) methodology allowed us to model the Tps1 and Tps2 catalytic subunits with Rosetta. Our model illustrates the interactions of the C-terminal domain of Tps1 with the N-terminal and phosphatase domains of Tps2. Furthermore, most of the identifications of the covalently modified peptides were validated by TopoLink software, corroborating with our molecular modeling, reinforcing the possible interactions between the catalytic Tps1 and Tps2 subunits of the S. cerevisiae TPS/TPP complex. Thus, the XL-MS dataset made available by this study brings us closer to obtaining a complete structural understanding of the TPS/TPP complex and ultimately paves the way to the development of new drugs aimed at inhibiting trehalose synthesis in pathogens.Trealose é um dissacarídeo formado por dois resíduos de glicose unidos entre si através de uma ligação glicosídica do tipo α-1,1. O açúcar é encontrado extensivamente em vários organismos, que abrange leveduras, insetos, bactérias, fungos, plantas, invertebrados, porém não foi identificado a via de síntese em vertebrados. As funções atribuídas à trealose foram descritas inicialmente como sendo fonte de carbono e energia, molécula reguladora de vias metabólicas, mas a função que mais se destaca é a tolerância a diversos tipos de estresses. Todavia, a função desempenhada pela trealose vai depender do organismo e as condições que o mesmo de encontra. Em patógenos, como a C. albicans, a trealose está relacionada com aumento fator de virulência, auxiliando na adaptação do patógeno durante a infecção no hospedeiro. Embora a função esteja correlacionada com o organismo, a via síntese do açúcar apresenta notáveis semelhanças com as de outros organismos, inclusive com a levedura de Saccharomyces cerevisiae, onde o metabolismo de trealose é bastante elucidado. Na levedura S. cerevisiae o açúcar é sintetizado por quatro subunidades proteicas, duas catalíticas Tps1 e Tps2 (56kDa e 102kDa) e duas regulatórias Tps3 e Tsl1 (ambas com 123 kDa), estas enzimas constituem um complexo chamado de trealose-fosfato sintetase (TPS) /trealose-fosfatase fosfatase (TPP), ou simplesmente complexo TPS/TPP, com uma massa molecular estimada de 630- 800 kDa. Entretanto, as informações estruturais do complexo TPS/TPP ainda são escassas. Nesse sentido, a caracterização do complexo é fundamental para o desenvolvimento de drogas direcionadas à inibição da síntese quando associada aos patógenos, já que os mamíferos são incapazes de sintetizar o dissacarídeo. Desta forma, o objetivo do projeto foi mapear topologia da estrutura do complexo TPS/TPP de S. cerevisae após um choque térmico 40°C. Então, apresentou-se a primeira visualização do mapeamento da topologia da estrutura do complexo TPS/TPP, que exibe uma topologia intrincada, com inter-links conectando todas as subunidades, indicando que estão próximas espacialmente em solução. Dado adquirido através da utilização a abordagem híbrida de cross-linking acoplado à espectrometria de massa (XL/MS). As restrições de distância geradas da metodologia (XL-MS) permitiram guiar a modelagem das subunidades catalíticas Tps1 e Tps2 com Rosetta. O modelo ilustra as interações do domínio C-terminal do Tps1 com os domínios N-terminal e fosfatase da Tps2. Além disso, a maioria das identificações dos peptídeos modificados covalentemente foram validados pelo software TopoLink, corroborando com a modelagem molecular, reforçando as possíveis interações entre as subunidades catalíticas Tps1 e Tps2 do complexo TPS/TPP de S. cerevisiae. Assim, o conjunto de dados XL-MS disponibilizado por este estudo permitirá realizar futuras análises estruturais complementares sobre o complexo, permitindo obter a compreensão estrutural completa do complexo TPS/TPP, que possibilitará desenvolver novos fármacos destinados a inibição da síntese de trealose em patógenos.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto de QuímicaPrograma de Pós-Graduação em BioquímicaUFRJCarvalho, Paulo Costahttp://lattes.cnpq.br/9300734296482577http://lattes.cnpq.br/9810646868204970Eleutherio, Elis Cristina Araújohttp://lattes.cnpq.br/7716423349207719Nogueira, Fábio César Sousahttp://lattes.cnpq.br/9246430154720067Gozzo, Fábio Césarhttp://lattes.cnpq.br/8054503791451688Souza, Tatiana de Arruda Campos Brasil dehttp://lattes.cnpq.br/8204541236474529Neves, Bianca Cruzhttp://lattes.cnpq.br/2924634223083790Palmisano, Giuseppehttp://lattes.cnpq.br/7279925544830340Santos, Renata Maria dos2025-10-22T19:23:32Z2025-10-24T03:00:10Z2021-09-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisSANTOS, Renata Maria dos. Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas. 2021. 167 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.http://hdl.handle.net/11422/27490porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2025-10-24T03:00:10Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/27490Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2025-10-24T03:00:10Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false
dc.title.none.fl_str_mv Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas
title Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas
spellingShingle Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas
Santos, Renata Maria dos
Trealose
Modelagem molecular
Saccharomyces cerevisiae
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
title_short Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas
title_full Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas
title_fullStr Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas
title_full_unstemmed Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas
title_sort Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas
author Santos, Renata Maria dos
author_facet Santos, Renata Maria dos
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Carvalho, Paulo Costa
http://lattes.cnpq.br/9300734296482577
http://lattes.cnpq.br/9810646868204970
Eleutherio, Elis Cristina Araújo
http://lattes.cnpq.br/7716423349207719
Nogueira, Fábio César Sousa
http://lattes.cnpq.br/9246430154720067
Gozzo, Fábio César
http://lattes.cnpq.br/8054503791451688
Souza, Tatiana de Arruda Campos Brasil de
http://lattes.cnpq.br/8204541236474529
Neves, Bianca Cruz
http://lattes.cnpq.br/2924634223083790
Palmisano, Giuseppe
http://lattes.cnpq.br/7279925544830340
dc.contributor.author.fl_str_mv Santos, Renata Maria dos
dc.subject.por.fl_str_mv Trealose
Modelagem molecular
Saccharomyces cerevisiae
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
topic Trealose
Modelagem molecular
Saccharomyces cerevisiae
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
description Trehalose is a disaccharide formed by two glucose residues linked through an α- 1,1 glycosidic bond. It’s found in various organisms, including yeasts, insects, bacteria, fungi, plants, and invertebrates, but the pathway of synthesis isn’t identified in vertebrates. The attributed functions of trehalose were initially described as being a carbon and energy source, a molecule that regulates metabolic pathways, but the function that stands out the most is tolerance to various types of stresses. Trehalose’s function depends on the organism and conditions it finds itself. In pathogens such as C. albicans, trehalose is related to an increased virulence factor, helping the pathogen to adapt during infection in the host. Although the function correlates with the synthesizing organism, the sugar synthesis pathway shows remarkable similarities with other organisms, including the yeast Saccharomyces cerevisiae, where trehalose metabolism is quite elucidated. In the yeast S. cerevisiae sugar is synthesized by four protein subunits, two catalytic Tps1 and Tps2 (56kDa and 102kDa) and two regulatory Tps3 and Tsl1 (both 123 kDa); these enzymes constitute a complex called trehalose-phosphate synthetase (TPS)/trealosephosphatase phosphatase (TPP), or simply TPS/TPP complex, with an estimated molecular mass of 630-800 kDa. However, structural information on the TPS/TPP complex is still scarce. In this regard, the characterization of the complex is critical for the development of targeted drugs to inhibit its synthesis when associated with pathogens, since mammals are unable to synthesize the disaccharide. Thus, goal was to map topology of the structure of the TPS/TPP complex of S. cerevisae after a 40°C heat shock. We present the first visualization of the topology mapping of the TPS/TPP complex structure, which exhibits an intricate topology with inter-links connecting all subunits, indicating that they are spatially close in solution. Data acquired by using the hybrid approach of cross-linking coupled to mass spectrometry (XL/MS). The distance constraints generated from the (XL-MS) methodology allowed us to model the Tps1 and Tps2 catalytic subunits with Rosetta. Our model illustrates the interactions of the C-terminal domain of Tps1 with the N-terminal and phosphatase domains of Tps2. Furthermore, most of the identifications of the covalently modified peptides were validated by TopoLink software, corroborating with our molecular modeling, reinforcing the possible interactions between the catalytic Tps1 and Tps2 subunits of the S. cerevisiae TPS/TPP complex. Thus, the XL-MS dataset made available by this study brings us closer to obtaining a complete structural understanding of the TPS/TPP complex and ultimately paves the way to the development of new drugs aimed at inhibiting trehalose synthesis in pathogens.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-09-17
2025-10-22T19:23:32Z
2025-10-24T03:00:10Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv SANTOS, Renata Maria dos. Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas. 2021. 167 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
http://hdl.handle.net/11422/27490
identifier_str_mv SANTOS, Renata Maria dos. Caracterização topológica do complexo de síntese de trealose de Saccharomyces cerevisiae utilizando a espectrometria de massas. 2021. 167 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
url http://hdl.handle.net/11422/27490
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil
Instituto de Química
Programa de Pós-Graduação em Bioquímica
UFRJ
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil
Instituto de Química
Programa de Pós-Graduação em Bioquímica
UFRJ
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRJ
instname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
instacron:UFRJ
instname_str Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
instacron_str UFRJ
institution UFRJ
reponame_str Repositório Institucional da UFRJ
collection Repositório Institucional da UFRJ
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
repository.mail.fl_str_mv pantheon@sibi.ufrj.br
_version_ 1861279131648393216