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Type: TESE
Title: Estudo funcional de variantes estruturais da hemoglobina humana
Title Alternative: Functional studies of structural variants of human hemoglobin
Author: Jorge, Susan Elisabeth Domingues Costa, 1983-
Advisor: Sonati, Maria de Fátima, 1958-
Abstract: Resumo: A hemoglobina (Hb), pigmento respiratório de todos os organismos vertebrados, encontra-se em elevadas concentrações nas hemácias e é responsável pelo transporte de O2 dos pulmões para os tecidos. A Hemoglobina humana constitui-se de dois pares de cadeias polipeptídicas (globinas), cada qual envolvendo um grupo prostético heme, que se liga reversivelmente ao O2. Mais de 1000 variantes estruturais da Hb humana já foram descritas, parte delas relacionada a manifestações clinicas importantes. Algumas variantes apresentam alteração funcional, que se traduz em afinidade modificada pelo O2. Quando elevada, há uma produção compensatoriamente maior de hemácias, levando a policitemia; quando diminuída, resulta em cianose. O Laboratório de Hemoglobinopatias do Departamento de Patologia Clinica da FCM/UNICAMP e um dos laboratórios de referencia no pais, tendo identificado, ate o momento, 12 hemoglobinas novas e 51 variantes raras. Destas, as variantes novas Hb Hb Boa Esperanca (?16 Lys?Thr), Hb Itapira (?30 Glu?Val), Hb Bom Jesus da Lapa (?30 Glu?Ala), Hb Olinda [ß22 (b4) -25 (b7)], Hb Caruaru (ß 122 Phe?Ser) e Hb S-Sao Paulo (ß6 Glu?Val ; ß65 Lys?Glu) foram aqui caracterizadas funcionalmente, assim como as variantes raras Hb Iwata (a87 His??Arg), Hb Sunshine Seth (?94 Asp?His), Hb Deer Lodge (ß2 His?Arg), Hb Deer Lodge (ß2 His??Arg) + Hb S (ß6 Glu??Val), Hb G-Siriraj (ß7 Glu??Lys), Hb G-Siriraj (ß7 Glu??Lys) e Hb C (ß6 Glu??Lys) em associacao, Hb M-Saskatoon (ß63 His??Tyr), Hb Redondo (ß92 His? Asn), Hb Koln (ß98 Val??Met), Hb Coimbra (ß99 Asp??Glu) e Hb Dhonburi (ß126 Val?Gli)+ Btal. O metodo analitico empregado foi descrito por Rossi-Fanelli & Antonini (1958), e analisa espectrofotometricamente o comportamento da Hb frente a conhecidas pressões parciais de oxigênio (pO2), possibilitando a medida de afinidade (p50), da constante de Hill (n), que verifica o fenômeno de cooperatividade entre as cadeias globinicas para ligação do O2, o efeito Bohr (que indica facilidade na ligação Hb-O2 conforme e elevado o pH do meio), bem como a interação com o Inositol Hexafosfato (IHP), um fosfato polianion que dificulta a ligação entre a Hb e o O2. A exceção das Hbs Itapira e Bom Jesus da Lapa, em concentrações reduzidas nos hemolisados, todas as demais apresentam afinidade alterada pelo oxigênio. Como complementação ao estudo funcional, as Hbs Caruaru e São Paulo também foram submetidas a analise por dinâmica molecular, através dos programas VMD (Visual Molecular Dynamics), com dados inseridos nos softwares CHARMM (Chemistry at Harvard Molecular Mechanics) e NAMD (Nanoscale Molecular Dynamics). As demais variantes tiveram sua analise estrutural individualizada feita através da visualização de estruturas nativas depositadas no Protein Data Bank, para melhor compreensão da relação entre o aminoácido substituído e a função protéica alterada. Deste modo, foi possível estabelecer correlações entre a estrutura e a função e inferir sobre as manifestações clinicas resultantes da presença destas heme proteínas anômalas, ilustrando-se assim a importância desses estudos para a completa caracterização das variantes.

Abstract: The human hemoglobin (Hb) is the respiratory pigment of human organisms, found in high concentrations in the erythrocytes and is responsible for transporting O2 from the lungs to the peripheral tissues. This molecule is composed by two pairs of polypeptide chains (globin), each one involving a prosthetic group heme, which bind reversibly to the O2. More than 1000 structural variants had been described already; part of them related to important clinical manifestations. Some variants present functional alteration, with modified affinity for the O2. When it is increased, it has a higher compensatory production of the erythrocytes, causing policitemia; when decreased, it results on cyanosis. The Laboratory of Hemoglobinopaties of the Department of Clinical Pathology of the FCM/UNICAMP is one of the references laboratories in the country, and identified, until this moment, 12 new hemoglobins and 51 rare variants. The new variants Hb Hb Boa Esperanca (?16 Lys?Thr), Hb Itapira (?30 Glu?Val), Hb Bom Jesus da Lapa (?30 Glu?Ala), Hb Olinda [ß22 (b4) -25 (b7)], Hb Caruaru (ß 122 Phe?Ser) e Hb S-Sao Paulo (ß6 Glu?Val ; ß65 Lys?Glu) were, in the present study, functionally characterized, as well as the rare variants Hb Iwata (a87 His??Arg), Hb Sunshine Seth (?94 Asp?His), Hb Deer Lodge (ß2 His?Arg), Hb Deer Lodge (ß2 His??Arg) + Hb S (ß6 Glu??Val), Hb G-Siriraj (ß7 Glu??Lys), Hb G-Siriraj (ß7 Glu??Lys) e Hb C (ß6 Glu??Lys) em associacao, Hb M-Saskatoon (ß63 His??Tyr), Hb Redondo (ß92 His? Asn), Hb Koln (ß98 Val??Met), Hb Coimbra (ß99 Asp??Glu) e Hb Dhonburi (ß126 Val?Gli)+ Btal. The analytical method used was described for Rossi-Fanelli & Antonini (1958), which analyses, by spectrophotometer, the behavior of the Hb against known partial pressures of oxygen (pO2), making possible the measure of affinity (p50), the constant of Hill (n), that verifies the cooperativity, the Bohr effect (that it indicates the relation between Hb-O2 binding according to the pH), as well as the interaction with Inositol Hexaphosphoric acid (IHP), that difficult linkage between the Hb and the O2. Except from Hb Itapira and Hb Bom Jesus of the Lapa, in reduced concentrations at the total hemolysate, all the others presented modified affinity to the oxygen. As a complement of the functional study, the Hb Caruaru and Hb S-Sao Paulo were also submitted to previous molecular dynamics simulation. All the other variants were structurally analyzed by the study of the native structure deposited at the Protein Data Bank, to understand better the relation between the substituted residue and the modified one at the protein function. Therefore, it was possible to establish correlations between the structure and the function and to infer on the clinical manifestations because of the presence of these anomalous proteins, illustrating the importance of these studies for the complete characterization of the variants.
Subject: Policitemia
Cianose
Hemoglobinas
População
Variação genética
Genética molecular
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2009
Appears in Collections:FCM - Dissertação e Tese

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