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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Análise dos sítios de especificidade para metalo-beta-lactamases utilizando métodos in silico
Title Alternative: Site specificity analysis for metallo-beta-lactamases by in silico methods
Author: Barrionuevo, Manoel Victor Frutuoso, 1990-
Advisor: Abbehausen, Camilla, 1979-
Abstract: Resumo: Entre as causas da resistência bacteriana, a expressão de metalo-beta-lactamase (MBL) é uma das maiores preocupações devido ao seu amplo espectro de ação e à ausência de inibidores efetivos. A despeito dos estudos de mecanismos e da classificação estrutural entre subgrupos (B1, B2, B3), certos domínios estruturais podem construir chaves de especificidade na inibição destas proteínas. Nesse trabalho, através de um estudo sistemático in silico, foram demonstrados os principais aspectos que diferenciam os subgrupos B1 e B3 de uma perspectiva estrutural e físico-química. Dentre os grupos diferenciadores, uma região não conservada, uma alça (linker 1 ) presente nas enzimas do subgrupo B1, associada com seu amplo espectro de atuação. Já as enzimas de B3 possuem um motivo hélice-gancho-hélice (linker 2 ) que é associado à especificidade de substrato. Também, um triptofano bem conservado a uma distância de 6.3 Å do sítio ativo é encontrado em maior parte no subgrupo B3, sugerindo que a interação de empilhamento-pi, quando estabelecida, poderia estabilizar grupos aromáticos do substrato ou inibidor. Observando por uma perspectiva físico-química, o potencial eletrostático de superfície além de 6 Å de distância do centro metálico Zn(II) é próximo da neutralidade para o subgrupo B1 e negativo para o subgrupo B3. Não obstante, os índices de Fukui calculados para o sítio ativo revelaram que os resíduos Asp120 de B3 e Cis221 de B1 são mais susceptíveis a um ataque eletrofílico, o que diferencia B1 de B3. Os dados reportados aqui nos permitiu realizar uma campanha de ancoragem bem sucedida e propor dois inibidores com ação específica contra B1 versus B3. A atividade de inibição e a especificidade foi analisada através de simulação de dinâmica molecular e indicou que apenas um dos inibidores propostos apresentaram ação específica contra B3. Os resultados representam, portanto, um estudo in silico sistemático de todas as estruturas reportadas de MBL e descrevem domínios estruturais e características eletrônicas da superfície e de resíduos específicos que podem ser exploradas na elaboração de inibidores mais seletivos

Abstract: Among the causes of bacterial resistance, metallo-beta-lactamase (MBL) production is one of the major concerns, due to its broad-spectrum of action and the absence of useful inhibitors. Despite MBL¿s mechanism studies and structural classification into subgroups (B1, B2, and B3), there are specific domains and structures that can construct a key for specificity towards the those protein inhibition. In this work, by a systematic in silico study, it was shown the major aspects that differentiate B1 and B3 subgroups from a structural and physicochemical perspective. Among the characteristic groups used to differ the structures, a non-conserved linker, known as a loop (linker 1 ) belonging to B1 enzyme , is associated with their broader-spectrum of action. Yet, the B3 enzymes has a helix-hairpin-helix (HHH) motif (linker 2 ) that is associated with their substrate specificity. Also, a well-conserved tryptophan at 6.3 Å from the active site is found mostly in the B3 subgroup, suggesting that a ?-stacking interaction, when established, would stabilize aromatic groups of the substrate, or inhibitor. Looking at the physicochemical descriptors, electrostatic potential at surface 6 Å apart from the Zn2+ center is close to neutral in B1 subgroup and negative in the B3 subgroup. Nevertheless, calculated Fukui indices for the active site revealed that the B3¿s Asp120 and B1¿s Cys221 residues are susceptible to electrophilic attack, which differentiate B1 from B3. The data reported here allowed us to perform a successful docking campaign and propose two inhibitors with specificity of action against B1 versus B3. The inhibition activity and their specificity were analyzed through molecular dynamic simulation, which suggested only one efective and with specificity of action inhibitor between the two proposed firstly. Therefore, the resultsfigure as a systematic in silico study of all reported M?L structures and describe structural motifs, surface electronic characteristic, and specific residues that can be deployed into the design of more selective inhibitors
Subject: Metaloproteínas
Química bioinorgânica
Beta-Lactamases
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2018
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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