modelagem in silico da proteína pa0657 de pseudomonas aeruginosa

BIC/FAPERGS
Modelagem in silico da proteína PA0657 de Pseudomonas aeruginosa
Mauricio Schiavo, Jucimar Zacaria, Franciele Maria Zanol, Sergio Echeverrigaray, Jomar Pereira Laurino
Laboratório de Biotecnologia Vegetal e Microbiologia Aplicada – Instituto de Biotecnologia
Universidade de Caxias do Sul – [email protected]
INTRODUÇÃO
A
A Pseudomonas aeruginosa é um bacilo Gram-negativo não fermentador
de glicose, de distribuição ubíqua, capaz de se adaptar a diversos
ambientes e crescer em condições desfavoráveis. Corresponde a um dos
principais patógenos isolados de infecções nosocomiais, representando um
grande risco à saúde de pacientes imunodeprimidos. Uma característica
que pode estar associada à capacidade da bactéria de sobreviver e
disseminar-se frente a situações adversas encontradas no ambiente e no
organismo de hospedeiros, é a possível regulação otimizada de genes
específicos de resposta a condições de estresses. Presume-se que o gene
PA0657 possa estar associada à indução e/ou supressão do processo
transcricional de proteínas envolvidas com o evento de estresse celular, a
partir de promotores específicos e mediante a hidrólise de ATP. Neste
contexto, em um estudo inicial foi clonado o gene, expressa a proteína em
Escherichia coli purificada e caracterizada bioquimicamente a proteína
PA0657 de PA, a qual se mostrou capaz de degradar ATP, dependente
Zn2+.
OBJETIVO
O objetivo deste trabalho foi realizar a modelagem
computacional da proteína PA0657 de P. aeruginosa .
MATERIAIS E METODOS
Para realizar a modelagem computacional da proteína PA0657 de P.
aeruginosa foram utilizados os seguintes programa de bioinformática
Após a descrição dos domínios conservados da
proteína PA0657, foi realizada sua modelagem in
silico no site SwissProt utilizando como referencia
para modelagem a estrutura protéica cristalografada
de FtsH de E. coli K12. A Figura 3 representa tanto a
estrutura de FtsH já existente obtida por
cristalografia (A) quanto o modelo da proteína
PA0657 (C) gerado em comparação com este, assim
como os dois modelos sobrepostos (B).
Na Figura 4 foram marcados os resíduos de aa que
fazem parte dos domínios Walker A, Walker B e dedo
de arginina. Estão também em evidência resíduos de
aa que estão relacionados com atividade proteásica,
RELAR e REALR.
Na Figura 5 o gráfico de Ramachandran pode ser
B
C
extrapolado como uma comparação entre a
PA0657 e a proteína FstH de E.coli onde quanto
mais pontos dentro da aérea circunscrita pela
linha amarela maior é a probabilidade de que o
Figura 3. Modelagem in
modelo seja real.
silico da proteína PA0657.
Em A estrutura da proteína
cristalografada de FstH de
E. coli, em B sobreposição
de PA0657 e FstH e em C
modelagem da proteína
PA0657.
As
setas
evidenciam a presença de
uma sexto domínio beta
sheet na FstH e a ausência
na PA0657
Beta sheet
Dedo de Arginina
(Roxo)
Análise de expressão gênica
Modelagem protéica
WalkerB (Preto)
Walker A
(Vermelho)
Alfa helice –
sentido horario
Sítios AAA+
(Walker A e B e
Dedo de
Arginina)
Análise de seqüências ortólogas:
RELAR, “motif”
proteásico.
REALR, “motif”
proteásico.
RESULTADOS
Análise da região promotora
Usando o software BacPP foi visto que a expressão gênica desta proteína é
regulado pelo fator SIGMA 32 numa probabilidade acima de 70%
Análise da sequência primária da proteína
Foi realizada análise da seqüência primária da proteína e sua comparação
com proteínas ortólogas utilizando os softwares BioEdit, ClustalX2 e CDD
(NCBI) (Figura 1). Após a descrição dos domínios conservados da proteína
PA0657, foi realizada sua modelagem in silico no site swissProt utilizando
como referência a estrutura protéica cristalografada de FtsH de E. coli K12.
O alinhamento da região carboxi terminal de PA0657 com a amino terminal
da FtsH pode-se observar que nesta região de aproximadamente 250
aminoácidos (aa) existe homologia total de 74 aa, 65 aa com características
bioquímicas extremamente semelhantes e 31 aa com características
bioquímicas compatíveis (Figura 2).
Figura 4. Modelagem in silico
da estrutura terceária da
proteína PA0657.
Alfa helice
levogira –
sentido
antihorario
Figura 5. Gráfico de Ramachandran
de PA0657 em relação a fita modelo
de FtsH de E. coli K12. Mostrando os
valores, ou conformações, dos
ângulos Fi e Psi da cadeia de
polipeptideos possíveis para um
resíduo de aa em uma proteína. Os
ângulos Psi e Fi representam os
ângulos entre C quiral e região COOH
e C quiral e região NH2 em um
peptídeo em cadeia protéica. As
forças exercidas sobre estes ângulos
são representadas, no eixo x a força
de torção sobre o ângulo Fi e no eixo
y a força de torção sobre o ângulo
Psi, gerando um ponto para cada aa.
As regiões marcadas no gráfico são
regiões folhas beta, alfa hélices, alfa
hélices levogiras.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Foi possível realizar neste trabalho uma modelagem contundente da proteína
PA0657 de P. aeruginosa baseada na proteína FtsH de E. coli.
Os dados obtidos da modelagem corroboram os dados bioquímicos encontrados
por nosso grupo mostrando que esta proteína possui atividade ATPásica na
presença do Zn+2.
Em estudos futuros serão abordados aspectos fisiológicos da proteína PA0657,
onde serão realizados experimentos de degradação in vitro dos fatores sigma 32
e 54 pela proteína recombinante PA0657.
BIBLIOGRAFIA
* Homologia de aa
: aa com extrema semelhança
. aa com semelhança
Figura 1. Resultado da identificação de
“motifs” e domínios da proteína PA0657.
Figura 2. Resultado do alinhamento
da sequência primária de aa da
proteína PA0657 com FstH de E. coli.
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