Bioquímica quântica de interações ligante-proteína entre entre potenciais agentes anti maláricos e as enzimas DHODH e TyrRS do Plasmodium falciparum

dc.contributor.advisorFulco, Umberto Laino
dc.contributor.advisor-co1Oliveira, Jonas Ivan Nobre
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1646-921Xpt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2461374517882321pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-4528-9878pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9579151361576173pt_BR
dc.contributor.authorCosta, Aranthya Hevelly de Lima
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-0867-677Xpt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7800733727878164pt_BR
dc.contributor.referees1Albuquerque, Eudenilson Lins de
dc.contributor.referees2Rachetti, Vanessa de Paula Soares
dc.contributor.referees3Bezerra, Eveline Matias
dc.contributor.referees4Costa, Roner Ferreira da
dc.date.accessioned2024-01-25T19:58:31Z
dc.date.available2024-01-25T19:58:31Z
dc.date.issued2023-11-10
dc.description.abstractMalaria is a parasitic disease caused by unicellular protozoa of the genus Plasmodium and occurs in more than 90 countries, with the African and Asian continents predominating. The use of antimalarial drugs is critical for both treatment and prevention of the disease. However, the parasites began to develop resistance to antimalarials, making it more difficult to control the parasite. New therapeutic approaches are therefore needed to overcome the parasites' drug resistance and increase the effectiveness of drug therapy against the disease. The aim of this research is to characterize the relationships that affect the behavior of protein-ligand complexes of enzymes from Plasmodium falciparum. The first study aims to characterize dihydroorotate dehydrogenase (DHODH) and to present the energy levels of the enzyme in the complexes with wild-type PfDHODH, with ligands DSM483, DSM557, and DSM1, and with PfDHODH with the C276F mutation together with DMS1. In the second study, tyrosine RNAt synthetase (TyrRS) is examined, both in its wild-type PfTyrRS linked to ML901-Tyr and AMS-Tyr, and with the S234C mutation, again in complex with ML901-Tyr. Using the method of molecular fractionation with conjugated layers (MFCC), amino acid residues were partitioned to calculate individual interactions using the formalism DFT (Functional Density Theory). The study with PfDHODH enzyme revealed that amino acid residues Arg265, Cys184 and Phe188 were crucial for the interactions and exhibited significant interaction energies with the four complexes studied. Moreover, the energy value of the DSM1 inhibitor was not affected by the structural changes caused by the C276F mutation, demonstrating its ability to bind to the enzyme. Working with PfTyrRS, six important residues were found to be common to the three complexes. These residues include Asp61, Gln73, Gln192, Gln210, Met237, and Phe63, most of which play essential roles in ATP binding. This discovery provides a comprehensive understanding of the interaction between PfDHODH and PfTyrRS enzymes and their inhibitors. The information gathered in this study is proving to be relevant to the development of new drug therapies and could become a tool in exploring the design of new, more sophisticated and effective antimalarial drugs.pt_BR
dc.description.resumoA malária é uma doença parasitária, originada de protozoários unicelulares que compõem o gênero Plasmodium, abrangendo mais de 90 países, sendo predominante nos continentes africano e asiático. O uso de medicamentos antimaláricos é crucial tanto para o tratamento quanto para a prevenção da doença. No entanto, os parasitos começaram a desenvolver resistência aos medicamentos antimaláricos, tornando mais difícil o combate do parasito. Como resultado, novas abordagens terapêuticas são necessárias para superar a resistência aos medicamentos nos parasitos e aumentar a eficácia da terapia medicamentosa contra a doença. O objetivo desta pesquisa é fornecer uma caracterização das inter-relações que interferem no comportamento dos complexos proteína-ligante de enzimas provenientes do Plasmodium falciparum. O primeiro estudo visa caracterizar a diidroorotato desidrogenase (DHODH), apresentando os valores energéticos da enzima nos complexos com a PfDHODH de tipo selvagem, com os ligantes DSM483, DSM557 e DSM1, e com PfDHODH com a mutação C276F, em conjunto com o DMS1. No segundo estudo, a pesquisa é realizada com a tirosina RNAt sintetase (TyrRS), sendo também estudada tanto na sua forma selvagem PfTyrRS, ligada ao ML901-Tyr e AMS-Tyr, quanto com a mutação S234C, novamente em complexo com o ML901-Tyr. Utilizando o método de fracionamento molecular com capas conjugadas (MFCC), os resíduos de aminoácidos foram particionados para calcular interações individuais com o formalismo DFT (Teoria da Densidade Funcional). O estudo com a enzima PfDHODH revelou que os resíduos de aminoácidos Arg265, Cys184 e Phe188 foram cruciais nas interações, e apresentaram energias de interação significativas com os quatro complexos estudados. Além disso, o valor energético do inibidor DSM1 não foi afetado pelas alterações estruturais causadas pela mutação C276F, demonstrando a sua capacidade de ligação à enzima. Já se tratando do trabalho envolvendo PfTyrRS, foram encontrados seis resíduos significativos compartilhados entre os três complexos. Esses resíduos incluem Asp61, Gln73, Gln192, Gln210, Met237 e Phe63, com a maioria deles desempenhando um papel essencial na ligação do ATP. Esta descoberta permite uma compreensão abrangente da interação entre as enzimas PfDHODH e PfTyrRS, juntamente com os seus inibidores. As informações coletadas neste estudo despontam como relevantes para o desenvolvimento de novas terapias medicamentosas, podendo vir a tornar-se um auxílio na exploração de design de novas drogas antimaláricas mais elaboradas e eficazes.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationCOSTA, Aranthya Hevelly de Lima. Bioquímica quântica de interações ligante-proteína entre entre potenciais agentes anti maláricos e as enzimas DHODH e TyrRS do Plasmodium falciparum. Orientador: Dr. Umberto Laino Fulco. 2023. 113f. Tese (Doutorado em Bioquímica e Biologia Molecular) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57421
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULARpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectEnzimaspt_BR
dc.subjectDHODHpt_BR
dc.subjectTyrRSpt_BR
dc.subjectEnergias de interaçãopt_BR
dc.subjectMFCCpt_BR
dc.subjectDFTpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICASpt_BR
dc.titleBioquímica quântica de interações ligante-proteína entre entre potenciais agentes anti maláricos e as enzimas DHODH e TyrRS do Plasmodium falciparumpt_BR
dc.title.alternativeQuantum biochemistry of ligand-protein interactions between potential antimalarials and the enzymes DHODH and TyrRS of Plasmodium falciparumpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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