Desenvolvimento de ferramentas multimidiáticas para o ensino de bioquímica

A bioquímica é uma disciplina do ciclo básico de diferentes cursos da área de Ciências da Saúde. Porém,apesar dos avanços observados nos livros didáticos de bioquímica, a visualização de estruturas e reaçõesainda é muito limitada, já que as representações são estáticas, longe de ser ideal. Nosso grupo vem desenvolvendoum material multimidiático, consistindo de vídeos que combinam filmes, animações e dinâmicamolecular com o objetivo de auxiliar no processo de ensino-aprendizagem em bioquímica. Apoio: FAPERJe PR5/UFRJ

Processo de produção de endostatina dimerizada ou oligomerizada, endostatina dimerizada ou oligomerizada e composição farmacêutica

Anuidade de pedido de patente de invenção no prazo ordinárioDepositadaA presente invenção está relacionada à preparação de endostatina para o tratamento de câncer pela sua capacidade de regredir formação de vasos sanguíneos de um tumor pré-estabelecido. Mais especificamente, a presente invenção está relacionada à preparação de endostatina naturalmente dimerizada ou oligomérica, formada pela associação não covalente entre subunidades da proteína, apresentada na forma solúvel e sendo de fácil aplicação clinica

Intrinsic and photo-induced free radicals in melano-protein

Foi realizado um estudo por espectroscopia de ressonancia paramagnetica eletronica de solucoes de complexos formados por melanina sintetica, obtida por auto-oxidacao de l-dopa (dihidroxi-l-fenilalanina), e albumina de soro bovino (bsa). Investigaram-se os efeitos devidos a alteracoes de ph, de concentracao e conformacao da bsa, e presenca de O IND.2, tomando como base as variacoes das formas e intensidades das linhas espectrais dos radicais livres intrinsecos da melanina e dos induzidos por radiacao visivel-uv. Verificou-se uma dependencia da intensidade do sinal com o estado de protonacao do pigmento. Na presenca da albumina a inducao de radicais livres por luz foi maior, o que nao observou-se quando esta foi denaturada. A inducao e decaimento dos radicais fotoinduzidos foi monitorada por espectro de varredura temporal, observando-se uma cinetica que envolveu processos mais lentos com o aumento da concentracao da proteina. A partir de medidas de saturacao progressiva, verificou-se um comportamento de saturacao homogeneo para a melanina pura e nao homogeneo quando bsa e O IND.2 estavam presentes, acompanhados de variacoes nos tempos de relaxacao. Os resultados foram interpretados com base em um modelo que supoe a existencia de processos de transferencia de eletrons da melanina excitada para o O IND.2 e transferencia de carga entre o pigmento e a proteína.Synthetic melanin (obtained by L-DOPA auto-oxidation) and melanin-bovine serum albumin complexes were studied by electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The melanin intrinsic and Iight-induced free radicals by visible-UV were studied. The dependence of the EPR line shapes on the pH value, albumin conformation and concentration, and O² presence was analyzed. It was found that the EPR signal intensity depended on the pigment protonation state. The light free radical induction in the melanin-albumin solutions was higher than in pure melanin solution. This effect was only observed when the protein was in its natural form. The induction and decay of the light-induced radicals were monitored by time-resolved experiments. A slower kinetic was observed with increasing of the albumin concentration. Progressive saturation measurements showed a homogeneous saturation behavior for pure melanin and inhomogeneous in the protein or O² presence, showing also changes in time relaxations. The results were interpreted assuming the existence of electron transfer processes from excited melanin to O² and charge exchange between the pigment and the protein

Intrinsic and photo-induced free radicals in melano-protein

Foi realizado um estudo por espectroscopia de ressonancia paramagnetica eletronica de solucoes de complexos formados por melanina sintetica, obtida por auto-oxidacao de l-dopa (dihidroxi-l-fenilalanina), e albumina de soro bovino (bsa). Investigaram-se os efeitos devidos a alteracoes de ph, de concentracao e conformacao da bsa, e presenca de O IND.2, tomando como base as variacoes das formas e intensidades das linhas espectrais dos radicais livres intrinsecos da melanina e dos induzidos por radiacao visivel-uv. Verificou-se uma dependencia da intensidade do sinal com o estado de protonacao do pigmento. Na presenca da albumina a inducao de radicais livres por luz foi maior, o que nao observou-se quando esta foi denaturada. A inducao e decaimento dos radicais fotoinduzidos foi monitorada por espectro de varredura temporal, observando-se uma cinetica que envolveu processos mais lentos com o aumento da concentracao da proteina. A partir de medidas de saturacao progressiva, verificou-se um comportamento de saturacao homogeneo para a melanina pura e nao homogeneo quando bsa e O IND.2 estavam presentes, acompanhados de variacoes nos tempos de relaxacao. Os resultados foram interpretados com base em um modelo que supoe a existencia de processos de transferencia de eletrons da melanina excitada para o O IND.2 e transferencia de carga entre o pigmento e a proteína.Synthetic melanin (obtained by L-DOPA auto-oxidation) and melanin-bovine serum albumin complexes were studied by electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The melanin intrinsic and Iight-induced free radicals by visible-UV were studied. The dependence of the EPR line shapes on the pH value, albumin conformation and concentration, and O² presence was analyzed. It was found that the EPR signal intensity depended on the pigment protonation state. The light free radical induction in the melanin-albumin solutions was higher than in pure melanin solution. This effect was only observed when the protein was in its natural form. The induction and decay of the light-induced radicals were monitored by time-resolved experiments. A slower kinetic was observed with increasing of the albumin concentration. Progressive saturation measurements showed a homogeneous saturation behavior for pure melanin and inhomogeneous in the protein or O² presence, showing also changes in time relaxations. The results were interpreted assuming the existence of electron transfer processes from excited melanin to O² and charge exchange between the pigment and the protein

Molecular dynamics of peptides in the membrane-water interface

Um programa computacional foi desenvolvido para otimização de geometria e simulação de dinâmica molecular baseado em um campo de forças clássicas parametrizado. O solvente foi considerado como um contínuo eletrostático e a interface entre o meio aquoso e o interior de uma membrana biológica como uma superfície de descontinuidade dielétrica, tratada pelo \"método das imagens eletrostáticas\". Nesse método, o campo de polarização produzido na superfície de descontinuidade por uma carga pontual é representado por uma carga fictícia, colocada na fase oposta, cuja distância e sinal é definida pelas condições de contorno na superfície. Diversos sistemas foram estudados, tanto em solventes contínuos como na presença de superfícies de descontinuidade: a) Foram estudadas as distribuições populacionais dos rotâmeros do triptofano na forma zwitteriônica e no peptídeo Ala-Trp- Ala, em solvente polar e apolar. Foi demonstrado que a dinâmica do triptofano e as populações de rotâmeros são compatíveis com as observações experimentais de fluorescência resolvida no tempo e NMR; b) Em um estudo das conformações em polialanina, verificou-se que a estabilidade da estrutura secundária hélice- é um efeito cooperativo entre pontes de hidrogênio em solvente de baixa constante dielétrica. Na presença da interface água-membrana, a hélice- anfifílica de um modelo para a -endorfina estabiliza-se sobre a interface. Um comportamento anfifílico foi também observado na seqüência sinal para o receptor- da e. coli, a qual estabilizou-se perpendicularmente à interface, na conformação parcial hélice- proposta na literatura; c) Em um estudo sobre o hormônio -MSH observou-se que, em solvente polar, de uma conformação helicoidal ele passa para uma conformação estendida. Porém, ao atravessar para o interior hidrofóbico de uma membrana, o peptídeo estabiliza-se em dobra-. Observou-se ainda que a estabilidade dessa conformação no interior da membrana é reforçada por pontes salinas entre os resíduos carregados do peptídeo, os quais formam um \"caroço\" hidrofílico circundado por resíduos hidrofóbicos. Esse arranjo estrutural está em concordância com o proposto para a conformação biologicamente ativa. De um modo geral, o modelo para biomembrana proposto no presente trabalho reproduziu o comportamento hidrofóbico, hidrofílico ou anfifílico dos peptídeos estudados.A software was developed for optimisation of geometry and molecular dynamics simulation, based on a parameterized classical force field. Solvent was assumed as an electrostatic continuum. The interface between the aqueous medium and the hydrophobic core of biological membranes was described by a surface of dielectric discontinuity, treated by the \"method of images\". In this method, the polarization field produced at the surface of discontinuity by a point charge was represented by a fictitious charge, placed in the opposite phase. The position and signal of this charge-image were defined by boundary conditions at the surface. Several systems were studied, either in continuous solvent, as in the presence of discontinuity surfaces: a) the population distribution of tryptophan rotamers was studied in the zwytterion and in the peptide Ala-Trp-Ala, in polar and apolar solvents; the results for the tryptophan dynamics and the rotamers populations agree with experimental observations using time resolved fluorescence and NMR spectroscopies. b) analysis of polyalanin conformations showed that the stabililty of the -helix is a cooperative effect between hydrogen bonds in low dielectric constant solvent; in the presence of the water-membrane interface, the amphyphilic -helix of a -endorphin model stabilizes on the interface; a similar behavior was observed in the signal sequence for the E. Coli -receptor, that stabilized perpendicular to the interface in a partial -helix conformation, as proposed in the literature. c) calculations on melanotropic hormone a.-MSH showed that in polar solvent it goes from helycoidal conformation to an extended one; in the presence of the interface water-membrane, the peptide goes into the interior of the membrane and stabilizes in a -turn; the stability ofthis conformation was reinforced by salt bridges between charged residues, forming a hydrophilic core surrounded by hydrophobic residues; this structural arrangement agrees with the one proposed for the biologically active conformation of the hormone. In general terms, the model proposed here for the biomembrane was able to mimic the hydrophobic, hydrophihlic or amphyphilic behavior of the peptides studied

Molecular dynamics of peptides in the membrane-water interface

Um programa computacional foi desenvolvido para otimização de geometria e simulação de dinâmica molecular baseado em um campo de forças clássicas parametrizado. O solvente foi considerado como um contínuo eletrostático e a interface entre o meio aquoso e o interior de uma membrana biológica como uma superfície de descontinuidade dielétrica, tratada pelo \"método das imagens eletrostáticas\". Nesse método, o campo de polarização produzido na superfície de descontinuidade por uma carga pontual é representado por uma carga fictícia, colocada na fase oposta, cuja distância e sinal é definida pelas condições de contorno na superfície. Diversos sistemas foram estudados, tanto em solventes contínuos como na presença de superfícies de descontinuidade: a) Foram estudadas as distribuições populacionais dos rotâmeros do triptofano na forma zwitteriônica e no peptídeo Ala-Trp- Ala, em solvente polar e apolar. Foi demonstrado que a dinâmica do triptofano e as populações de rotâmeros são compatíveis com as observações experimentais de fluorescência resolvida no tempo e NMR; b) Em um estudo das conformações em polialanina, verificou-se que a estabilidade da estrutura secundária hélice- é um efeito cooperativo entre pontes de hidrogênio em solvente de baixa constante dielétrica. Na presença da interface água-membrana, a hélice- anfifílica de um modelo para a -endorfina estabiliza-se sobre a interface. Um comportamento anfifílico foi também observado na seqüência sinal para o receptor- da e. coli, a qual estabilizou-se perpendicularmente à interface, na conformação parcial hélice- proposta na literatura; c) Em um estudo sobre o hormônio -MSH observou-se que, em solvente polar, de uma conformação helicoidal ele passa para uma conformação estendida. Porém, ao atravessar para o interior hidrofóbico de uma membrana, o peptídeo estabiliza-se em dobra-. Observou-se ainda que a estabilidade dessa conformação no interior da membrana é reforçada por pontes salinas entre os resíduos carregados do peptídeo, os quais formam um \"caroço\" hidrofílico circundado por resíduos hidrofóbicos. Esse arranjo estrutural está em concordância com o proposto para a conformação biologicamente ativa. De um modo geral, o modelo para biomembrana proposto no presente trabalho reproduziu o comportamento hidrofóbico, hidrofílico ou anfifílico dos peptídeos estudados.A software was developed for optimisation of geometry and molecular dynamics simulation, based on a parameterized classical force field. Solvent was assumed as an electrostatic continuum. The interface between the aqueous medium and the hydrophobic core of biological membranes was described by a surface of dielectric discontinuity, treated by the \"method of images\". In this method, the polarization field produced at the surface of discontinuity by a point charge was represented by a fictitious charge, placed in the opposite phase. The position and signal of this charge-image were defined by boundary conditions at the surface. Several systems were studied, either in continuous solvent, as in the presence of discontinuity surfaces: a) the population distribution of tryptophan rotamers was studied in the zwytterion and in the peptide Ala-Trp-Ala, in polar and apolar solvents; the results for the tryptophan dynamics and the rotamers populations agree with experimental observations using time resolved fluorescence and NMR spectroscopies. b) analysis of polyalanin conformations showed that the stabililty of the -helix is a cooperative effect between hydrogen bonds in low dielectric constant solvent; in the presence of the water-membrane interface, the amphyphilic -helix of a -endorphin model stabilizes on the interface; a similar behavior was observed in the signal sequence for the E. Coli -receptor, that stabilized perpendicular to the interface in a partial -helix conformation, as proposed in the literature. c) calculations on melanotropic hormone a.-MSH showed that in polar solvent it goes from helycoidal conformation to an extended one; in the presence of the interface water-membrane, the peptide goes into the interior of the membrane and stabilizes in a -turn; the stability ofthis conformation was reinforced by salt bridges between charged residues, forming a hydrophilic core surrounded by hydrophobic residues; this structural arrangement agrees with the one proposed for the biologically active conformation of the hormone. In general terms, the model proposed here for the biomembrane was able to mimic the hydrophobic, hydrophihlic or amphyphilic behavior of the peptides studied

Estudo da flexibilidade da protease do HIV-1 por Modelagem e dinâmica molecular (análise dos modos normais e dos modos consensus)

PARIS7-Bibliothèque centrale (751132105) / SudocSudocFranceF

Dissecting a novel allosteric mechanism of cruzain: A computer-aided approach.

Trypanosoma cruzi is the causative agent of Chagas disease, a neglected infection affecting millions of people in tropical regions. There are several chemotherapeutic agents for the treatment of this disease, but most of them are highly toxic and generate resistance. Currently, the development of allosteric inhibitors constitutes a promising research field, since it can improve the accessibility to more selective and less toxic medicines. To date, the allosteric drugs prediction is a state-of-the-art topic in rational structure-based computational design. In this work, a simulation strategy was developed for computational discovery of allosteric inhibitors, and it was applied to cruzain, a promising target and the major cysteine protease of T. cruzi. Molecular dynamics simulations, binding free energy calculations and network-based modelling of residue interactions were combined to characterize and compare molecular distinctive features of the apo form and the cruzain-allosteric inhibitor complexes. By using geometry-based criteria on trajectory snapshots, we predicted two main allosteric sites suitable for drug targeting. The results suggest dissimilar mechanisms exerted by the same allosteric site when binding different potential allosteric inhibitors. Finally, we identified the residues involved in suboptimal paths linking the identified site and the orthosteric site. The present study constitutes the first approximation to the design of cruzain allosteric inhibitors and may serve for future pharmacological intervention. Here, no major effects on active site structure were observed due to compound binding (modification of distance and angles between catalytic residues), which indicates that allosteric regulation in cruzain might be mediated via alterations of its dynamical properties similarly to allosteric inhibition of human cathepsin K (HCatK). The current findings are particularly relevant for the design of allosteric modulators of papain-like cysteine proteases