A biomassa lignocelulósica é uma fonte renovável extremamente importante de biomateriais e energia. Os polissacarídeos presentes nas plantas, compostos principalmente por fibras de celulose, são a maior fonte de carboidratos da Terra, enquanto a lignina, outro componente importante das paredes celulares das plantas, é a segunda maior fonte de compostos aromáticos, sendo superada apenas pelo petróleo. A desconstrução desses biopolímeros em seus blocos de construção requer uma variedade de enzimas de diferentes famílias. O objetivo principal deste projeto é investigar a estrutura, dinâmica e características funcionais de enzimas ativas em substratos derivados de biopolímeros lignocelulósicos. Usaremos métodos avançados clássicos e híbridos quânticos/clássicos QM/MM MD em nossos estudos. O foco inicial da pesquisa será no SCMGH6 e na nossa seleção de candidatos para enzimas GH1. Esperamos obter insights sobre sua função biológica em estreita conexão com a análise experimental. (AU)

A produção de biocombustíveis e insumos químicos de alto valor agregado a partir da despolimerização da biomassa lignocelulósica ainda é considerada uma tecnologia cara e de baixa eficiência. Um dos principais fatores que contribuem para este cenário é a falta de coquetéis enzimáticos eficientes e de baixo custo. Os módulos de ligação a carboidratos (CBMs) são partes integrantes destas enzimas e vêm ganhando cada vez mais espaço neste campo por serem os principais módulos proteícos capazes de orientar os módulos catalíticos de polissacaridases, visando a quebra da biomassa lignocelulósica insolúvel em açúcares solúveis. Além disso, recentemente, estudos de celulossomos e de CBMs tem mostrado que esses CBMs tenham uma função ainda mais importante na degradação de carboidratos do que simplesmente direcionar a enzima ao substrato. A proteína CBM64 é um CBM da família 64, ligado a uma GH10, que possui função de xiloglucanase e foi isolada primeiramente na Spirochaeta thermophila, que cresce em temperatura ótima de 65 °C. Este CBM apresentou características inusitadas, visto que é um dímero em solução a 25 °C, ligando-se a substratos solúveis e insolúveis com grande afinidade. Interessantemente, a 65°C, a proteína se apresenta parte em dímero e parte em monômero e sua capacidade de se ligar a substratos solúveis é diminuída. A estrutura tridimensional da proteína foi resolvida e diversos ensaios biofísico-químicos vem sendo realizados com o objetivo de entender o mecanismo de ligação deste dímero ao substrato. Entretanto, não foi possível mapear o sítio de interação da proteína com o ligante nem elucidar como o dímero e a temperatura afetam o processo de ligação proteína-substrato, nem entender qual seria o papel desse dímero na degradação da biomassa. Este projeto tem como objetivo elucidar o mecanismo de ligação do CBM64 aos substratos, visando entender por qual sítio a proteína dimérica se liga ao substrato e como a temperatura e a presença ou não do dímero afetam essa interação e podem, portanto, auxiliar na degradação mais efetiva do carboidrato. O projeto também visa estudar a proteína completa, abrangendo enzima, linker e CBM64, visando esclarecer como a dimerização do CBM afeta a enzima. Este projeto constitui uma importante contribuição à colaboração científica entre os grupos dos Profs. Munir Skaf e Fabio Squina, conduzidos respectivamente no Centro Cepid "Center for Computational Engineering & Sciences" da UNICAMP e o CBTE/CNPEM, ambos apoiados pela FAPESP. (AU)

O receptor de andrógenos (AR) pertence à superfamília dos receptores nucleares, composta por cerca de 100 membros que constituem importantes alvos para o desenvolvimento de novos fármacos. Este receptor está envolvido no desenvolvimento, na manutenção e na regulação do sistema reprodutivo masculino. Mutações no AR são associadas a uma série de doenças, como síndrome da insensibilidade aos andrógenos (AIS), câncer de próstata e atrofia muscular espinhal bulbar. Das cerca de 600 mutações conhecidas, quase todas ocorrem pela simples troca de aminoácidos e podem resultar tanto em um aumento na transativação de genes quanto em perda da função por parte do AR. A atividade celular do AR é mediada principalmente pela ligação com hormônios. Entretanto, as variações conformacionais decorrentes da interação do AR com ligantes são pouco conhecidas. Simulações de DM são importantes para suprir esta lacuna e fornecer novas informações sobre os mecanismos de ativação e inibição desses receptores em escala molecular. O presente projeto tem como principal foco a elucidação das mudanças estruturais e dinâmicas que ocorrem quando da interação de diferentes classes de ligantes com as formas mutantes do AR em comparação com a forma nativa. Espera-se obter importantes informações sobre as bases moleculares das síndromes associadas às mutações do AR, o que pode contribuir para o desenvolvimento de ligantes do AR com perfil farmacológico apropriado. A presente proposta se insere no âmbito mais amplo da colaboração entre os grupos dos Profs. Munir Skaf (Unicamp) e Igor Polikarpov (IFSC), particularmente no Projeto Temático FAPESP em andamento (2006/00182-8). (AU)

Os receptores nucleares são uma importante família de proteínas responsável pelo controle da transcrição de vários genes. São proteínas que se ligam ao DNA, e a associação de hormônios (Estrógeno, Hormônio Tireoideano, Vitamina A, entre outros) define se um determinado gene deve ser transcrito. Em 1995 as primeiras estruturas dos domínios destas proteínas responsáveis pela ligação dos hormônios foram obtidas. Isto permitiu um grande salto na compreensão da biologia molecular do reconhecimento hormonal. No entanto, apesar de que novas estruturas foram obtidas para diferentes receptores, o papel da dinâmica dos receptores em sua atividade permaneceu fundamentalmente desconhecido. Neste projeto propomos o estudo da dinâmica dos receptores nucleares e seu papel na função biológica destas proteínas usando Dinâmica Molecular. O grupo do Prof. Skaf tem obtido resultados que associam a dinâmica dos receptores à sua função para vários problemas diferentes, como a associação e a dissociação dos ligantes, as razões da seletividade destes ligantes e os mecanismos de desnaturação dos receptores, por exemplo. Neste projeto visamos estudar os receptores PPAR gama A, ampliando em novas frentes a pesquisa conduzida nos grupos Skaf e Polikarpov (IFSC) nesta área. As três principais propostas de pesquisa que pretendemos realizar são:1. Estudo sistemático das interações entre o PPARg e ligantes naturais e sintéticos.2. Determinação de possíveis caminhos de dissociação destes ligantes do domínio de ligação do PPARg.3. Avaliação da importância relativa dos distintos caminhos de escape dos ligantes.