Receptores Nucleares (NR, para Nuclear Receptor) constituem uma superfamília de proteínas responsáveis pela transcrição de vários genes associados a diversos processos biológicos fundamentais como diferenciação celular, controle de taxas metabólicas, regulação hormonal, reprodução, morfogênese, etc. Grande parte da atividade celular destas proteínas é mediada pela associação a hormônios. Os estudos biofísicos e bioquímicos desta classe de proteínas estão bastante avançados no que concerne à atividade biológica de várias famílias de receptores, à identificação dos hormônios ativadores e ao estudo da estrutura de diferentes domínios estruturais. Os estudos das relações entre estrutura e atividade destas proteínas estão, no entanto, limitados às estruturas cristalográficas dos principais domínios dos receptores mais conhecidos e às propriedades macroscópicas como mutagênese sítio-dirigida ou seletividade em relação a diferentes ligantes. Pouco ainda se conhece sobre os mecanismos moleculares de atividade, seletividade, especificidade e comportamento dinâmico desta classe de proteínas. Neste projeto, pretende-se aplicar técnicas de simulação computacional por Dinâmica Molecular (MD) aos estudos das interações entre NRs e os respectivos ligantes naturais (hormônios) e análogos sintéticos, visando elucidar as razões de seletividade e afinidade, bem como estimativas da energia livre ligante-proteína. O foco da pesquisa incidirá inicialmente sobre o receptores ativadores da proliferação de peroxissomos (PPAR), dando continuidade aos trabalhos já em andamento, podendo estender-se a outros membros desta família de proteínas. Buscamos fornecer informações a nível molecular complementares aos estudos que vêm sendo desenvolvidos pelos grupos do Prof. Dr. Igor Polikarpov (CBME/IFSC-USP/São Carlos) e de Dr. Paul Webb e Dr. John Baxter (The Methodist Hospital Research Institute, Houston, Texas), especialmente no que concerne à dinâmica do sistema ligante-proteína e as flutuações estruturais inerentes. Serão empregadas técnicas de MD do estado-da-arte, aplicados aos seguintes problemas específicos: 1. Elucidaçao dos modos de ligaçao de distintos ligantes no LBD do PPARg e como isso afeta a dinâmica do LDB, especialmente a helice 12, em conexao com os comportamentos agonista, antagonista ou parcialmente agonista de ligantes selecionados; 2. Estudo dos mecanismos de escape de ligantes selecionados; 3. Estudo das correlacoes dinamicas cruzadas e dinamica essencial/PCA do LBD de PPAR e do heterodimero intacto PPAR/RXR, cuja estrutura foi apenas recentemente publicada, após mais de 15 anos de intensa busca por diversos grupos de pesquisa nesta área. (AU)

Pretende-se aplicar técnicas de simulação por Dinâmica Molecular (DM) ao estudo de Receptores Hormonais Nucleares e suas interações com os respectivos ligantes naturais (hormônios) e análogos sintéticos, visando elucidar mecanismos de ativação e inibição de receptores em escala atômico/molecular. O foco incidirá inicialmente sobre o Receptor do Hormônio Tireoideano (TR), dando continuidade aos trabalhos já em andamento. Serão empregadas técnicas de DM de processamento paralelo no estudo sistemático dos mecanismos de ação dos hormônios naturais, agonistas e antagonistas sintéticos sobre os receptores TR nativos bem como mutantes, especialmente aqueles associados à Síndrome de Resistência ao Hormônio Tireoideano. O desenvolvimento do projeto requer alta capacidade de processamento, pois é indispensável a inclusão explicita do solvente (~13 mil moléculas de água). Para tal, pretende-se empregar computação paralela utilizando um cluster composto por 8 micro-computadores Athlon Duais, adquiridos no país, com uma excelente razão custo/beneficio. (AU)