Análise in silico da proteína GALNS com as mutações presentes nos pacientes com MPS-IVA do estado da Paraíba

Abstract

O acúmulo de glicosaminoglicanos (GAGs) não totalmente degradados em lisossomos é uma característica das mucopolissacaridoses (MPSs), um grupo de doenças de armazenamento lisossomal. A MPS tipo IV-A está incluído nesta categoria e é causado por mutações no gene GALNS, que produz um precursor de 522-aminoácidos que é processado em uma enzima oligomérica, a enzima GALNS, que tem sulfato de queratana e sulfato de condroitina como substratos. O primeiro passo para compreender as interações proteína-molécula nos processos celulares é compreender a estrutura tridimensional da proteína, pois a função de um polipeptídeo é determinada por sua estrutura e sequência. A estrutura tridimensional de uma proteína pode ser determinada usando a modelagem por homologia, que usa como referência uma ou mais proteínas homólogas de estrutura terciária conhecida para extrapolar a estrutura tridimensional da proteína-alvo. Assim, o objetivo deste trabalho é se utilizar dessa metodologia para tentar prever a estrutura tridimensional das variantes da enzima GALNS identificadas nos pacientes com MPS IVA do estado da Paraíba, e avaliar se essas abordagens são eficazes em determinar tanto as estruturas, quanto a relação real de cada uma das variantes com os substratos da enzima. Até agora, foram identificadas seis mutações em pacientes do estado da Paraíba. Como o efeito da c.120+1G>A sobre a proteína ainda é desconhecido, ela não foi incluída nas análises. As variantes selecionadas para o estudo foram, portanto, p.D45G, p.G301C, p.R386C, p.S341R, e p.V239F. Os softwares Modeller e I-Tasser foram usados para construir os modelos, que posteriormente foram refinados com o 3D Refine. A qualidade dos modelos 3D gerados foi validada pelo gráfico de Ramachandran e com o programa PROCHECK, e pelo Verify3D. O alinhamento dos modelos mutados com a proteína selvagem foi realizado pelo TM-Align, e a visualização de todas as proteínas foi realizada pelo PyMol. Mesmo prevendo que as proteínas mutantes exibiriam características estruturais distintas, não foi possível detectar tais distinções nos alinhamentos gerados pelo TM-Align. No entanto, usando o docking molecular, observou-se que diferentes variantes interagiam com substratos de maneiras diferentes dependendo do modelo, isto é, se havia sido gerado pela I-Tasser ou pela Modeller. Estas descobertas sugerem que, embora não sejamos capazes de distinguir visualmente as proteínas mutantes e do tipo selvagem com esse processo de modelagem, há mudanças significativas que alteram a forma como o modelo interage com os substratos. Os resultados desse trabalho geram novos questionamentos, como se alguma das técnicas de modelagem foi eficaz para identificar a estrutura tridimensional das variantes do GALNS e se os dockings foram suficientes para desvendar a forma que essas enzimas se relacionam aos substratos. Novas pesquisas são necessárias para responder a estas perguntas.