Análises in silico de variantes da proteína CHMP2B humana na esclerose lateral amiotrófica e demência frontotemporal

Pereira, Gabriel Rodrigues Coutinho

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dc.contributor.advisor	Mesquita, Joelma Freire de
dc.contributor.author	Pereira, Gabriel Rodrigues Coutinho
dc.date.accessioned	2020-01-30T16:11:53Z
dc.date.available	2020-01-30T16:11:53Z
dc.date.issued	2019-02-20
dc.identifier.citation	PEREIRA, Gabriel Rodrigues Coutinho. Análises in silico de variantes da proteína CHMP2B humana na esclerose lateral amiotrófica e demência frontotemporal. 2018. 130f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular e Celular) - Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2018.	pt_BR
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/unirio/13060
dc.description.sponsorship	n/a	pt_BR
dc.language.iso	Portuguese	pt_BR
dc.rights	openAccess	pt_BR
dc.title	Análises in silico de variantes da proteína CHMP2B humana na esclerose lateral amiotrófica e demência frontotemporal	pt_BR
dc.title.alternative	In Silico analyses of human CHMP2B protein variants in amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal dementia	pt_BR
dc.type	masterThesis	pt_BR
dc.contributor.referee	Mesquita, Joelma Freire de
dc.contributor.referee	Albuquerque, Cassiano Felippe G. de
dc.contributor.referee	Garrido, Rodrigo Grazinoli
dc.contributor.referee	Oliveira, Carlos Fernando Araujo Lima de
dc.contributor.referee	Aiub, Claudia Alessandra Fortes
dc.contributor.referee	Scherer, Nicole de Miranda
dc.degree.department	CCBS	pt_BR
dc.degree.grantor	Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro - UNIRIO	pt_BR
dc.degree.level	Mestrado Acadêmico	pt_BR
dc.degree.local	Rio de Janeiro, RJ	pt_BR
dc.degree.program	Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular e Celular	pt_BR
dc.subject.cnpq	CIÊNCIAS BIOLÓGICAS	pt_BR
dc.subject.cnpq	BIOQUÍMICA	pt_BR
dc.subject.cnpq	BIOLOGIA MOLECULAR	pt_BR
dc.subject.en	CHMP2B	pt_BR
dc.subject.en	In Silico analyses	pt_BR
dc.subject.en	Amyotrophic lateral sclerosis	pt_BR
dc.description.abstracten	The CHMP2B protein is a core component of the endosomal complex required for transport III, which plays key roles in autophagy and protein trafficking. Mutations in CHMP2B are associated with the development of frontotemporal dementia (DFT) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS), devastating and costly neurodegenerative diseases that lead to death within a few years after symptoms onset. Despite the importance of ALS and DFT, there is no cure for them and their treatments are still limited. Following the methodology developed by our group, computational methods, in silico, were applied to the study of the functional and structural effect of mutations in human CHMP2B protein. The functional and stability effects of the mutations were predicted using ten algorithms, including SIFT and PolyPhen-2. The CHMP2B interatocme was constructed from protein-protein interactions (PPIs) retrieved from nine databases. Complete three-dimensional models of CHMP2B were generated using ten comparative and ab initio modeling algorithms, which had their quality verified by validation algorithms, structural alignment and comparisons with predictions of secondary structure and intrinsically disordered regions. The complete validated three-dimensional model of the protein was submitted to evolutionary conservation analysis on the ConSurf server. Lastly, molecular dynamics (MD) simulations of the CHMP2B experimental fragment, obtained in the Protein Data Bank, and the validated CHMP2B protein model were carried out using the GROMACS 5.0.7. package. The I29V, T104N, D148Y and Q206H mutations of CHMP2B were predicted to affect protein stability, however, only the D148Y mutation was predicted to increase its amyloid propensity. The CHMP2B interactome indicates that it interacts with 70 other proteins. This work provided an accurate and complete three-dimensional structure of human CHMP2B protein. Evolutionary conservation analysis indicated that only the Q206H mutation occurs in a conserved position of the protein. The MD analyses we carried out indicated that the Q206H mutation reduces the flexibility of the CHMP2B MIM domain, as well as alters the dynamical behavior of the CHMP2B-Vps4 complex; which could affect the effective interactions of CHMP2B and its recognition by Vps4 with consequent functional impairment and ALS development.	pt_BR
dc.degree.country	Brasil	pt_BR
dc.description.sponsordocumentnumber	n/a	pt_BR
dc.description.abstractpt	A proteína CHMP2B é um componente central do complexo endossomal requerido para transporte III, que desempenha um papel crítico na autofagia e no tráfico de proteínas. Mutações na proteína CHMP2B estão associadas ao desenvolvimento de demência frontotemporal e esclerose lateral amiotrófica (ELA), doenças neurodegenerativas altamente incapacitantes e de elevado custo associado que levam à morte em poucos anos. Apesar da importância dessas doenças, ainda não existe terapêutica de cura e o tratamento é limitado. Seguindo a metodologia desenvolvida por nosso grupo, métodos computacionais, in silico, foram aplicados ao estudo do efeito funcional e estrutural de mutações na proteína CHMP2B humana. O efeito funcional e de estabilidade das mutações foram preditos utilizando dez algoritmos, incluindo o SIFT e PolyPhen-2. O Interatoma da CHMP2B foi construído a partir de interações proteína-proteína (PPIs) recuperadas de nove bancos de dados. Modelos tridimensionais completos da CHMP2B foram gerados utilizando dez algoritmos de modelagem comparativa e ab initio, que tiveram sua qualidade verificada por algoritmos de validação, alinhamento estrutural e comparações com predições de estrutura secundária e regiões intrinsecamente desordenadas. O modelo tridimensional completo validado da proteína foi submetido à análise de conservação evolutiva no servidor ConSurf. Por fim, o fragmento experimental da proteína CHMP2B, obtido no Protein Data Bank, bem como o modelo validado da proteína, foram submetidos a simulações de dinâmica molecular (DM) no pacote GROMACS 5.0.7. As mutações I29V, T104N, D148Y e Q206H da CHMP2B foram preditas por afetar a estabilidade da proteína, mas somente a mutação D148Y foi predita por aumentar sua propensão amilóide. O Interatoma da CHMP2B indica que esta interage com outras 70 proteínas. Este trabalho forneceu uma estrutura tridimensional acurada e completa da proteína CHMP2B humana. A análise de conservação evolutiva indicou que apenas a mutação Q206H ocorre em uma posição conservada da proteína. As análises de DM indicaram que a mutação Q206H reduz a flexibilidade do domínio MIM da CHMP2B, bem como reduz a movimentação e altera o comportamento dinâmico do complexo CHMP2B-Vps4; o que poderia afetar as interações efetoras da CHMP2B e o reconhecimento desta pela Vps4 com consequente impacto funcional e desenvolvimento de ELA.	pt_BR
dc.subject.pt	Análises In Silico	pt_BR
dc.subject.pt	CHMP2B	pt_BR
dc.subject.pt	Esclerose lateral amiotrófica	pt_BR