Avaliação preditiva estrutural das serino peptidases de aranhas: as relações evolutivas e de estrutura/função


Publication type
Master thesis
Language
Portuguese
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Abstract
Serine peptidases (SP) are hydrolases represented in many living organisms, with chymotrypsins and trypsins being the main digestive SPs. Studies of genomes, transcriptomes and proteomes of spiders allow identifying these enzymes in different tissues and/or secretions of these animals and suggest that SPs are involved in poisoning and digestion, two very important processes for the evolutionary success of the group. In order to compare the SPs involved in these processes, in silico analyses of the databases of a total of 38 distinct species of spiders were performed, totaling 1,200 sequences of SPs. Proteomic analyses of Nephilingis cruentata, Stegodyphus mimosarum and Acanthoscurria geniculata show the presence of SPs in poisons (SPV) and digestive process (SPD). In general, the SPVs present a molecular mass in the range between 30 and 37 kDa and pI in the range of 4.65 and 9.79, presenting, in most sequences, only the catalytic domain. Fluid and digestive system SPDs mandatorily present the catalytic domain associated with CUB-LDLa, indicating that CUB-LDL SPcatalytic combination is a signature of the digestive SPs of spiders. These enzymes have a molecular mass of 36 to 140 kDa and pI between 4.4 and 5.6. Other differences found among SPV and SPD are: predicted patterns of glycosilation, cell addressing and structural prediction. Among the different digestive SPs there is a distinction between hydrophobicity, electrostatic potential, and substrate accessibility. Molecular docking also allowed predicting the interaction behavior of SPs with inhibitors that mimic substrates, as Kunitz type inhibitors. Analyses indicate that poison enzymes have greater accessibility of the catalytic triad to the substrate. Phylogenetic analyses show that the different groups of digestive SPs are represented in all studied spider species, keeping CUB-LDLa as a signature. The conservation of the CUB-LDLa domain was also observed in SPs of other Groups of Arachnida such as Scorpionidae, Acari and Opiliones, being even present in Limulus representative of the Chelicerata group. The association of these domains is possibly related to different functionalities of SPs in arachnids maintained throughout the evolutionary process.
Abstract in Portuguese
As serino peptidases (SP) são hidrolases representadas em muitos organismos vivos, sendo as quimotripsinas e tripsinas as principais SPs digestivas. Estudos de genomas, transcriptomas e proteomas de aranhas permitem identificar essas enzimas em diferentes processos fisiológicos desses animais e sugerem que as SPs estão envolvidas no envenenamento e no processo digestivo, dois processos muito importantes para o sucesso evolutivo do grupo. Com o objetivo de comparar as SPs envolvidas nestes processos foram realizadas análises in silico dos bancos de dados de um total de 38 espécies distintas de aranhas, totalizando 1.200 sequências de SPs. Análises proteômicas de Nephilingis cruentata, Stegodyphus mimosarum e Acanthoscurria geniculata mostram a presença de SPs nos venenos (SPV) e no processo digestivo (SPD). Em geral, as SPVs apresentam uma massa molecular na faixa entre 30 e 37 kDa e pI na faixa de 4,65 e 9,79, apresentando, na maioria das sequências, apenas o domínio catalítico. As SPDs de fluido e sistema digestório apresentam obrigatoriamente o domínio catalítico associado a CUB-LDLa, indicando que a combinação CUB-LDLa-SP catalítico é uma assinatura das SPs digestivas de aranhas. Essas enzimas apresentam uma massa molecular de 36 a 140 kDa e o pI entre 4,4 e 5,6. Outras diferenças encontradas são: os padrões preditos de glicosilação, endereçamento celular e predição estrutural. Entre as diferentes SPs digestivas há distinção entre a hidrofobicidade, o potencial eletrostático e a acessibilidade ao substrato. Docking molecular permitiu ainda prever o comportamento de interação das SPs com inibidores que mimetizam substratos como inibidores do tipo Kunitz. As análises indicam que as enzimas de veneno têm maior acessibilidade da tríade catalítica ao substrato. Análises filogenéticas mostram que os diferentes grupos de SPs digestivas estão representados em todos as espécies de aranhas estudadas mantendo CUB-LDLa como assinatura. A conservação do domínio CUB-LDLa também foi observada em SPs de outros grupos de Arachnida como Scorpionidae, Acari e Opiliones, estando inclusive presente em Limulus polyphemus representante do grupo Chelicerata. A associação destes domínios possivelmente está relacionada a diferentes funcionalidades de SPs em aracnídeos mantidas ao longo do processo evolutivo.
Reference
PASSOS, Rosangela A.S. Avaliação preditiva estrutural das serino peptidases de aranhas: as relações evolutivas e de estrutura/função.2022. 133p. Dissertação (Mestra em Ciências-Toxinologia) Instituto Butantan, São Paulo, 2022.
Link to cite this reference
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/4737
Issue Date
2022


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