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dc.creatorWoloski, Rafael dos Santos
dc.date.accessioned2025-10-31T08:44:03Z
dc.date.available2025-10-31T08:44:03Z
dc.date.issued2022-09-30
dc.identifier.citationWOLOSKI, Rafael dos Santos. Criação de uma metodologia para termoestabilização de proteínas via in silico e aplicação em uma enzima da classe das endoglucanases. 2022. 95f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/18342
dc.description.abstractThe search for more sustainable industrial production has made enzymes an interesting target for application in several industries, such as the production of biofuels. Besides being more sustainable than traditional chemical reactions, enzymes are also capable of catalyzing novel reactions, that can't be done using convetional chemistry. However, one of the issues with its use in industrial settings is it's sensitivity to enviromental conditions, with most industrial processes being conducted at conditions that are adverse to the enzyme function. One way to address this problem is through protein engineering, which modifies aminoacids in the protein sequence in order to improve specific characteristics of it's structure and function. In the present work, an in silico methodology was developed to predict point mutations with high probability of increasing protein thermostability. The methodology starts by "cleaning" the protein through the PyMol software, followed by selecting the residues to be mutated using the YASARA software. Site-saturation mutagenesis is then applied to the selected residues through the FRESCO libraries, using the FoldX and Rosetta_ddG softwares. The residues which are predicted to be stable are then sumitted to backrub simulations and sequence tolerance approaches via the Rosetta package. Remaining stabilizing mutations are then submitted to 100 nanoseconds of molecular dynamics simulations, and the results of RMSF, hydrogen bond and radius of gyration analysis of each mutant are compared to the native protein. To test the performance of the method, a celulose degrading enzyme of the endoglucanase class, Xaccel5A was used as a model. Two mutations were selected, and the native protein and its mutations were expressed and tested in vitro in the 40ºC, 50ºC and 60ºC temperature range through the DNS assay. The results showed the ability of the methodology to produce a reduced mutant library, with high stabilization capacity, in a short time period. Of the two tested mutations, one showed incresed performance compared to the native proteins in all temperatures. However, further studies are necessary in order to better characterize the enzyme kinetics of the mutations, as well as increasing the tested temperature range.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectBioinformáticapt_BR
dc.subjectEngenharia de proteínaspt_BR
dc.subjectEndoglucanasept_BR
dc.subjectMutação sítio-dirigidapt_BR
dc.subjectBioinformaticspt_BR
dc.subjectProtein engineeringpt_BR
dc.subjectEndoglucanasept_BR
dc.subjectSite-Dirested mutagenesispt_BR
dc.titleCriação de uma metodologia para termoestabilização de proteínas via mutagenese in silico e aplicação em uma enzima da classe das endoglucanasespt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6105368725085938pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0001-8656-4031pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3819262588755487pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Kremer, Frederico Schmitt
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6065261074656602pt_BR
dc.description.resumoA busca por métodos mais sustentáveis de produção industrial, fez com que enzimas se tornassem um alvo interessante para o uso em diversas industrias, como a produção de biocombustíveis. Além de serem mais sustentáveis do que reações químicas tradicionais, enzimas também são capazes de catalisar reações que não são possíveis com estes métodos. Entretanto, um dos problemas no seu uso em aplicações industriais é a sua sensibilidade quanto às condições do meio, sendo processos industriais muitas vezes conduzido em condições adversas à estabilidade da enzima. Um dos métodos que pode ser utilizado para contornar esse problema é a engenharia de proteínas, onde aminoácidos da proteína são modificados de forma a melhorar características específicas de sua estrutura e função. No presente trabalho, uma metodologia in silico foi desenvolvida para predizer mutações pontuais que tenham alto potencial de aumentarem a termoestabilidade de uma proteína. A metodologia começa com uma limpeza do alvo utilizando o programa PyMol, seguido da seleção dos resíduos a serem mutados pelo programa YASARA. Em seguida, uma mutagenese de saturação é feita em todos os resíduos selecionados pela abordagem FRESCO, e os programas FoldX e Rosetta_ddG. Os resíduos preditos como estabilizantes por estas ferramentas são então submetidos a simulações de backrub e abordagem de sequence tolerance utilizando a ferramenta Rosetta. As mutações são então submetidas a simulações de dinâmica molecular por 100 nanosegundos, e os resultados da análise de RMSF, número de pontes de hidrogênio e raio de giro comparados com a proteína nativa. Para teste, a enzima degradadora de celulose da classe das endoglucanases Xaccel5A foi utilizada como modelo. Duas mutações foram selecionadas, e a proteína nativa e as duas mutações foram expressadas e testadas in vitro nas temperaturas de 40ºC, 50ºC e 60ºC via ensaio de DNSA. Os resultados mostraram a capacidade da metodologia de produzir uma lista resumida de mutações com grande potencial de estabilização em um tempo hábil curto. Das duas mutações testadas, uma delas se mostrou como tendo desempenho superior à proteína nativa em todas as temperaturas. Entretanto, mais estudos são necessários para melhor caracterizar a cinética enzimática das mutações, assim como testes com intervalos de temperatura ampliados.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICASpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Pinto, Luciano da Silva
dc.subject.cnpq1BIOLOGIA GERALpt_BR
dc.subject.cnpq2BIOENGENHARIApt_BR


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