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José Miguel Ortegahttp://lattes.cnpq.br/1919128137338097Lucianna Helene Silva dos SantosLucas BleicherRodrigo Bentes Katohttp://lattes.cnpq.br/1174363394834066Arthur Pereira da Fonseca2023-06-19T16:10:54Z2023-06-19T16:10:54Z2022-12-21http://hdl.handle.net/1843/55105Em dezembro de 2019 foi identificado um novo vírus da família dos Coronaviridae, chamado de SARS-CoV-2. Esse vírus, responsável por uma síndrome respiratória aguda grave, causou a pandemia de COVID-19 e milhões de mortes em todo o mundo. Uma das adaptações desse vírus que o permite infectar humanos é a inserção de um sítio de clivagem polibásico, formando a sequência PRRARS, na sua proteína da espícula. Esse sítio polibásico é reconhecido e clivado pela enzima Furina, separando as subunidades S1 e S2 da proteína. Após a clivagem pela Furina, a espícula assume uma conformação ativa que pode potencializar a infecção viral através da fusão vírus-célula, e, principalmente, através da fusão célula-a-célula em um processo causador de sincícios. Nesse estudo investigamos in silico se podem ocorrer interações entre a alça que contém o sítio polibásico e a enzima Furina, estudando as interações que podem ser relevantes para o encaixe e seus comportamentos durante simulações de dinâmica molecular. A enzima Furina faz parte de uma família de pró-proteíno convertases subtilisina kexina, as PCSKs, e, por isso, também foram investigadas as enzimas PCSK 1 a 9 para verificar se poderiam, da mesma forma, estar atuando na ativação da proteína viral. Para isso, modelamos um peptídeo cobrindo a sequência do sítio de clivagem polibásico que foi docado sobre o sítio ativo das enzimas. Em seguida, fizemos simulações de dinâmica molecular para estudar e caracterizar a ligação entre o peptídeo e o bolso de ligação de cada enzima. Verificamos que a enzima Furina realiza interações de pontes salinas entre dois aspartatos do seu bolso de ligação S1, ASP258 e ASP306, e a arginina P1 do peptídeo e também interações de hidrogênio entre P1 e PRO256. Além disso, verificamos uma ligação entre a arginina P3 do peptídeo e o aspartato ASP191 do bolso de ligação S2 da Furina. Para as demais PCSKs, observamos uma fraca afinidade entre a PCSK1 e a PCSK5 com o peptídeo, sendo necessários mais estudos para comprovar se essas enzimas poderiam clivar o sítio. Já a PCSK2 apresentou interações muito similares àquelas apresentadas pela Furina, podendo realizar interações através de dois aspartatos e uma prolina do bolso de ligação S1 ao resíduo P1, e uma ligação de um aspartato próximo ao subsítio S2 com P3. Dessa forma, propomos que a PCSK2, possivelmente, pode estar participando na clivagem e ativação da espícula, potencializando a infecção pelo vírus SARS-CoV-2.In December 2019, a new virus from the Coronaviridae family, called SARS-CoV-2, was identified. This virus, responsible for a severe acute respiratory syndrome, caused the COVID-19 pandemic and millions of deaths worldwide. One of the adaptations of this virus that allows it to infect humans is the insertion of a polybasic cleavage site, forming the PRRARS sequence, in its spike protein. This polybasic site is recognized and cleaved by the Furina enzyme, separating the S1 and S2 subunits of the protein. After cleavage by Furina, the spike assumes an active conformation that can potentiate the viral infection through virus-cell fusion, and, mainly, through cell-cell fusion in a process that causes syncytia. In this study, we investigated in silico the interactions that can occur between the loop that contains the polybasic site and the enzyme Furina, studying the interactions that may be relevant to the fit and their behavior during molecular dynamics simulations. The Furina enzyme is part of a family of proprotein convertase subtilisin/kexin, the PCSKs, and therefore, PCSK enzymes 1 to 9 were also investigated to verify whether they could, in the same way, be acting in the activation of the viral protein. For this, we modeled a peptide covering the sequence of the polybasic cleavage site and it was docked over the active site of the enzymes. Then, we performed molecular dynamics simulations to study and characterize the interactions between the peptide and the binding pocket of each enzyme. Thus, we verified that the Furina enzyme performs salt bridge interactions between P1 arginine and two aspartates from its S1 binding pocket, ASP258 and ASP306, and also hydrogen interactions between P1 and PRO256. In addition, we found a link between P3 arginine and aspartate ASP191 from Furina S2 binding pocket. For the other PCSKs, we observed a weak affinity between PCSK1 and PCSK5 to the peptide, requiring further studies to prove whether these enzymes could cleave the site. PCSK2, on the other hand, presented interactions very similar to those presented by Furina, being able to perform interactions through two aspartates and a proline from the S1 binding pocket to the P1 residue, and a binding of an aspartate close to the S2 subsite with P3. Thus, we propose that PCSK2 may possibly be participating in the cleavage and activation of the spike, enhancing infection by the SARS-CoV-2 virus.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em BioinformaticaUFMGBrasilICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIABioinformáticaCovid-19FurinaPró-Proteína ConvertaseCOVIDCOVID-19coronavírusSARS-CoV-2FurinaPCSKAnálise in silico da ligação do sítio polibásico de SARS-CoV-2 a serina proteases relacionadas a Furina através de docagem e dinâmica molecular, indicando contatos possivelmente relevantesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALArthur_dissertacao.pdfArthur_dissertacao.pdfapplication/pdf5198450https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/55105/1/Arthur_dissertacao.pdf7e8b50e7c707b1d8da8240ec7fa6043fMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/55105/2/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD521843/551052023-06-19 13:10:54.992oai:repositorio.ufmg.br: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ório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-06-19T16:10:54Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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