Avaliação in silico do potencial de degradação do 4-nonilfenol e de seus intermediários pela lacase proveniente de Trametes villosa (SW.) Kreisel e Trametes lactinea (Berk.) Sacc.
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Data de Publicação: | 2024 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/55487 |
Resumo: | Poluentes emergentes como o 4-nonilfenol causam sérios danos ambientais e à saúde humana, o que tem despertado cada vez mais preocupação em relação ao seu nível de concentração em compartimentos ambientais uma vez comprovada sua atividade estrogênica. A atuação do 4-nonilfenol como desregulador endócrino pode causar efeitos adversos como infertilidade, tanto em humanos quanto em outros organismos, aquáticos ou terrestres, e alterações fisiológicas em organismos vegetais. A lacase é uma enzima de ampla aplicabilidade biotecnológica e sabe-se que tem alta capacidade de degradação de compostos fenólicos. No entanto, estudos da interação desta enzima com o 4-nonilfenol limitam-se à descrição do complexo modelado sem uma investigação dos mecanismos de degradação no que diz respeito à relação estrutura-atividade. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a interação entre a lacase de Trametes villosa e Trametes lactinea e os derivados do nonilfenol etoxilado (NF2EO, NF1EO, NF2EC, NF1EC e 4NF), de forma a compreender os mecanismos moleculares envolvidos nesta interação utilizando técnicas de bioinformática. Para isso, os cálculos para os parâmetros termodinâmicos e descritores de reatividade foram realizados a partir dos compostos otimizados pelos métodos clássico MMFF94s e semiempírico PM7 utilizando o MOPAC 2016 e em seguida as estruturas tridimensionais para a lacase foram obtidas por modelagem por homologia e foi aplicada a técnica de docking molecular. Os resultados obtidos mostraram através dos descritores de reatividade que os derivados do nonilfenol etoxilado são de difícil degradação sendo considerados de alta dureza, portanto, persistentes na natureza. Os modelos para a lacase de T. villosa e T. lactinea foram avaliados por meio do gráfico de Ramachandran em que foi demonstrado que 90% dos resíduos de aminoácidos se encontram em regiões favoráveis, somando 99,8 e 99,5% em regiões favoráveis, permitidas e aceitáveis para a LacTv e LacTl, respectivamente. Foi demonstrada ainda, uma forte correlação entre a energia de ligação dos nonilfenóis com a lacase e os descritores de reatividade de dureza, potencial de ionização e eletronegatividade. Os resultados do docking permitiram observar que a interação entre a lacase e os nonilfenóis é espontânea e que os resíduos de aminoácidos Ala 430, Arg 443, Gln 262, Glu 322, Gly 412, His 478, Ile 321, Leu 184, Phe 182, Phe 259, Phe 352, Pro 411, Pro 414 e Ser 447 são sugeridos como os resíduos mais importantes na formação do complexo LacTv-4NF e os resíduos Ala 101, His 132, Phe 102, Leu 133, Pro 367, Leu 478, Thr 424, Gln 461, Phe 90, His 423, His 92 e Phe 90 são centrais na interação com a LacTl, sendo estes, responsáveis pela estabilidade da conformação ativa da lacase por favorecer a complexação com os nonilfenóis. Ainda foi possível demonstrar através da dinâmica molecular que os complexos lacase-4NF são estáveis ao longo do tempo e possuem uma forte afinidade de ligação com ∆Gbind de -26,45 e -17,73 kcal.mol-1 para LacTv-4NF e LacTl-4NF, respectivamente. Portanto, esses resultados evidenciam que a lacase proveniente das espécies T. villosa e T. lactinea possuem alto potencial para degradar o 4NF e seus intermediários. |
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A atuação do 4-nonilfenol como desregulador endócrino pode causar efeitos adversos como infertilidade, tanto em humanos quanto em outros organismos, aquáticos ou terrestres, e alterações fisiológicas em organismos vegetais. A lacase é uma enzima de ampla aplicabilidade biotecnológica e sabe-se que tem alta capacidade de degradação de compostos fenólicos. No entanto, estudos da interação desta enzima com o 4-nonilfenol limitam-se à descrição do complexo modelado sem uma investigação dos mecanismos de degradação no que diz respeito à relação estrutura-atividade. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a interação entre a lacase de Trametes villosa e Trametes lactinea e os derivados do nonilfenol etoxilado (NF2EO, NF1EO, NF2EC, NF1EC e 4NF), de forma a compreender os mecanismos moleculares envolvidos nesta interação utilizando técnicas de bioinformática. Para isso, os cálculos para os parâmetros termodinâmicos e descritores de reatividade foram realizados a partir dos compostos otimizados pelos métodos clássico MMFF94s e semiempírico PM7 utilizando o MOPAC 2016 e em seguida as estruturas tridimensionais para a lacase foram obtidas por modelagem por homologia e foi aplicada a técnica de docking molecular. Os resultados obtidos mostraram através dos descritores de reatividade que os derivados do nonilfenol etoxilado são de difícil degradação sendo considerados de alta dureza, portanto, persistentes na natureza. Os modelos para a lacase de T. villosa e T. lactinea foram avaliados por meio do gráfico de Ramachandran em que foi demonstrado que 90% dos resíduos de aminoácidos se encontram em regiões favoráveis, somando 99,8 e 99,5% em regiões favoráveis, permitidas e aceitáveis para a LacTv e LacTl, respectivamente. Foi demonstrada ainda, uma forte correlação entre a energia de ligação dos nonilfenóis com a lacase e os descritores de reatividade de dureza, potencial de ionização e eletronegatividade. Os resultados do docking permitiram observar que a interação entre a lacase e os nonilfenóis é espontânea e que os resíduos de aminoácidos Ala 430, Arg 443, Gln 262, Glu 322, Gly 412, His 478, Ile 321, Leu 184, Phe 182, Phe 259, Phe 352, Pro 411, Pro 414 e Ser 447 são sugeridos como os resíduos mais importantes na formação do complexo LacTv-4NF e os resíduos Ala 101, His 132, Phe 102, Leu 133, Pro 367, Leu 478, Thr 424, Gln 461, Phe 90, His 423, His 92 e Phe 90 são centrais na interação com a LacTl, sendo estes, responsáveis pela estabilidade da conformação ativa da lacase por favorecer a complexação com os nonilfenóis. 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Laccase is an enzyme with wide biotechnological applicability and is known to have a high capacity for degrading phenolic compounds. However, studies of the interaction of this enzyme with 4- nonylphenol are limited to describing the modeled complex without investigating the degradation mechanisms in terms of the structure-activity relationship. In this sense, the aim of this work was to evaluate the interaction between laccase from Trametes villosa and Trametes lactinea and the ethoxylated nonylphenol derivatives (NF2EO, NF1EO, NF2EC, NF1EC and 4NF), in order to understand the molecular mechanisms involved in this interaction using bioinformatics techniques. To this end, the calculations for the thermodynamic parameters and reactivity descriptors were carried out using the compounds optimized by the classical MMFF94s and semi-empirical PM7 methods using MOPAC 2016 and then the three-dimensional structures for laccase were obtained by homology modelling and the molecular docking technique was applied. The results obtained showed through the reactivity descriptors that the derivatives of ethoxylated nonylphenol are difficult to degrade and are considered to be highly hard and therefore persistent in nature. The models for laccase from T. villosa and T. lactinea were evaluated using the Ramachandran plot, which showed that 90% of the amino acid residues are in favorable regions, with a total of 99.8 and 99.5% residues in favorable, permitted, and acceptable regions for LacTv and LacTl, respectively. A strong correlation was also demonstrated between the binding energy of the nonylphenols with laccase and the reactivity descriptors of hardness, ionization potential and electronegativity. The docking results showed that the interaction between laccase and nonylphenols is spontaneous and that the amino acid residues Ala 430, Arg 443, Gln 262, Glu 322, Gly 412, His 478, Ile 321, Leu 184, Phe 182, Phe 259, Phe 352, Pro 411, Pro 414 and Ser 447 are suggested as the most important residues in the formation of the LacTv-4NF complex and residues Ala 101, His 132, Phe 102, Leu 133, Pro 367, Leu 478, Thr 424, Gln 461, Phe 90, His 423, His 92 and Phe 90 are central to the interaction with LacTl and are responsible for the stability of the active conformation of laccase by favoring complexation with nonylphenols. It was also possible to demonstrate through molecular dynamics that the laccase-4NF complexes are stable over time and have a strong binding affinity with ∆Gbind of - 26.45 and -17.73 kcal.mol-1 for LacTv-4NF and LacTl-4NF, respectively. Therefore, these results show that laccase from the T. villosa and T. lactinea species has a high potential for degrading 4NF and its intermediates.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Biotecnologia IndustrialUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessPoluentes emergentesDesreguladores endócrinosDocking molecularDinâmica molecularBiorremediaçãoAvaliação in silico do potencial de degradação do 4-nonilfenol e de seus intermediários pela lacase proveniente de Trametes villosa (SW.) Kreisel e Trametes lactinea (Berk.) Sacc.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Robson Lourenço da Silva Santos.pdfDISSERTAÇÃO Robson Lourenço da Silva Santos.pdfapplication/pdf6100815https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/55487/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Robson%20Louren%c3%a7o%20da%20Silva%20Santos.pdfd3bae5737873275a283323a7a476f395MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/55487/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82362https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/55487/3/license.txt5e89a1613ddc8510c6576f4b23a78973MD53TEXTDISSERTAÇÃO Robson Lourenço da Silva Santos.pdf.txtDISSERTAÇÃO Robson Lourenço da Silva Santos.pdf.txtExtracted texttext/plain164919https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/55487/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Robson%20Louren%c3%a7o%20da%20Silva%20Santos.pdf.txt0bd533426a8c8495144ac64593782089MD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Robson Lourenço da Silva Santos.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Robson Lourenço da Silva Santos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1455https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/55487/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Robson%20Louren%c3%a7o%20da%20Silva%20Santos.pdf.jpg44c997cde36ae51628e48bf85e7d8bffMD55123456789/554872024-03-20 02:24:14.65oai:repositorio.ufpe.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212024-03-20T05:24:14Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false |
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SANTOS, Robson Lourenço da Silva. Avaliação in silico do potencial de degradação do 4-nonilfenol e de seus intermediários pela lacase proveniente de Trametes villosa (SW.) Kreisel e Trametes lactinea (Berk.) Sacc. 2024. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia Industrial) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2024. |
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