Simulações de dinâmica molecular e QM/MM revelam o mecanismo de inibição da insulinase pelo ATP na clivagem do amilóide-β 42: um peptídeo associado a patologia da doença de Alzheimer

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: CRUZ, Carlos Henrique Bezerra da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco; UFPE; Brasil; Programa de Pos Graduacao em Quimica
• Palavras-chave em Português: Química computacional; Alzheimer, Doença de; Enzimas proteolíticas
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/29072

O acúmulo incomum do polipeptídeo amilóideFβ 42 (Aβ42) em regiões específicas no cérebro tem sido fortemente associado à patologia da doença de Alzheimer. Baseado nestas evidências, muitas pesquisas estão sendo desenvolvidas no sentido de controlar os níveis cerebrais do amilóide. A insulinase, também chamada de Insulin:Degrading Enzyme (IDE), é uma metaloprotease de zinco envolvida na regulação dos níveis de insulina e amilóide, sendo, portanto, alvo do desenvolvimento de terapias contra o diabetes e a doença de Alzheimer. Sua estrutura terciária existe em duas conformações: aberta e fechada, as quais fazem parte do mecanismo de ação. Quando na conformação aberta, a enzima permite a entrada do substrato ou saída dos produtos de degradação, mas quando na forma fechada bloqueia o acesso do substrato ao seu sítio catalítico. Portanto, chamaFse a IDE aberta de ativa e a fechada de inativa. A IDE é regulada pelo ATP através de um mecanismo controverso: ativador da IDE na presença de substratos pequenos, o ATP é inibidor da IDE na quebra de substratos longos, incluindo o Aβ42. A elucidação do mecanismo de regulação da IDE pelo ATP é desafiador e abrirá caminhos para o desenvolvimento racional de ativadores da IDE. Nesta tese, usamos simulações de dinâmica clássica e cálculos híbridos de mecânica quântica e mecânica molecular na tentativa de desvendar o mecanismo de inibição da IDE pelo ATP. Nossos resultados mostram que interações específicas entre a IDE, ATP e Aβ42 mantêm a enzima na conformação inativa (fechada), impossibilitando a entrada de uma nova molécula de substrato. Ao mesmo tempo, o ATP induz no amilóide e na região do sítio ativo modificações estruturais proteoliticamente inadequadas para a reação, aumentando a energia de ativação da etapa determinante da reação e, com isso, o tempo de vida da enzima na forma inativa. Estes resultados estão em acordo com os dados experimentais, os quais mostram que a inibição depende de interações específicas IDE-ATP, é alostérica, e resulta na aparente redução da afinidade da IDE pelo substrato.