Simulações de dinamica molecular de mutantes do receptor do hormonio tireoideano

Orientador: Munir Salomão Skaf Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Resumo: Os Receptores Nucleares (NRs) são proteínas que têm a função de regular a transcrição de genes através da associação com hormônios. Os NRs são formados por até quatro domínios, sendo o mais importante, o Domínio de Ligação com Ligante (LBD). O Receptor do Hormônio Tireoideano (TR) é um NR responsável por diversas funções no corpo, como controle da frequência cardíaca e do metabolismo de lipídios. Existem dois grupos de isoformas do TR: a e b. As diferenças entre eles são importantes para o desenho de novos fármacos seletivos, a serem utilizados no tratamento de disfunções tireoideanas como a Síndrome de Resistência ao Hormônio Tireoideano (RTH), causada por mutações no TRb. Existem poucos estudos que mostram como mudanças estruturais e dinâmicas decorrentes de mutações podem levar a perdas funcionais. Neste trabalho, foram estudados os efeitos de mutações na estrutura do LBD do TRb, através de simulações de dinâmica molecular. Em uma primeira etapa, foram escolhidos cinco mutantes para um estudo mais detalhado. Verificou-se que duas de três mutações estudadas no resíduo I280 provocam modificações estruturais na hélice H12, que podem explicar a perda de interação com correguladores, observada em experimentos. Além disso, verificou-se que essas e outras mudanças induzem a entrada de água no sítio de ligação. Já os mutantes L428R e R429Q apresentaram diferenças importantes com relação à estrutura nativa na região de dimerização, na hélice H12 (que interage com correguladores) e no grampo b (envolvido com a dissociação de hormônios). Análises mais globais de simulações de 40 mutantes, mostraram que, em grande parte, as mutações promovem instabilidade do LBD, perda de interação com hormônio, e entrada de água no sítio de ligação, inclusive em regiões hidrofóbicas. Estes resultados podem explicar a perda de afinidade pelo hormônio, mesmo em mutações longe do sítio de ligação Abstract: Nuclear Receptors (NRs) are proteins that have role of regulating the transcription of genes through the association with hormones. The NRs are formed by up to four domains, being the Ligant Binding Domain (LBD) the most important one. Thyroid hormone receptor (TR) is responsible for several functions in the body, such as control of the heart rate and of the metabolism of lipids. There are two groups of the TR isoforms: a and b. Differences between them are important for the design of new selective drugs to be used in the treatment of thyroid disorders such as resistance to thyroid hormone syndrome (RTH), caused by mutations in TRb. There are just a few studies that show how structural and dynamical changes caused by mutations may lead to functional loss. In this work we studied the effects of mutations in the structure of the TRb LBD by applying molecular dynamics technique. First, we have chosen five mutants for a more detailed investigation. We found that two of three studied mutations in residue I280 caused structural changes in helix H12, what can explain the loss of interaction with coregulators, recently seen in experiments. We also found that these and other changes induce the water entrance in the binding site. On the other hand, the L428R and R429Q mutants have shown important differences related to native structure in the dimerization region, helix H12 (which interacts with coregulators) and b-hairpin (involved in the dissociation of hormones). The results of global analysis carried out for 40 mutants showed that the mutations are greatly responsible for instability of LDB region, loss of interaction with hormone and water entrance even in hydrophobic regions. These results may explain the loss of affinity with the hormone, even when the mutated region is located far from the ligand binding site Mestrado Físico-Química Mestre em Química