Molecular dynamics simulations of the peroxisome proliferator-activated receptor isoform y

Orientador: Munir Salomão SkafDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: O Receptor Ativado de Proliferadores de Peroxissomos Isoforma g (PPARg ) é uma proteína pertencente à superfamília dos Receptores Nucleares. Através da ligação de pequenas moléculas, o PPARg controla a transcrição de genes ligados à diferenciação de adipócitos e ao metabolismo de glicose e de lipídeos. O PPARg tem uma enorme cavidade de ligação que permite a ligação de várias moléculas estruturalmente distintas que geram respostas fisiológicas também distintas. O PPARg é o receptor de uma classe de drogas antidiabéticas cujo principal representante é a rosiglitazona. Além disso, diversos ligantes naturais ativam o receptor e, recentemente, foi descoberto que ácidos graxos de cadeia média podem se ligar e ativar o PPARg . A estrutura cristalográfica do PPARg na presença de ácido nonanóico mostrou que havia 3 ligantes simultaneamente ligados ao receptor. Neste trabalho, utilizamos simulações de dinâmica molecular para investigar a dinâmica do PPARg ligado à rosiglitazona e aos ácidos nonanóico, cáprico e láurico. Observamos que a rosiglitazona não ocupa todo o sítio de ligação, havendo uma complementaridade entre o ligante e o receptor na base do domínio de ligação. Os ácidos graxos, por outro lado, ocupam quase 100% da cavidade de ligação. Vimos que moléculas de água dentro do sítio são essenciais para a ligação dos ácidos graxos. A capacidade de ativação dos diferentes áacidos graxos foi correlacionada à capacidade dos mesmos manter ligação de hidrogênio com o resíduo Y473, localizado na hélice 12, a qual deve ser estabilizada para ativar o receptor. Além disso, simulações de complexos formados pela ligação simultânea da rosiglitazona e de um ácido nonanóico sugeriram que o receptor pode comportar diferentes ligantes simultaneamente. Por m, utilizamos uma técnica especial de dinâmica molecular para investigar as possíveis rotas de dissociação dos ácidos graxos do receptor. Observamos que existe um caminho preferencial para a dissociação dos ligantes e que as principais flutuações estruturais da proteína envolvidas no processo ocorrem na hélice 3 do PPARgAbstract: The Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Isoform (PPAR ) is a protein belonging to the Nuclear Receptors superfamily. PPAR controls the transcription of genes related to adipocyte di erentiation and lipid and glucose metabolism. PPAR has a large ligand-binding pocket that allows the binding of many molecules with uncorrelated structure that generate distinct physiologic responses. PPAR is the receptor of a class of antidiabetic drugs whose the main representant is rosiglitazone. Moreover, several natural ligands activate the receptor and, recently, it was discovered that medium chain fatty acids can bind and activate PPAR . The crystallographic structure of the complex formed by PPAR and nonanoic acid showed 3 ligands simultaneously binded to the receptor. In this work, we performed molecular dynamics simulations to investigate the dynamics of PPAR in the presence of rosiglitazone and nonanoic, capric and lauric acids. We observed that rosiglitazone does not occupy the whole binding pocket and there is a complementarity between ligand and receptor. The fatty acids, on the other hand, occupy almost 100% of the binding pocket. We saw that some water molecules within the binding pocket are essential to the binding of the fatty acids. The activation capacity of the di erent fatty acids were correlated to the capacity to keep hydrogen bond with the residue Y473 of helix 12, which must be stabilized in order to activate the transcription. Furthermore, some simulations of the complex formed by simultaneus binding of rosiglitazone and nonanoic acid suggested that the receptor can bear di erent ligands simultaneously. Finally, we used a special technique of molecular dynamics to investigate the possible dissociation paths of the nonanoic acids from the receptor. The simulations suggest that there is a preferential path to the dissociation of the ligands and the main structural uctuations involved in the process take place in the helix 3 of the receptorMestradoFísico-QuímicaMestre em Químic