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Tese em Português | VETTESES | ID: vtt-217109

Resumo

A proteína receptora de quimiocina do tipo 1 (CXCR1) é um polipeptídeo transmembranar que participa no processo imunológico, garantindo a migração das células de defesas, especialmente neutrófilos, até o local de infecção, proporcionando uma rápida ação contra a inflamação. Estudos recentes detectaram um polimorfismo de nucleotídeo único não-sinônimo na região codificante do éxon II c.+365T>C nesse gene, que acarretou na substituição dos aminoácidos alanina (Ala) por valina (Val) na posição 122 da cadeia polipeptídica, resultando em maior suscetibilidade à mastite em vacas. Assim, o presente estudo objetivou predizer por análises in silico os possíveis efeitos do polimorfismo A122V sobre a estrutura e função da proteína CXCR1 de bovino Bos taurus. Neste estudo foram analisadas duas sequências: a) sequência de aminoácidos da proteína CXCR1 não-polimórfica bovina (A7KWG0) selecionada a partir do banco de dados Swiss-Prot, contendo o aminoácido alanina na posição 122 e b) sequência da proteína CXCR1 polimórfica contendo uma substituição de alanina por valina na posição 122 da cadeia polipeptídica. A predição dos impactos do polimorfismo A122V sobre a estabilidade estrutural e funcional das proteínas CXCR1 não-polimórfica e polimórfica foi avaliada pelas ferramentas SIFT, POLYPHEN e I-MUTANT-2. As modelagens tridimensionais dessas proteínas foram realizadas pelos programas integrativos MODELLER/CHIMERA. A qualidade dos modelos preditos foi validada pelas ferramentas QMEANBrane e RAMPAGE. Ainda, as interações da proteína CXCR1 com outras proteínas correlatas foram estimadas no banco de dados STRING/KEGG Pathway. Os resultados demostraram que o polimorfismo A122V exerceu efeitos toleráveis e não-deletérios sobre a CXCR1 polimórfica, apresentando um modelo estrutural de alfa-hélice típico de uma proteína receptora transmembranar para ambas as proteínas. Embora maiores variações nas distâncias entre os pares de aminoácidos nas posições-alvos tenham sido detectadas na proteína CXCR1 polimórfica, cerca de 98% dos aminoácidos em ambos os modelos foram situados em regiões ditas favoráveis e permitidas nos diagramas de Ramachandran, indicando que tais modelos apresentam alta precisão e qualidade de modelagem. Foi demonstrada interação da proteína CXCR1 com outras 10 proteínas através do banco de dados STRING, as quais participam do processo de migração e sinalização celular. Evidências experimentais sustentam que o polimorfismo de nucleotídeo único A122V na proteína receptora CXCR1 está associado com aumento na incidência de mastite clínica em vacas leiteiras. Assim, as descobertas descritas neste estudo comprovam que a substituição do aminoácido alanina por valina provoca mudanças conformacionais locais na proteína CXCR1 polimórfica, que podem estar diretamente afetando seus mecanismos de enovelamento póstraducionais e sua função biológica.

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CXC chemokine receptor protein type 1 (CXCR1) is a transmembrane polypeptide that participates in the immune process ensuring the migration of the defensive cells (neutrophils) to the site of infection, providing a rapid action against inflammation. Recent studies have detected a single non-synonymous nucleotide polymorphism in the codon region of exon II c.+365T>C of this gene, which resulted in the replacement of the alanine (Ala) by valine (Val) amino acids at position 122 of the polypeptide chain, promoting greater susceptibility to mastitis in dairy cows. Thus, the present study aimed to predict by in silico analysis the possible effects of the A122V polymorphism on the structure and function of CXCR1 protein of bovine Bos taurus. In this study two sequences were analyzed: a) amino acid sequence of the bovine non-polymorphic CXCR1 protein (A7KWG0) from the Swiss-Prot database, containing the alanine amino acid at position 122 and b) polymorphic CXCR1 protein sequence, containing a substitution of the alanine by valine at same position in the polypeptide chain. The prediction of the impacts of the A122V polymorphism on the structural and functional stability of non-polymorphic and polymorphic CXCR1 proteins was evaluated by SIFT, POLYPHEN and I-MUTANT-2 tools. The threedimensional modeling of these proteins was performed by MODELLER/CHIMERA integrative programs. The quality of the predictive models was validated by QMEANBrane and RAMPAGE tools. Furthermore, the interactions of the bovine CXCR1 protein with other targeted proteins were estimated in STRING/KEGG Pathway database. The results demonstrated that the A122V polymorphism exerted tolerable and non-deleterious effects on the polymorphic CXCR1, presenting a typical alpha-helical structural model of a transmembrane receptor protein for both two proteins. Interactions of the CXCR1 protein with another 10 proteins, which participate in the process of cellular migration and signaling, have been demonstrated through the STRING database. Although greater variations in the distances between the amino acid pairs at the targeted positions are detected in the polymorphic protein, about 98% of the amino acids in both models were situated in favorable and allowed regions in the Ramachandran diagrams, indicating that such models present high modeling accuracy and quality. Experimental evidence supports that the A122V single nucleotide polymorphism in the CXCR1 receptor protein is associated with increased incidence of clinical mastitis in dairy cows. Thus, the findings described in this study prove that the substitution of the alanine for valine amino acids causes local conformational changes in the polymorphic CXCR1 protein, which may be directly affecting its post-translational folding mechanisms and its biological function.

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