Polymorphisms in alternative oxidase genes from ecotypes of Arabidopsis and rice revealed an environment-induced linkage to altitude and rainfall.

We investigated SNPs in alternative oxidase (AOX) genes and their connection to ecotype origins (climate, altitude, and rainfall) by using genomic data sets of Arabidopsis and rice populations from 1190 and 90 ecotypes, respectively. Parameters were defined to detect non-synonymous SNPs in the AOX ORF, which revealed amino acid (AA) changes in AOX1c, AOX1d, and AOX2 from Arabidopsis and AOX1c from rice in comparison to AOX references from Columbia-0 and Japonica ecotypes, respectively. Among these AA changes, Arabidopsis AOX1c_A161E&G165R and AOX1c_R242S revealed a link to high rainfall and high altitude, respectively, while all other changes in Arabidopsis and rice AOX was connected to high altitude and rainfall. Comparative 3D modeling showed that all mutant AOX presented structural differences in relation to the respective references. Molecular docking analysis uncovered lower binding affinity values between AOX and the substrate ubiquinol for most of the identified structures compared to their reference, indicating better enzyme-substrate binding affinities. Thus, our in silico data suggest that the majority of the AA changes found in the available ecotypes will confer better enzyme-subtract interactions and thus indicate environment-related, more efficient AOX activity.

Desenvolvimento de Novos Potenciais Antagonistas de Integrinas da Família ß1 através de Docking Molecular e Desenho de novo

A migração celular é um processo fundamental para o funcionamento do sistema linfo-hematopoiético, incluindo tanto o tráfego fisiológico de leucócitos quanto a gênese e manutenção de diferentes respostas inflamatórias. Dentre as interações moleculares que governam a migração de leucócitos existem aquelas mediadas por selectinas, quimiocinas e componentes da matriz extracelular (MEC). Os principais receptores de superfície celular em contato com a MEC pertencem à família das integrinas, as quais desempenham um papel crítico em uma ampla gama de processos biológicos, incluindo a organogênese, trombose e migração de leucócitos. As integrinas da família ß1, como α4ß1, são expressas em várias células do sangue, e medeiam a ligação ao domínio CS-1 da fibronectina (FN) e da molécula de adesão celular vascular 1 (VCAM-1). α5ß1 reconhece uma sequência tripeptídica RGD (arginina, glicina e ácido aspártico) presente na fibronectina, enquanto que αVß1 tem como ligantes primários FN e vitronectina. O trabalho visa o desenvolvimento de novas moléculas potenciais antagonistas de integrinas da família ß1. Para tanto, foram utilizadas algumas técnicas de modelagem molecular, a saber: modelagem comparativa, docking molecular e desenho de novo. As estruturas cristalográficas de α4, α5, αV e ß1 foram obtidas na base de dados do PDB. Os complexos α4ß1, α5ß1 e αVß1 foram criados por modelagem comparativa, tendo como moldes os cristais correspondentes alinhados Os ligantes escolhidos (BIO-1211, BIO-5192 e TCS-2314) são três inibidores conhecidos de α4ß1. Suas estruturas foram geradas usando o software AVOGADRO, de acordo com seus estados de protonação, em pH 7,4. Para as simulações de docking molecular, o programa VINA foi escolhido. RACHEL, um módulo do pacote SYBYL, foi utilizado para o desenvolvimento dos novos compostos, através de uma otimização combinatória automatizada. Por conseguinte, o ligante que apresentou a menor energia de ligação ao receptor foi selecionado. A otimização do composto-líder foi realizada mantendo a porção do carboxilato do ligante rígida. Além disso, as predições de ADMETox foram realizadas para os dez melhores ligantes gerados no RACHEL. A menor energia do docking foi de -9,2 kcal/mol para α4ß1/BIO-5192. Os modos de ligação revelaram uma interação estreita entre o oxigênio do carboxilato de BIO-5192 e um íon Mg2+ na integrina. RACHEL gerou mais de 200 novos derivados de BIO-5192. Os escores, calculadas como -logKi, variaram de 9,08 a 8,45 nos dez primeiros ligantes. Portanto, foi possível desenvolver novas moléculas com maior afinidade à α4ß1 que o ligante original BIO-5192. Além disso, ao final das predições por ADMETox, selecionamos dois compostos (códigos: 973 e 1592) como potenciais candidatos a fármacos.