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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-1621-624X
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudos in silico da proteína TcP21 no contexto da doença de Chagas
Alternate title (s): In silico studies of the TcP21 protein within the context of Chagas disease
Author: Soté, William Oliveira
First Advisor: Comar Junior, Moacyr
First member of the Committee: Lima, Francisco das Chagas Alves
Second member of the Committee: de Castro Ramalho, Teodorico
Third member of the Committee: Cacilda Weber, Karen
Fourth member of the Committee: Fernando Delfino Angelotti, Wagner
Summary: A doença de Chagas, causada pelo Trypanosoma cruzi, permanece como um importante problema de saúde pública, com opções terapêuticas ainda limitadas. Nesse contexto, a proteína TcP21, secretada pelas formas amastigotas extracelulares, configura-se como um alvo molecular de interesse, associado a vias alternativas de infecção pouco exploradas. A presente tese teve como objetivo caracterizar a TcP21 in silico sob duas perspectivas complementares: a identificação e caracterização de sítios de ligação em sua superfície e a elucidação de possíveis interfaces de interação no complexo TcP21–CXCR4. A integração de simulações de dinâmica molecular em solventes mistos, ancoragem molecular baseada em fragmentos e ancoragem molecular de sonda farmacofórica seguida de dinâmica molecular, conduzida por meio de mapas volumétricos de ocupação, permitiu a identificação convergente de um sítio de ligação na TcP21. Esse sítio foi caracterizado pela participação dos resíduos-chave GLU55, ASP52, VAL70, ILE62 e TRP77. As interações observadas, incluindo pontes salinas, ligações de hidrogênio, interações carga-carga e contatos π-alquil, configuraram uma rede intermolecular consistente com o reconhecimento de grupos funcionais amino protonado, acetamido e fenil. Modos de ligação do complexo TcP21–CXCR4 foram gerados por ancoragem molecular e subsequentemente refinados por simulações de dinâmica molecular multirréplicas em ambiente biomimético. A análise de consenso das trajetórias, baseada em uma função de pontuação multimétrica fundamentada em ΔSASA e na análise de contatos intermoleculares (número, frequência e estabilidade temporal), revelou um segmento contínuo na TcP21 (LYS23–PHE39) com propriedades típicas de interfaces proteína–proteína. Na CXCR4, os domínios transmembrana TM5, TM6 e TM7 constituíram um núcleo estrutural estabilizado no interior do vestíbulo extracelular, enquanto regiões como ECL2 e N-terminal exibiram maior flexibilidade conformacional. A interface resultante foi caracterizada por uma organização modular, predominantemente estabilizada por interações de van der Waals, com contribuições eletrostáticas e polares conferindo especificidade direcional ao processo de reconhecimento molecular. A análise integrada dos estudos indicou a existência de duas regiões funcionalmente especializadas na TcP21, potencialmente associadas, respectivamente, à interação com ligantes farmacofóricos e ao reconhecimento do receptor do hospedeiro
Abstract: Chagas disease, caused by Trypanosoma cruzi, remains a significant public health concern, with still limited therapeutic options. In this context, the TcP21 protein, secreted by extracellular amastigote forms, has emerged as a molecular target of interest, involved in alternative and still poorly explored infection pathways. This thesis aimed to characterize TcP21 in silico from two complementary perspectives: the identification and characterization of binding sites on its surface, and the elucidation of potential interaction interfaces in the TcP21–CXCR4 complex. The integration of mixed-solvent molecular dynamics simulations, fragment-based molecular docking, and pharmacophore-based molecular docking followed by molecular dynamics, driven by occupancy-based volumetric maps, enabled the convergent identification of a binding site on TcP21. This site involved the key residues GLU55, ASP52, VAL70, ILE62, and TRP77. The observed interactions, including salt bridges, hydrogen bonds, charge–charge interactions, and π–alkyl contacts, formed an intermolecular network consistent with the recognition of protonated amino, acetamido, and phenyl functional groups. Binding modes of the TcP21–CXCR4 complex were generated by molecular docking and subsequently refined through multireplica molecular dynamics simulations in a biomimetic environment. Consensus analysis of the trajectories, based on a ΔSASA-driven multimetric scoring function and on the evaluation of intermolecular contacts (number, frequency, and temporal stability), revealed a continuous segment in TcP21 (LYS23–PHE39) with typical protein–protein interface properties. In CXCR4, the transmembrane domains TM5, TM6, and TM7 formed a stabilized structural core within the extracellular vestibule, whereas regions such as ECL2 and the N-terminal domain exhibited greater conformational flexibility. The resulting interface displayed a modular organization, predominantly stabilized by van der Waals interactions, with additional electrostatic and polar contributions conferring directional specificity to the molecular recognition process. The integrated analysis of the studies indicated the presence of two functionally specialized regions in TcP21, potentially associated with pharmacophore ligand binding and host receptor recognition, respectively
Keywords: Doença de Chagas
Dinâmica molecular
TcP21
Sítios de ligação
Interface de interação
CXCR4
Chagas disease
Interaction interface
Molecular dynamics
Binding sites
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::QUIMICA TEORICA
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOFISICA
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Subject: Química
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: SOTE, William Oliveira. Estudos in silico da proteína TcP21 no contexto da doença de Cagas. 2026. 158 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.378.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.378
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49324
Date of defense: 27-Jul-2026
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
Appears in Collections:TESE - Química

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