???item.export.label??? ???item.export.type.endnote??? ???item.export.type.bibtex???

Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/tede/41
???metadata.dc.type???: Tese
Title: Estudo teórico de mecanismos para a etapa de eliminação da síntese do 5-enolpiruvilchiquimato-3-fosfato (EPSP) catalisada pela EPSP sintase de Oryza sativa
???metadata.dc.creator???: Souza, Anivaldo Xavier de 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Sant'Anna, Carlos Mauricio Rabello de
???metadata.dc.description.resumo???: Na sexta etapa de reação da via do chiquimato, catalisada pela enzima 5-enolpiruvilchiquimato-3-fostato sintase (EPSPS), o fosfoenolpiruvato (PEP) reage com o chiquimato-3-fosfato (S3P) formando o produto 5-enolpiruvilchiquimato-3-fostato (EPSP) com liberação de fosfato inorgânico. Como a rota do chiquimato está ausente em animais, mas é essencial para plantas e microorganismos, a enzima EPSPS tornou-se um alvo interessante para o desenvolvimento de herbicidas, fungicidas e bactericidas mais eficientes, ambientalmente mais seguros e econômicos. O herbicida mais usado no mundo, o glifosato, é um inibidor da EPSPS. Estudos indicam que o mecanismo da síntese do EPSP é composto de uma etapa de adição, que forma um intermediário tetraédrico (IT), seguida de uma etapa de eliminação. Contudo, apesar de muito estudado, o mecanismo enzimático ainda não está completamente esclarecido porque resultados experimentais obtidos por diferentes grupos levam a conclusões contraditórias. Neste trabalho foi estudado o mecanismo da síntese do EPSP por métodos teóricos. Inicialmente, foi realizada uma avaliação do método semi-empírico PM3 para a previsão do estado de protonação de resíduos de histidinas e lisinas em enzimas, por comparação com os estados de protonação obtidos por difração de nêutrons. O método foi então aplicado para prever os estados de protonação de lisinas e histidinas localizadas no sítio ativo da EPSPS. Foi construído um modelo da EPSPS de uma planta, Oryza sativa, aplicando o método de modelagem por homologia. Foram usadas a seqüência primária da EPSPS de O sativa e duas estruturas cristalográficas da enzima de Escherichia coli, como moldes. Após a construção do modelo, foram feitas simulações computacionais da etapa de eliminação da reação envolvendo todos os aminoácidos e moléculas de água do sítio ativo, incluindo o efeito do solvente. Os resultados permitem concluir que o mecanismo mais provável para essa reação envolve a participação de um resíduo de lisina (Lys432) como catalisador ácido e de um resíduo de aspartato (Asp334), como catalisador básico da etapa de eliminação. Estudos realizados com uma fosforilidrazona sintetizada por nosso grupo, e que apresentou atividade inibitória para o crescimento de sementes, indicam que esse composto interagiria de modo bastante favorável com o sítio ativo da EPSPS de O. sativa.
Abstract: In the sixth step of the shikimate pathway, catalyzed by 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS), phosphoenolpyruvyl (PEP) reacts with shikimate-3-phosphate (S3P) to produce 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate (EPSP) and inorganic phosphate. Because the shikimate pathway is absent in animals, but is essential for plants and microrganisms, EPSPS is an interesting target for the development of efficient and safer herbicides, fungicides and bactericides. The most used herbicide in the world, glyphosate, is an EPSPS inhibitor. Literature results indicate that the EPSPS-catalyzed mechanism is composed by an addition step, which leads to a tetrahedral intermediate (TI), followed by an elimination step. However, the enzymatic mechanism is not completely understood, because experimental data obtained by different groups lead to conflicting results. In the present work, the EPSPScatalyzed reaction was studied by theoretical methods. First, an evaluation of the semiempirical method PM3 as a tool for the assignment of protonation states of histidine and lysine residues in enzymes was implemented by comparison with neutron diffraction data. The method was then applied for the assignment of lysine and histidine protonation states in EPSPS. Next, a model of the EPSPS of a plant, Oryza sativa, was constructed by means of homology modeling. The model was constructed based on the primary sequence of O. sativa EPSPS with two Escherichia coli EPSPS crystallographic structures as templates. After model construction, computational simulations of the elimination step were implemented with all active site aminoacid residues and water molecules, including the solvent effect. The results are indicative that the most probable mechanism for this reaction step involves the participation of a lysine residue (Lys432) as an acid catalyst and also of an aspartate residue (Asp334), as a basic catalyst. Additional studies with a phosphorylhydrazone synthesized by our group, which presented inhibitory activity for seed development, are indicative that the compound could interact very favorably with the O. sativa EPSPS active site.
Keywords: EPSP sintase
cálculo semi-empírico
Oryza sativa
mecanismo de eliminação
???metadata.dc.subject.cnpq???: Química
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
???metadata.dc.publisher.initials???: UFRRJ
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Ciências Exatas
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Química
Citation: SOUZA, Anivaldo Xavier de. Estudo teórico de mecanismos para a etapa de eliminação da síntese do 5-enolpiruvilchiquimato-3-fosfato (EPSP) catalisada pela EPSP sintase de Oryza sativa. 2008. 159 f. Tese (Doutorado em Química Orgânica) - Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica - RJ, 2008.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/tede/41
Issue Date: 17-Oct-2008
Appears in Collections:Doutorado em Química

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2008 - Anivaldo Xavier de Souza.pdfDocumento principal2.01 MBAdobe PDFThumbnail

Download/Open Preview


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.