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Title: Mineração in silico de enzimas análogas essenciais nos genomas de patógenos bacterianos e fúngicos de Glycine max, Zea mays e Solanum lycopersicum
Advisor: Miranda, Antonio Basílio de
Authors: Silva, Rangeline Azevedo da
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: Os últimos vinte anos foram de intenso crescimento na agricultura brasileira, com base na produtividade e expansão das fronteiras agrícolas. Diversas medidas de manejo das lavouras são empregadas, a exemplo da rotativdade de culturas, fertilização quimica, uso de cultivares resistentes e o uso de agrotóxicos. Os agrotóxicos são uma das principais medidas de controle de pragas e doenças mais amplamente usadas em cultivos de plantas e seu uso indiscriminado representa um risco direto à saúde das populações e ao ambiente em todo o mundo. Os riscos para a saúde humana incluem doenças agudas, como tonturas, enjôos, vômitos, infecções de pele e doenças crônica a exemplo de malformação fetal, doenças neurológicas e neoplasias malignas. Os danos ao meio ambiente vão desde a contaminação dos corpos d'água até a morte de polinizadores e microbiota do solo. Como resultado, existe uma grande necessidade de desenvolvimento de novas moléculas menos tóxicas a serem empregadas contra patógenos de plantas Neste trabalho, empregamos uma abordagem in silico para estudar os genes que codificam enzimas dos genomas de três plantas comercialmente importantes, soja (Glycine max), tomate (Solanum lycopersicum) e milho (Zea mays), bem como 15 patógenos de plantas (4 bactérias e 11 fungos), com foco em revelar um conjunto de enzimas análogas essenciais que poderiam ser priorizadas como alvos de drogas. Combinando sequência e dados estruturais, obtivemos um conjunto inicial de 568 casos de analogia, dos quais 97 foram validados e refinados, revelando um subconjunto de 29 atividades enzimáticas essenciais com um total de 119 formas estruturais diferentes, a maioria pertencentes a rotas metabólicas centrais, incluindo o metabolismo de carboidratos e de aminoácidos, entre outros. Além disso, outro subconjunto de 26 atividades enzimáticas possui uma estrutura terciária específica para o patógeno, não presente em plantas, homens e polinizadores, o que pode ser importante para o desenvolvimento de inibidores enzimáticos específicos contra doenças de plantas menos nocivas ao homem e ao meio ambiente.
Abstract: The last twenty years have been intense growth in Brazilian agriculture, based on productivity and expansion of agricultural frontiers. Various measures of crop management are employed, such as crop rotation, chemical fertilization, use of resistant cultivars and the use of pesticides. Pesticides are one of the most widely used pest and disease control measures in plant crops and their indiscriminate use represents a direct health risk to populations and the environment around the world. Risks to human health include acute diseases such as dizziness, nausea, vomiting, skin infections, and chronic diseases such as poor fetal formation, neurological diseases, and cancer. Damage to the environment ranges from the contamination of water bodies to the death of pollinators and soil microbiota. As a result, there is a great need for the development of novel, less toxic molecules to be employed against plant pathogens In this work, we used an in silico approach to study genes that encode for enzymes derived from three commercially important genomes, soybean (Glycine max), tomato (Solanum lycopersicum) and maize (Zea mays), as well as 15 plant pathogens (4 bacteria and 11 fungi) focusing to reveal a set of essential and non-homologous isofunctional (NISEs) enzymes that could be prioritized as drug targets. Combining sequence and structural data, we obtained an initial set of 568 cases of analogy, out of which 97 were validated and refined, revealing a subset of 29 essential enzymatic activities with a total of 119 different structural forms, most belonging to the central metabolic pathways, including carbohydrate and amino acids metabolism, among others. In addition, another subset of 26 enzymatic activities has a specific tertiary structure for the pathogen, not present in plants, men and Apis mellifera, which may be important for the development of specific enzyme inhibitors against diseases of plants less harmful to humans and the environment.
keywords: Agroquímicos
Enzimas
Genômica
Issue Date: 2018
Citation: SILVA, Rangeline Azevedo da. Mineração in silico de enzimas análogas essenciais nos genomas de patógenos bacterianos e fúngicos de Glycine max, Zea mays e Solanum lycopersicum. 2018. 135 f. Tese (Doutorado em Biologia Computacional e Sistemas)-Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2018.
Date of defense: 2018
Place of defense: Rio de Janeiro
Department: Instituto Oswaldo Cruz
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Computacional e Sistemas
Copyright: open access
Appears in Collections:IOC - PGBCS - Teses de Doutorado

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