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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37868
Título: | Estudo estrutural in silico de variantes da proteína distrofina relacionadas às distrofias musculares de Duchenne e Becker |
Título(s) alternativo(s): | In silico structural study about the dystrophin protein variants related to Duchenne and Becker muscular dystrophies |
Autor(es): | Pessoa, João Gabriel Figueiredo |
Orientador(es): | Silva, Marcio |
Palavras-chave: | Distrofia muscular Atrofia muscular Proteínas Modelagem Simulação (Computadores) Bioinformática Muscular dystrophy Atrophy, Muscular Proteins Modeling Computer simulation Bioinformatics |
Data do documento: | 1-Jul-2025 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Ponta Grossa |
Citação: | PESSOA, João Gabriel Figueiredo. Estudo estrutural in silico de variantes da proteína distrofina relacionadas às distrofias musculares de Duchenne e Becker. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2025. |
Resumo: | O avanço de estudos genéticos e de metodologias refinadas para diagnóstico e tratamento de doenças de alta complexidade genômica tem crescido exponencialmente no último século. Enfermidades que há não mais do que 150 anos eram completamente desconhecidas e representavam fatalidade certa ao paciente, hoje, contam com suporte de tratamentos preventivos ou que conferem ao indivíduo, qualidade de vida mais digna. As distrofias musculares de Becker e de Duchenne representam duas das principais distrofinopatias, doenças causadas por mutações no gene da distrofina, proteína intracelular com funcionalidade estrutural e de sustentação de células musculares. O presente trabalho visou a consulta em bancos de dados conhecidos, referenciais teóricos e o uso de métodos in sílico da bioinformática a fim de ampliar o conhecimento, propor indagações e previsões do avanço das pesquisas na área. Foram selecionadas e simuladas seis variantes de relevância para discussão e associação do seu impacto estrutural e fenotípico. Também foi realizada a modelagem tridimensional da distrofina por homologia (teórica), a fim de tentar ampliar ainda mais as informações a respeito de suas funcionalidades, sítio ativo e interações com outras moléculas intracelulares. A partir da modelagem e simulação das alterações causadas por cada mutação, foi possível inferir relações que estas têm com os sintomas apresentados. Foi feito o uso de bancos de dados internacionais e ferramentas computacionais como Protein Data Bank, AlphaFold, PyMol, Modeller e Swiss Pdb Viewer. A modelagem tridimensional teórica produzida foi validada e se mostrou capaz de fornecer informações importantes acerca das interações feitas pela distrofina, bem como os impactos causados por mutações no seu gene. Com base nas análises feitas das seis variantes, foi possível inferir que há impacto direto da posição em que ocorrem as mutações, a depender de quais domínios são afetados. Essa noção é também um aprofundamento que vai além da categorização das doenças baseadas na perda ou não do quadro de leitura ou aparecimento de variantes nonsense. Com isso, foi possível discorrer brevemente sobre o estado atual dos tratamentos para as doenças e perspectivas futuras para aprimoramentos destes e das pesquisas na área, como o emprego de novos exon skippings e mini distrofinas. |
Abstract: | The advancement of genetic studies and refined methodologies for the diagnosis and treatment of diseases with high genomic complexity has grown exponentially over the past century. Diseases that, no more than 150 years ago, were completely unknown and represented a certain fatality for patients, now benefit from preventive treatments or therapies that provide individuals with a significantly improved quality of life. Becker and Duchenne muscular dystrophies are two of the main dystrophinopaties, diseases caused by mutations in the dystrophin gene, which encodes an intracellular protein with essential structural and mechanical support functions in muscle cells. This study aimed to consult reference databases and theoretical frameworks, combined with in silico bioinformatics methods, in order to expand current knowledge, raise relevant questions, and propose predictions for future research developments in the field. Six clinically relevant dystrophin variants were selected and simulated to assess their structural and phenotypic impacts. Additionally, a theoretical tridimensional homology-based model of the full-length dystrophin protein was developed to further investigate its functional mechanisms, potential active sites, and interactions with other intracellular molecules. Through structural modelling and the simulation of alterations caused by each mutation, it was possible to infer correlations between these molecular changes and the clinical manifestations observed. International databases and computational tools such as the Protein Data Bank, AlphaFold, PyMOL, MODELLER, and Swiss-PdbViewer were employed. The theoretical three-dimensional modeling generated was validated and proved capable of providing valuable insights into dystrophin’s molecular interactions, as well as the structural impacts caused by mutations in its gene. Based on the analysis of the six selected variants, it was possible to infer that the structural and functional consequences of the mutations are directly influenced by their position, particularly depending on which domains are affected. This understanding offers a more in-depth perspective that goes beyond the conventional classification of these diseases based solely on reading frame disruptions or the presence of nonsense variants. Accordingly, the study also briefly discusses the current state of available treatments and future perspectives for improving both therapeutic strategies and research in the field, including the development of novel exon skipping approaches and engineered mini dystrophins. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37868 |
Aparece nas coleções: | PG - Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia |
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