dissertação

Protein-protein molecular recognition in plant disease modulated by metastable state frequencies : the AvrptoB-Pto system

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Resumo

Os patógenos de planta secretam proteínas efetoras que interagem com os receptores imunitários do hospedeiro, muitas vezes explorando a plasticidade conformacional para evitar o reconhecimento. Compreender esses processos dinâmicos é crucial para conceber estratégias de resistência duradouras. O panorama conformacional da proteína efetora AvrPtoB em complexo com a quinase Pto do tomate foi investigado, combinando Dinâmica Molecular (DM), DM enviesada e docking proteína-proteína. O agrupamento das trajetórias da DM identificou três estados metaestáveis do AvrPtoB, que foram submetidos a docking com a Pto. O redocking do complexo cristalográfico serviu como referência. Entre os três metaestados, o metaestado 2 alcançou uma pontuação de docking superior, superando a referência cristalográfica, enquanto os metaestados 1 e 3 apresentaram energias menos favoráveis. Notavelmente, o metaestado 2 também foi o estado mais populoso (52,2% das conformações), reforçando a sua relevância biológica. É importante ressaltar que foi o único metaestado a conservar duas interações resíduo-resíduo desde o docking até a conformação de DM final, incluindo o contato Val201-Phe161 também observado no complexo cristalográfico. Em conjunto, estes resultados destacam o metaestado 2 como uma conformação biologicamente significativa, combinando favorabilidade energética, alta frequência populacional e conservação de interações interfaciais importantes. Esta abordagem integrativa demonstra o valor da análise do estado metaestável para revelar conformações ocultas que moldam o reconhecimento molecular, oferecendo perspectivas inovadoras para a engenharia de genes de resistência e o desenvolvimento de novas estratégias para a proteção de culturas.

Abstract

Plant pathogens secrete effector proteins that interact with host immune receptors, often exploiting conformational plasticity to evade recognition. Understanding such dynamic processes is crucial for designing durable resistance strategies. The conformational landscape of the AvrPtoB effector protein in complex with tomato Pto kinase was investigated, combining Molecular Dynamics (MD), biased MD, and protein–protein docking. Clustering of MD trajectories identified three metastable states of AvrPtoB, which were subjected to docking against Pto. Redocking of the crystallographic complex served as reference. Among the three metastates, metastate 2 achieved a superior docking score, surpassing the crystallographic reference, while metastates 1 and 3 displayed less favorable energies. Notably, metastate 2 was also the most populated state (52.2% of conformations), reinforcing its biological relevance. Importantly, it was the only metastate to conserve two residue–residue interactions from docking to the final MD conformation, including the Val201–Phe161 contact also observed in the crystallographic complex. Together, these results highlight metastate 2 as a biologically meaningful conformation, combining energetic favorability, high population frequency, and conservation of key interfacial interactions. This integrative approach demonstrates the value of metastable state analysis for uncovering hidden conformations that shape molecular recognition, offering innovative perspectives for engineering resistance genes and developing novel strategies for crop protection.

Descrição

Área de concentração

Química/Bioquímica

Linha de pesquisa

Química Computacional Aplicada na Agricultura

Agência de desenvolvimento

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Citação

SILVA, Henrique Fernandes. Protein-protein molecular recognition in plant disease modulated by metastable state frequencies : the AvrptoB-Pto system. 2026. 67 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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