Probing the kinetics of tryptophan self-assembly with surface-enhanced Raman scattering and other biophysical techniques (2025)
- Authors:
- Autor USP: CARDOZO, GABRIEL CONISHI - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FGE
- DOI: 10.11606/D.43.2025.tde-23092025-105420
- Subjects: BIOFÍSICA; QUÍMICA SUPRAMOLECULAR; ESPECTROSCOPIA RAMAN; AMINOÁCIDOS
- Keywords: AMYLOID FIBRILS; AUTOMONTAGEM; FIBRAS AMILOIDES; RAMAN; SELF-ASSEMBLING; SERS; TRIPTOFANO; TRYPTOPHAN
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: A formação de fibras amiloides por proteínas tem sido um tópico muito estudado. Recentemente, a formação de estruturas semelhantes a amiloides também foi observada para metabólitos individuais, incluindo aminoácidos como triptofano (Trp), fenilalanina (Phe) e tirosina (Tyr). Esses agregados exibem várias características típicas das fibras amiloides de proteínas, incluindo padrões de difração de elétrons, afinidade com sondas fluorescentes, citotoxicidade e até possíveis associações com doenças. Apesar dos avanços na compreensão da formação dessas estruturas auto-organizadas, ainda existe uma escassez de técnicas capazes de detectar experimentalmente as interações intermoleculares envolvidas de forma dependente do tempo. Neste trabalho, mostramos que uma metodologia de baixo custo e sem marcadores, baseada em espalhamento Raman intensificado por superfície (SERS), possibilita a investigação direta dessas interações durante o processo de automontagem. Usando essa abordagem, investigamos primeiramente a cinética de automontagem do Trp em água pura. Detectamos diretamente, em nível molecular, a formação de ligações de hidrogênio, -stacking e interações hidrofóbicas. Ligações de hidrogênio foram evidenciadas desde o primeiro dia de automontagem por alterações nas intensidades relativas das bandas em 1638, 1422 e 1039 cm-1, com contribuições atribuídas aos grupos carboxila e amino. Essas alterações indicam a formação de dímeros, tetrâmeros ou estruturas de ordem superior.As bandas em 1638 e 1039 cm-1 estavam ausentes no espectro do Trp monomérico e podem ser consideradas marcadores SERS de fibras tipo-amiloides. Após o primeiro dia de automontagem, diversas mudanças espectrais correlacionadas a perturbações do sistema de elétrons- também foram observadas. Entre elas estão a divisão da banda em 492 cm-1 e os deslocamentos para menores frequências das bandas em 860 e 1230 cm-1. Essas mudanças espectrais foram reproduzidas em um dímero calculado formando interação -. Além disso, essas e outras alterações (como a diminuição da banda em 760 cm-1 e deslocamentos nos componentes do dupleto de Fermi) também foram previamente correlacionadas na literatura a interações -, CH- e cátion-. Por fim, uma mudança na razão das intensidades do dupleto de Fermi também foi observada. A alteração é um marcador estabelecido de que a hidrofobicidade do ambiente local no anel índole está aumentando. Em conjunto com os marcadores relacionados ao sistema , isso aponta para a formação de agregados de Trp mediados por interações - e CH-, levando à formação de regiões hidrofóbicas. Em seguida, estendemos a metodologia para o estudo da formação de fibras tipo-amiloides de Trp em solução tampão fosfato salina (PBS), frequentemente considerada inerte. Os resultados revelaram uma cinética de agregação diferente e mais rápida, sugerindo a formação de estruturas distintas em relação à água pura.Embora estudos adicionais sejam necessários para entender melhor o efeito do tampão na modulação das vias de agregação, algumas alterações espectrais sugerem que o Trp pode neste caso estar envolvido em interações cátion- que modulam as interações de empilhamento- durante a formação das fibras. Isso poderia levar a uma estrutura supramolecular com os anéis índole compactados. Essa hipótese é apoiada pela diminuição da intensidade da banda em 760 cm-1 e pelo surgimento de novas bandas em 722 e 734 cm-1. Alterações espectrais semelhantes foram raramente observadas na literatura, mas foram correlacionadas a interações envolvendo o sistema de elétrons-. Além disso, outros marcadores de interação- também foram observados em alteração, como deslocamentos da banda em ~ 1230 cm-1 e do dupleto de Fermi. Embora a interpretação de outras alterações espectrais ainda precise ser refinada, nossos resultados demonstram a capacidade e o potencial de técnicas baseadas em Raman para investigar a automontagem de metabólitos, a nível molecular, sob diferentes condições físico-químicas.
- Imprenta:
- Data da defesa: 15.09.2025
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
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- Versão publicada (Published version)
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-
ABNT
CARDOZO, Gabriel Conishi. Probing the kinetics of tryptophan self-assembly with surface-enhanced Raman scattering and other biophysical techniques. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-23092025-105420/. Acesso em: 14 abr. 2026. -
APA
Cardozo, G. C. (2025). Probing the kinetics of tryptophan self-assembly with surface-enhanced Raman scattering and other biophysical techniques (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-23092025-105420/ -
NLM
Cardozo GC. Probing the kinetics of tryptophan self-assembly with surface-enhanced Raman scattering and other biophysical techniques [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 14 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-23092025-105420/ -
Vancouver
Cardozo GC. Probing the kinetics of tryptophan self-assembly with surface-enhanced Raman scattering and other biophysical techniques [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 14 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-23092025-105420/
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