Parede celular micobacteriana: estudo estrutural e estratégias de inibição de enzimas relacionadas com sua biossíntese e regulação

• Processo: 20/03850-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2021
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Beneficiário: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Paulo
• Assunto(s): Biologia estrutural Proteínas Biofísica Cristalografia de proteínas Mycobacterium tuberculosis Parede celular Divisão celular Biossíntese de proteínas Desenvolvimento de fármacos Anti-infecciosos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biofísica | cristalização de proteínas | desenho de fármacos baseado em fragmentos | desenvolvimento de antimicrobianos | divisão celular microbiana | Mycobacterium tuberculosis | biologia estrutural de proteinas

Resumo

A parece celular micobacteriana é uma estrutura complexa e altamente regulada e proteínas envolvidas na sua biossíntese ou remodelamento permite um balanço entre alongamento e divisão celular. Tanto as enzimas que estão relacionadas com a montagem dessa estrutura complexa formada por peptidoglicano, arabinogalactano e ácidos micólicos, como enzimas responsáveis por sua regulação são importantes alvos de fármacos, como os antibióticos ²-lactâmicos ou outros fármacos antituberculose; ou são potenciais candidatos na descoberta ou desenvolvimento de novas moléculas. Assim, entender como proteínas interagem para realizar o controle da biossíntese da parede, ou como transpeptidases atuam na realização de ligações cruzadas do peptidoglicano apresenta forte interesse científico, uma vez que pode contribuir para o desenvolvimento de novas estratégias de controle da tuberculose. Essa doença é a principal causa de morte por doenças infecciosas e causa a morte e sofrimentos de milhares de pessoas anualmente, principalmente em países da Ásia, África e América Latina, incluindo Brasil. Neste projeto pretendemos elucidar as estruturas cristalográficas de transpeptidases clássicas que realização ligações cruzadas do tipo 3-4 do peptidoglicano, sendo elas as PonA1 e PonA2 bem como a realização da caracterização estrutural de uma transpeptidase não clássica, a Ld-transpeptidase 4 (LDtMt4), que é única em um grupo de 5 enzimas que não apresenta estrutura e que está envolvida em ligações do tipo 3-3 do peptidoglicano micobacteriano. Associado aos estudos estruturais, estamos propondo também caracterizar a interação de antibióticos ²-lactâmicos com essas enzimas através de estudos biofísicos utilizando da calorimetria de titulação isotérmica. Além disso, estamos propondo estudar as enzimas RipA, RpfB e PonA1 e suas interações proteína-proteína e que estão associadas com a regulação da síntese da parede celular. Pretendemos também aplicar técnicas biofísicas para entender como essas proteínas interagem, incluindo cristalografia e ressonância magnética nuclear ou ainda outras técnicas, caso necessário. Além disso, pretendemos aplicar técnicas de desenho de fármacos baseado em fragmentos para a RipA e LDtMt4 utilizando uma biblioteca de compostos in house, uma vez que ela tem se mostrado um potencial alvo para o desenvolvimento de novos fármacos contra tuberculose devido seu papel essencial na virulência e viabilidade de Mycobacterium tuberculosis. (AU)

Publicações científicas

(6)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

KIRKMAN, TIM; FUN TAN, SUK; CHAVEZ-PACHECO, SAIR MAXIMO; HAMMER, ALEXANDER; ABELL, CHRIS; TOSIN, MANUELA; COYNE, ANTHONY G.; DIAS, MARCIO V. B.. Fragment-Merging Strategies with Known Pyrimidine Scaffolds Targeting Dihydrofolate Reductase from Mycobacterium tuberculosis. CHEMMEDCHEM, v. 18, n. 15, p. 9-pg., 2023-06-06. (17/25733-1, 20/03850-9, 15/09188-8)

ROSSINI, NICOLAS DE OLIVEIRA; SILVA, CATHARINA; DIAS, MARCIO VINICIUS BERTACINE. The crystal structure of Mycobacterium thermoresistibile MurE ligase reveals the binding mode of the substrate m-diaminopimelate. Journal of Structural Biology, v. 215, n. 2, p. 10-pg., 2023-03-23. (16/18721-4, 19/17037-0, 20/03850-9)

BILYK, OKSANA; OLIVEIRA, GABRIEL S.; DE ANGELO, RAFAELA M.; ALMEIDA, MICHELL O.; HONORIO, KATHIA MARIA; LEEPER, FINIAN J.; DIAS, MARCIO V. B.; LEADLAY, PETER F.. Enzyme-Catalyzed Spiroacetal Formation in Polyketide Antibiotic Biosynthesis. Journal of the American Chemical Society, v. 144, n. 32, p. 9-pg., 2022-08-03. (18/00351-1, 20/03850-9)

ROSSINI, NICOLAS DE OLIVEIRA; DIAS, MARCIO VINICIUS BERTACINE. Mutations and insights into the molecular mechanisms of resistance of Mycobacterium tuberculosis to first-line drugs. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 46, n. 1, p. 17-pg., 2023-01-01. (22/12234-5, 20/03850-9, 19/17037-0)

NICOLAS DE OLIVEIRA ROSSINI; MARCIO VINICIUS BERTACINE DIAS. Mutations and insights into the molecular mechanisms of resistance of Mycobacterium tuberculosis to first-line. GENETICS AND MOLECULAR BIOLOGY, v. 46, n. 1, 2023-01-23. (22/12234-5, 19/17037-0, 20/03850-9)

KIRKMAN, TIM; SKETCHER, ALICE; BARROSO, VINICIUS DE MORAIS; ISHIDA, KELLY; TOSIN, MANUELA; BERTACINE DIAS, MARCIO VINICIUS. Crystal structure of dihydrofolate reductase from the emerging pathogenic fungus Candida auris. ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-STRUCTURAL BIOLOGY, v. 79, p. 11-pg., 2023-08-01. (21/01279-5, 20/03850-9, 18/11612-0)