Homeostase do cobre em micobactérias tuberculosas: implicações para batalha intracelular e para tolerância aos antibióticos

• Processo: 23/13388-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Biologia e Fisiologia dos Microorganismos
• Pesquisador responsável: Ana Marcia de Sá Guimarães
• Beneficiário: Ana Marcia de Sá Guimarães
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Kevin Waldron
• Assunto(s): Mycobacterium Mycobacterium tuberculosis Tuberculose Tolerância a medicamentos Homeostase Cobre
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Micobacterias | Mycobacterium africanum | Mycobacterium tuberculosis | Tuberculose | Micobactérias

Resumo

Os patógenos do complexo Mycobacterium tuberculosis (MTBC), causadores da tuberculose (TB) em humanos e animais, possuem diferentes perfis de virulência e tropismo por hospedeiros, mas genomas altamente similares e incapazes de transferir genes horizontalmente. Meu laboratório tem buscado compreender como as pequenas variações genotípicas desses genomas resultam nos diversos fenótipos do MTBC. Recentemente, descobrimos diferenças no metabolismo do cobre entre esses patógenos. Durante a infecção, esses microorganismos encontram flutuações nas concentrações de cobre como parte da imunidade nutricional exercida pelo hospedeiro. Esta estratégia modula a disponibilidade do metal para matar o patógeno por inanição ou intoxicá-lo. Porém, descobrimos que Mycobacterium africanum linhagem 6 (MafL6), um dos causadores da TB humana, possui um defeito na capacidade de regular a biodisponibilidade de cobre. Adicionalmente, a toxicidade induzida por cobre, caracterizada pela produção de espécies reativas de oxigênio e mismetalação de proteínas com clusters Fe-S, sugere que a exposição ao metal pode levar ao surgimento de populações tolerantes a estressores induzidos pelo hospedeiro e aos antibióticos. Essa tolerância pode ser mediada por mecanismos como dormência e variações nos lipídios do envelope. Também observamos que ambos M. tuberculosis (Mtb) e MafL6 exibem subpopulações tolerantes ao excesso de cobre, indicando a presença de uma heterogeneidade fenotípica pré-estabelecida. Em concordância com nossos estudos prévios, acreditamos que a variação de fase gênica por meio de frameshifts pode contribuir para essa heterogeneidade. Assim, neste projeto testaremos três hipóteses: (i) de que a homeostase do cobre difere entre espécies de micobactérias tuberculosas, determinando sua capacidade de entrar em dormência e/ou um estado não-replicativo; (ii) de que Mtb, MafL5 e MafL6 tornam-se mais tolerantes aos antimicrobianos quando pré-expostos a altas concentrações de cobre; e (iii) de que mutações do tipo frameshift são associadas a estados de tolerância ao cobre em Mtb e MafL6. Resultados desse estudo auxiliarão na compreensão da pato-evolução do MTBC e de mecanismos associados a persistência desses patógenos dentro das células e frente aos antibióticos. Essas descobertas poderão revelar alvos para futuras estratégias de combate a doença. (AU)