Integração de métodos experimentais e in silico no estudo de mecanismos de resistência em Mycobacterium tuberculosis

• Processo: 24/09645-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Beneficiário: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Pesquisador Responsável no exterior: Paulo Cesar Telles de Souza
• Instituição Parceira no exterior: Centre National de la Recherche Scientifique, França
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/10577-0 - Centro de Pesquisa em Biologia de Bactérias e Bacteriófagos (CEPID B3), AP.CEPID
• Assunto(s): Simulação de dinâmica molecular Elementos estruturais de proteínas Modelagem computacional Mycobacterium tuberculosis Tuberculose Farmacorresistência bacteriana
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dinâmica Molecular | estrutura de proteínas | Métodos Computacionais | mutação missense | Mycobacterium tuberculosis | Tuberculose | resistência bacteriana

Resumo

Tuberculose é uma doença infecciosa causada predominantemente por Mycobacterium tuberculosis e leva a morte de mais de um milhão de pessoas todo ano ao redor do mundo. O tratamento da tuberculose consiste no uso de mínimo quatro antimicrobianos diferentes por pelo menos seis mês. Embora os mecanismos de resistência a antimicrobianos na tuberculose não envolva transferência horizontal, mutações em genes responsáveis para ativação de pró-fármacos, regiões promotoras e alvos de fármacos são constantemente reportadas para isolados clínicos resistentes a antimicrobianos. Particularmente para isoniazida (INH) e pirazinamida (PZA), que estão entre os antimicrobianos de primeira linha para o tratamento da tuberculose, mutações missense em regiões codificantes de genes para os alvos enzimáticos representam uma importante fração daquelas encontradas em cepas resistentes. INH and PZA são ambos pró-farmácos e precisam ativação para serem efetivos na inibição da biossíntese de ácidos micólicos e CoA, respectivamente. INH é ativada por KatG, uma peroxidase, e forma o aducto NAD-INH que inibe uma ACP enoila redutase, InhA. Por outro lado, a forma ativa da PZA é o ácido pirazinóico (POA), que inibe a enzima aspartato decarboxilase, PanD. Embora haja estudos bioquímicos para o efeito de mutações missense na estrutura e atividade da InhA e PanD, as amostras de substituições analisadas é muito limitada frente ao largo número daquelas que têm sido reportadas. Consequentemente, os mecanismos moleculares de resistência baseado em mutações missense para esses dois antimicrobianos podem não ser completamente entendidos. Assim, neste projeto, nos objetivamos juntar expertises, incluindo estudos em bioquímica e biofísica experimental do grupo brasileiro com métodos in sílico de simulações de dinâmica molecular "coarse grain" e atomísticas pelo grupo francês para entender o efeito em um largo número de mutações missense que tem sido descrito na literatura e que não foram ainda estudadas. Baseado nisso, esperamos empregar cristalografia, calorimetria de titulação isotérmica, fluorometria de varredura diferencial e ensaios bioquímicos combinados com trajetórias de simulações de dinâmica molecular para dissecar o impacto de mutações sobre fármacos antituberculose e seus alvos. Deste modo, novos mecanismos moleculares de resistência podem ser identificados, e nós ainda poderemos entregar dados para se propor, no futuro, um tratamento para tuberculose mais personalizado. (AU)