Biossíntese de isoprenóides em Plasmodium falciparum. Avaliação de possíveis alvos para a obtenção de novas drogas antimaláricas.

• Processo: 24/09997-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Parasitologia - Protozoologia de Parasitos
• Pesquisador responsável: Alejandro Miguel Katzin
• Beneficiário: Alejandro Miguel Katzin
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Giuseppe Palmisano
• Assunto(s): Malária Plasmodium falciparum
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: conditional knockout | farnesol | geranylgeraniol | isoprenoid biosynthesis | malária | Plasmodium falciparum | Prenol | prenyl-phosphate kinase | Malaria

Resumo

Um fato que favorece o aumento da morbidade e mortalidade da malária no mundo é a resistência aos quimioterápicos que o parasita apresenta. Portanto, faz-se necessária a identificação de novos alvos potenciais específicos no parasita, a fim de podermos executar um planejamento racional. O presente projeto se destina a complementar os estudos que já estão sendo desenvolvidos em nosso laboratório há mais de 35 anos sobre a biossíntese de isoprenóides nos estágios intraeritrocíticos de Plasmodium falciparum. Todos os isoprenóides derivam de um precursor comum, o pirofosfato de isopentenila e seu isômero pirofosfato de dimetilalila sendo as enzimas prenilsintases as responsáveis por catalisar a condensação sequencial das unidades isoprênicas. Vários intermediários e produtos finais desta via foram identificados no parasita, em nosso laboratório que nos levam a concluir que a mesma é diferente do hospedeiro vertebrado. Portanto, podemos identificar potenciais alvos para avaliar drogas antimaláricas. Nessa linha de pesquisa, continuamos neste projeto, identificando outros produtos derivados da biossíntese de isoprenóides nas formas intraeritrociticas de P. falciparum, as citocininas. As citocininas são substâncias quimicamente relacionadas às mesmas rotas de biossíntese dos terpenóides, carotenóides, giberelinas, e ácido abscísico. Todas essas substâncias são derivadas do isopreno pirofosfato de dimetilalila, tendo a via 2C-metil-D-eritritol-4-fosfato (MEP) como fonte de precursores. Em nosso laboratório, foram identificadas diferentes citocininas nos estágios intraeritrocíticos de P. falciparum, através de marcações metabólicas e determinamos que as citocininas isopenteniladenosina e trans-zeatina são capazes de estimular o crescimento do parasita. Para confirmar a presença destas citocininas nos estágios intraeritrocíticos de P. falciparum devemos identificar as mesmas por espectrometria de massas (LC-MS), e quantificar o crescimento dos parasitas na presença destas.As ubiquinonas (UQ 8-9), descritas em P. falciparum têm estrutura composta de uma cadeia isoprênica, proveniente da via MEP e um grupo aromático, proveniente da via do chiquimato, ambas ausentes em células de mamíferos. Em nosso laboratório foram identificadas por marcações metabólicas as cadeias isoprênicas, e o chiquimato e corismato precursores do anel aromático das ubiquinonas, a presença destes intermediários devem ser confirmada por espectrometria de massas nos estágios intraeritrocíticos de P. falciparum. Confirmada a via de biossínteses do chiquimato serão avaliados diferentes inibidores derivados do ácido 5-cafeoilquinico. A inibição de enzimas específicas da via do chiquimato, assim como da enzima 4-hidroxibenzoato polipreniltransferase, pode levar a uma deficiência na biossíntese de prenilquinonas essenciais para a cadeia respiratória do parasita. Em nosso laboratório já foram identificadas várias enzimas relacionadas à biossínteses de isoprenoides e recentemente identificamos uma prenol quinase que tem capacidade de fosforilar poliprenóis de 20 C e pretendemos avaliar diferentes inibidores desta enzima. A identificação e caracterização de inibidores da prenol quinase, envolvida na utilização de prenóis exógenos e endógenos pelo parasita, podem revelar novas oportunidades para o desenvolvimento de terapias combinadas. Terpenos sintéticos, como a geranilgeranilacetona (GGA), apresentam potencial antimalárico ao interferir nos processos de prenilação do parasita e na utilização de isoprenóides exógenos. A exploração desses compostos pode levar ao desenvolvimento de novas classes de drogas antimaláricas com modos de ação inovadores. Além disso, a PolK parece estar envolvida na regulação do metabolismo de carbono e glicólise, outro aspecto que a presente proposta pretende avaliar. (AU)