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Mecanismos envolvidos em resistência a antibióticos: parede de ácidos teicóicos e biofilmes como alvos moleculares

Processo: 17/18173-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de fevereiro de 2018 - 31 de janeiro de 2020
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
Pesquisador responsável:Alessandro Silva Nascimento
Beneficiário:Alessandro Silva Nascimento
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Staphylococcus aureus  Enterococcus faecalis  Cristalografia de proteínas  Glicosiltransferases 

Resumo

O surgimento de cepas bacterianas resistentes a antibióticos representa um risco importante para a saúde humana. Doenças infecciosas representam a terceira causa de morte em todo o mundo, de acordo com a Organização Mundial de Saúde, e dados de vigilância retirados de hospitais nos EUA indicam que cerca de 50% das cepas avaliadas de Staphylococcus aureus encontrados em infecções na corrente sanguínea são resistentes a antibióticos b-lactâmicos. O mesmo relatório demonstrou que cerca de 80% das cepas de Enterococcus faecalis encontrados em infecções de locais cirúrgicos eram resistentes à vancomicina. Esses dados destacam a urgência de uma compreensão mais profunda dos mecanismos utilizados pelas bactérias para a aquisição de resistência aos antibióticos e de uma identificação de novos alvos moleculares para o planejamento de novos candidatos a antibióticos. Nesta proposta, objetivamos investigar a relação estrutura-função de três enzimas anteriormente demonstradas como envolvidas na aquisição de resistência a antibióticos. A primeira enzima é uma UDP-N-acetilglucosamina-2-epimerase (MnaA) de S. aureus, envolvida na interconversão de UDP-N-acetilglicosamina (UDP-GlcNAC) e UDP-N-acetilmanosamina (UDP-ManAc). Estes sacarídeos são utilizados na síntese da parede de ácidos teicóicos (WTA), e quando a enzima é inativada ou suprimida, a concentração inibitória mínima (MIC) para vários antibióticos ²-lactâmicos é reduzida, indicando a sensibilização da cepa. As outras duas enzimas são glicosiltransferases (GTs) de E. faecalis e foram recentemente demonstradas como envolvidas na decoração da matriz do biofilme. A perda de função desses genes, denominados epaI e epaOX, resultou em uma diminuição da formação do biofilme e maior susceptibilidade aos antibióticos. Aqui, propomos uma investigação da dinâmica da abertura/fechamento de MnaA durante a catálise, a fim de identificar o estado estrutural mais provável para a interação com um inibidor. Este objetivo envolve uma avaliação precisa da variação na energia livre associada à abertura da enzima utilizando a abordagem de metadinâmica em simulações de dinâmica molecular. O estado mais provável será utilizado para a triagem de candidatos através do docking de ligantes. Os compostos identificados nesta fase serão adquiridos e testados experimentalmente para caracterizar a ligação e sua capacidade de inibir a atividade enzimática. Os genes para as GTs de E. faecalis serão clonados e utilizados para a expressão heteróloga em E. coli. As enzimas purificadas serão utilizadas em ensaios de cristalização para a determinação da estrutura cristalográfica. As estruturas, uma vez obtidas, serão também utilizadas para a triagem de candidatos inibidores usando o docking de ligantes. (AU)

Publicações científicas (4)
(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)
DE AZEVEDO, ERIKA CHANG; NASCIMENTO, ALESSANDRO S. Energy landscape of the domain movement in Staphylococcus aureus UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase. Journal of Structural Biology, v. 207, n. 2, p. 158-168, AUG 1 2019. Citações Web of Science: 0.
SARTORI, GERALDO RODRIGUES; NASCIMENTO, ALESSANDRO S. Comparative Analysis of Electrostatic Models for Ligand Docking. FRONTIERS IN MOLECULAR BIOSCIENCES, v. 6, JUL 3 2019. Citações Web of Science: 0.
MINARI, KARINE; DE AZEVEDO, ERIKA CHANG; RODRIGUES KIRALY, VANESSA THOMAZ; HELENO BATISTA, FERNANDA APARECIDA; DE MORAES, FABIO ROGERIO; DE MELO, FERNANDO ALVES; NASCIMENTO, ALESSANDRO SILVA; GAVA, LISANDRA MARQUES; INACIO RAMOS, CARLOS HENRIQUE; BORGES, JULIO CESAR. Thermodynamic analysis of interactions of the Hsp90 with adenosine nucleotides: A comparative perspective. International Journal of Biological Macromolecules, v. 130, p. 125-138, JUN 1 2019. Citações Web of Science: 0.
SONODA, MILTON T.; GODOY, ANDRE S.; PELLEGRINI, VANESSA O. A.; KADOWAKI, MARCO A. S.; NASCIMENTO, ALESSANDRO S.; POLIKARPOV, IGOR. Structure and dynamics of Trichoderma harzianum Cel7B suggest molecular architecture adaptations required for a wide spectrum of activities on plant cell wall polysaccharides. BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-GENERAL SUBJECTS, v. 1863, n. 6, p. 1015-1026, JUN 2019. Citações Web of Science: 0.

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