Mecanismos Envolvidos em Resistência a Antibióticos: Parede de Ácidos Teicóicos e Biofilmes como Alvos Moleculares

• Processo: 17/18173-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2018
• Data de Término da vigência: 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cristalografia de Proteínas | Enterococcus faecalis | glicosiltransferases | Staphylococcus aureus | Cristalografia de Proteínas

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

(8)

(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)

BARRA, ANGELICA LUANA C.; DANTAS, LIVIA DE OLIVEIRA C.; MORAO, LUANA GALVAO; GUTIERREZ, RAISSA F.; POLIKARPOV, IGOR; WRENGER, CARSTEN; NASCIMENTO, ALESSANDRO S.. Essential Metabolic Routes as a Way to ESKAPE From Antibiotic Resistance. FRONTIERS IN PUBLIC HEALTH, v. 8, FEB 28 2020. (15/13684-0, 17/18173-0, 15/26722-8)

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. (14/06565-2, 15/13684-0, 17/18173-0)

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. (15/26722-8, 13/25646-0, 17/18173-0, 11/23110-0, 14/07206-6, 12/50161-8, 09/53989-4, 17/07335-9)

SARTORI, GERALDO RODRIGUES; NASCIMENTO, ALESSANDRO S.. Comparative Analysis of Electrostatic Models for Ligand Docking. FRONTIERS IN MOLECULAR BIOSCIENCES, v. 6, JUL 3 2019. (15/13684-0, 17/18173-0, 15/26722-8)

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. (15/13684-0, 17/18173-0, 15/26722-8)

FERNANDES, ADRIANO DE FREITAS; LEONARDO, DIEGO ANTONIO; CAVINI, ITALO AUGUSTO; ROSA, HIGOR VINICIUS DIAS; VARGAS, JHON ANTONI; PEREIRA, HUMBERTO D'MUNIZ; NASCIMENTO, ALESSANDRO S.; GARRATT, RICHARD CHARLES. Conservation and divergence of the G-interfaces of Drosophila melanogaster septins. CYTOSKELETON, v. N/A, p. 16-pg., 2023-01-03. (14/15546-1, 19/22000-9, 20/03983-9, 17/18173-0, 20/02897-1, 18/19992-7, 21/08158-9)

DE SOUZA, JOAO VICTOR; NOGUEIRA, VICTOR H. R.; NASCIMENTO, ALESSANDRO S.. Ligand binding free energy evaluation by Monte Carlo Recursion. COMPUTATIONAL BIOLOGY AND CHEMISTRY, v. 103, p. 12-pg., 2023-02-20. (17/18173-0, 20/03983-9, 14/06565-2, 10/15376-8, 14/01751-2, 15/01709-9, 15/26722-8)

DE AZEVEDO, ERIKA CHANG; NASCIMENTO, ALESSANDRO S.. The beta-lactam ticarcillin is a Staphylococcus aureus UDP-N-acetylglucosamine 2-epimerase binder. Biochimie, v. 197, p. 8-pg., 2022-02-03. (17/18173-0, 15/26722-8, 15/13684-0, 20/03983-9)