Busca de inibidores do sistema peroxirredoxina de patógenos e humanos

• Processo: 17/19942-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2018
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2021
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Metabolismo e Bioenergética
• Pesquisador responsável: Marcos Antonio de Oliveira
• Beneficiário: Marcos Antonio de Oliveira
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB-CLP). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental do Litoral Paulista. São Vicente , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Henrique Ferreira ; João Henrique Ghilardi Lago ; Luis Eduardo Soares Netto ; Marcelo Brocchi ; Marcos Hikari Toyama ; Rodrigo Luiz Oliveira Rodrigues Cunha
• Assunto(s): Moléculas bioativas Peroxirredoxinas Inibidores Patógenos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: inibidores | Moléculas bioativas | patógenos | peroxirredoxinas | Proteinas Antioxidantes

Resumo

2-Cys peroxirredoxinas (2-Cys Prx) típicas representam um grupo de proteínas antioxidantes capazes de decompor os mais diversos tipos de hidroperóxidos com taxas entre 105-8M-1s-1. Estas enzimas utilizam um resíduo de cisteína (cisteína de peroxidásica - CP) que após decompor o peróxido se oxida (CP-SOH), e forma um dissulfeto com uma segunda cisteína o qual é reduzido pelas enzimas tiorredoxina (Trx) e tiorredoxina redutase (TrxR) as custas de NADPH. A alta reatividade de CP é alcançada por interações com um resíduo de Thr (ou Ser) e outro de Arg que em conjunto, recebem o nome de tríade catalítica. As 2-Cys Prx são bastante abundantes entre os organismos e sua expressão pode ser mais pronunciada em doenças genéticas, como o câncer, e infeciosas ocasionadas por bactérias e fungos. A inibição da ação destas enzimas reduzem de forma significativa o crescimento de células tumorais ou o estabelecimento de patógenos. Entretanto, a maioria dos estudos não verificou para possíveis efeitos desses inibidores sobre o sistema redutor das 2-Cys Prx típicas. Além disso, não foi investigado se essas moléculas inicialmente utilizadas para peroxidases de mamíferos não poderiam também inibir enzimas de outros organismos, como patógenos. Cabe ressaltar que o sistema redutor de 2-Cys Prx de mamíferos são muito distintas de outros organismos como bactérias patogênicas. Nosso grupo foi responsável pela elucidação da primeira estrutura de 2-Cys Prx de eucariotos, com a presença de um ligante no sítio ativo e recentemente demonstramos que a substituição natural de Thr por Ser na tríade catalítica leva a dramáticas alterações estruturais e funcionais em 2-Cys Prx típicas. Resultados preliminares de nosso grupo sao instigantes pois demonstram que Adenantina (Adn), um diterpenóide ent caurano é mais potente na inibição 2-Cys Prx que contém Ser e análises de sequências de 2-Cys Prx revelaram que a substituição Thr’Ser é praticamente inexistente em organismos multicelulares, mas é encontrada com frequência em bactérias patogênicas. Ensaios de citotoxicidade indicaram que Adn possui baixa toxicidade para Escherichia coli que possui Thr na tríade catalítica mas é muito tóxica para bactérias que possuem Ser na tríade catalítica, como é o caso dos patógenos Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis. Entretanto, estudos adicionais são necessários para compreender seu mecanismo de ação e seu potencial para utilização como um agente bactericida. A Adn é uma molécula pertencente ao grupo dos diterpenóides ent-caurânicos, os quais são amplamente distribuídos em espécies vegetais. No Brasil derivados de esqueleto ent-caurano foram isolados de plantas oriundas de diferentes biomas, mas sua aplicação na inibição de 2-Cys Prx nunca foi testada. Adicionalmente, também já foi demonstrado que compostos orgânicos derivados de selênio (Se) e telúrio (Te) são capazes de inibir enzimas cuja a atividade é residente em tióis como cisteíno proteases, proteína tirosina quinase e TrxR, entretanto, trabalhos que visem a avaliação de inibidores de forma metódica sobre 2-Cys Prx de diferentes organismos e de seus sistemas redutores são inexistentes. Este projeto tem por objetivo a busca de inibidores de 2-Cys Prx típicas, e/ou de seus sistemas redutores, de bactérias, fungos e homem de moléculas pertencentes à classe dos diterpenóides ent-caurânicos oriundos da biota brasileira, naturais e/ou quimicamente modificados, bem como moléculas sintéticas baseadas em Se e Te que sejam capazes de inibir diferencialmente 2-Cys Prx típicas que contenham Thr ou Ser como parte da tríade catalítica. Para tanto este projeto conta com a colaboração de químicos especializados em isolamento, modificação e síntese de moléculas e de microbiologistas. Por fim, para moléculas disponíveis em grandes quantidades pretendemos realizar ensaios de co-cristalização (enzima + inibidor) visando a determinação da estrutura cristalográfica dos complexos. (AU)

Publicações científicas

(16)

(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 MOURA, WERNER ALFINITO FEIO; SCHULTZ, LEONARDO; BREYER, CARLOS ALEXANDRE; DE OLIVEIRA, ANA LAURA PIRES; TAIRUM, CARLOS ABRUNHOSA; FERNANDES, GABRIELLA COSTA; TOYAMA, MARCOS HIKARI; PESSOA-JR, ADALBERTO; MONTEIRO, GISELE; DE OLIVEIRA, MARCOS ANTONIO. Functional and structural evaluation of the antileukaemic enzymel-asparaginase II expressed at low temperature by differentEscherichia colistrains. Biotechnology Letters, JUL 2020. (13/08617-7, 17/19942-7, 17/25272-4, 19/04054-4, 14/22039-9, 16/19245-1, 17/20291-0, 11/13500-6)

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DE OLIVEIRA, MARCOS ANTONIO; TAIRUM, CARLOS A.; SOARES NETTO, LUIS EDUARDO; PIRES DE OLIVEIRA, ANA LAURA; ALEIXO-SILVA, ROGERIO LUIS; MONTANHERO CABRERA, VITORIA ISABELA; BREYER, CARLOS A.; DOS SANTOS, MELINA CARDOSO. Relevance of peroxiredoxins in pathogenic microorganisms. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 105, n. 14-15, JUL 2021. (20/00845-4, 17/06263-4, 13/07937-8, 20/02868-1, 16/15849-0, 11/13500-6, 17/19942-7, 19/04054-4)

TOYAMA, MARCOS HIKARI; ROGERO, AIRAM; DE MORAES, LAILA LUCYANE FERREIRA; FERNANDES, GUSTAVO ANTONIO; DA CRUZ COSTA, CAROLINE RAMOS; BELCHOR, MARIANA NOVO; DE CARLI, AGATHA MANZI; DE OLIVEIRA, MARCOS ANTONIO. allic Acid as a Non-Selective Inhibitor of alpha/beta-Hydrolase Fold Enzymes Involved in the Inflammatory Process: The Two Sides of the Same Coi. HARMACEUTIC, v. 14, n. 2, FEB 2022. (20/03297-8, 17/19942-7, 17/20291-0)

DOS SANTOS, MELINA CARDOSO; TAIRUM, CARLOS ABRUNHOSA; MONTANHERO CABRERA, VITORIA ISABELA; GUIMARAES CAUZ, ANA CAROLINA; RIBEIRO, LUIZ FERNANDO; TOLEDO JUNIOR, JOSE CARLOS; TOYAMA, MARCOS HIKARI; GHILARDI LAGO, JOAO HENRIQUE; BROCCHI, MARCELO; SOARES NETTO, LUIS EDUARDO; et al. Adenanthin Is an Efficient Inhibitor of Peroxiredoxins from Pathogens, Inhibits Bacterial Growth, and Potentiates Antibiotic Activities. Chemical Research in Toxicology, v. N/A, p. 12-pg., 2022-05-10. (17/06263-4, 17/19942-7, 18/12628-8, 17/20291-0, 21/00209-3, 20/02868-1, 13/07937-8)

MONTANHERO, VITORIA ISABELA; RIBEIRO, LUIZ FERNANDO; DOS SANTOS, MELINA CARDOSO; SESSA, DEBORA; TOYAMA, MARCOS HIKARI; CUNHA, RODRIGO LUIZ; LAGO, JOAO HENRIQUE; NETTO, LUIS; OLIVEIRA, MARCOS. A Natural Compound as an Inhibitor of the Peroxidase Activity of Bacterial AhpCs. Free Radical Biology and Medicine, v. 159, p. 1-pg., 2020-11-01. (13/07937-8, 17/19942-7)

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DE MOURA, WERNER ALFINITO FEIO; SCHULTZ, LEONARDO; BREYER, CARLOS ALEXANDRE; DE OLIVEIRA, ANA LAURA PIRES; TAIRUM, CARLOS ABRUNHOSA; FERNANDES, GABRIELLA COSTA; TOYAMA, MARCOS HIKARI; PESSOA-JR, ADALBERTO; MONTEIRO, GISELE; DE OLIVEIRA, MARCOS ANTONIO. Functional and structural evaluation of the antileukaemic enzymel-asparaginase II expressed at low temperature by differentEscherichia colistrains. Biotechnology Letters, v. 42, n. 11, p. 12-pg., 2020-07-07. (13/08617-7, 11/13500-6, 16/19245-1, 17/25272-4, 19/04054-4, 17/19942-7, 14/22039-9, 17/20291-0)

COSTA, CAROLINE R. C.; BELCHOR, MARIANA N.; ROGGERO, AIRAM; MORAES, LAILA L. L.; SAMELO, RICARDO; ANNUNCIATO, ISABELLY; BONTURI, CAMILA R. R.; OLIVA, MARIA L. V.; SOUSA, SERGIO F. F.; DE OLIVEIRA, MARCOS A. A.; et al. The First Anti-Snakebite and Hepatoprotective Characterization of a Trypsin Kunitz-like Inhibitor (EcTI) from the Plant Enterolobium contortisiliquum; A Case of Two Soul Mates Meeting. PHARMACEUTICALS, v. 16, n. 4, p. 17-pg., 2023-04-01. (03/10516-2, 17/19942-7, 17/20291-0)

CABRERA, VITORIA ISABELA MONTANHERO; SIVIDANES, GABRIELLE DO NASCIMENTO; QUINTILIANO, NATALIA FERNANDA; TOYAMA, MARCOS HIKARI; LAGO, JOAO HENRIQUE GHILARDI; DE OLIVEIRA, MARCOS ANTONIO. Exploring functional and structural features of chemically related natural prenylated hydroquinone and benzoic acid from Piper crassinervium (Piperaceae) on bacterial peroxiredoxin inhibition. PLoS One, v. 18, n. 2, p. 21-pg., 2023-02-24. (20/02868-1, 13/07937-8, 17/19942-7, 21/02789-7, 17/20291-0)

GUILHEN LONGO, LARISSA VALLE; BREYER, CARLOS ALEXANDRE; NOVAES, GABRIELA MACHADO; GEGEMBAUER, GREGORY; LEITAO JR, NATANAEL PINHEIRO; OCTAVIANO, CARLA ELIZABETE; TOYAMA, MARCOS HIKARI; DE OLIVEIRA, MARCOS ANTONIO; PUCCIA, ROSANA. The Human PathogenParacoccidioides brasiliensisHas a Unique 1-Cys Peroxiredoxin That Localizes Both Intracellularly and at the Cell Surface. FRONTIERS IN CELLULAR AND INFECTION MICROBIOLOGY, v. 10, AUG 4 2020. (13/07937-8, 17/19942-7, 06/05095-6, 13/25950-1, 07/50930-3, 17/20291-0, 11/13500-6)

DE PAULA, CARLA PERES; DOS SANTOS, MELINA CARDOSO; TAIRUM, CARLOS A.; BREYER, CARLOS ALEXANDRE; TOLEDO-SILVA, GUILHERME; TOYAMA, MARCOS HIKARI; MORI, GUSTAVO MARUYAMA; DE OLIVEIRA, MARCOS ANTONIO. Glutaredoxin-like protein (GLP)-a novel bacteria sulfurtransferase that protects cells against cyanide and oxidative stresses. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 104, n. 12, APR 2020. (13/16192-6, 13/07937-8, 17/19942-7, 17/06263-4, 11/13500-6, 07/50930-3, 17/20291-0, 10/00172-8, 10/16827-3)

TAIRUM, CARLOS A.; SANTOS, MELINA CARDOSO; BREYER, CARLOS ALEXANDRE; PIRES DE OLIVEIRA, ANA LAURA; MONTANHERO CABRERA, VITORIA ISABELA; TOLEDO-SILVA, GUILHERME; MORI, GUSTAVO MARUYAMA; TOYAMA, MARCOS HIKARI; SOARES NETTO, LUIS EDUARDO; DE OLIVEIRA, MARCOS ANTONIO. Effects of Serine or Threonine in the Active Site of Typical 2-Cys Prx on Hyperoxidation Susceptibility and on Chaperone Activity. ANTIOXIDANTS, v. 10, n. 7, JUL 2021. (20/02868-1, 19/04054-4, 17/20291-0, 17/19942-7, 07/50930-3, 18/12628-8, 11/13500-6, 17/06263-4, 13/07937-8)