Caracterização estrutural de enzimas envolvidas em vias de biossíntese de antibióticos com interesse biotecnológico

• Processo: 11/13686-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2011
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2014
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Beneficiário: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 10/15971-3 - Caracterização estrutural de enzimas envolvidas em vias de biossíntese de antibióticos com interesse biotecnológico, AP.JP
• Assunto(s): Biotecnologia Estrutura de proteína Produtos naturais Antibióticos Cristalografia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Antibióticos | biosintese combinatorial | biotecnologia | Cristalografia | estrutura de proteína | Produtos Naturais | estrutura de proteina

Resumo

A natureza produz um grande número de moléculas que apresentam aplicações clínicas, incluindo antibióticos, antitumorais e imunosupressivos. Esses compostos são produzidos principalmente por plantas, fungos e bactérias através de vias biossintéticas. Atualmente existe uma vasta literatura a respeito desses compostos, dos organismos que os produzem e das proteínas relacionadas com sua síntese. Esse conhecimento por sua vez, pode ser aplicado ao desenvolvimento de estratégias que permitem o desenvolvimento de ferramentas e abordagens para a produção de derivativos de produtos naturais com maior eficácia ou atividade farmacológica alterada. Entre as ferramentas e abordagens utilizadas, encontram se aqueles na qual se emprega biologia molecular para criar novas moléculas baseado na diversificação de grupos funcionais. Essas técnicas utilizam tanto a síntese de novos compostos in vivo como in vitro. Nas técnicas in vitro diferentes scaffoldings de antibióticos podem ser incubados com determinados grupos funcionais na presença de transferases. Mutação sítio dirigida ou a trocas de domínios funcionais com o objetivo de alterar ou relaxar a especificidade de transferases tem permitindo a incorporação de diferentes radicais. Entretanto, para a utilização destas técnicas, o conhecimento das estruturas tridimensionais é necessário e apenas um limitado número de estruturas é conhecido. As glicosiltransferases representam uma classe de enzimas na qual estas abordagens vêm sendo utilizadas com sucesso, principalmente aquelas envolvidas na biossíntese de antibióticos glicopeptídicos, aminoglicosídicos e macrolídicos. Outras classes de enzimas que essas técnicas têm sido aplicadas são as halogenases, devido à comprovação, que átomos, principalmente, o cloro altera em muitas ordens de grandeza as propriedades farmacológicas de determinados compostos. Porém, há somente um limitado número de estudos estruturais a respeito das halogenases. Desta forma, neste projeto, pretendemos elucidar as estruturas cristalográficas de diferente transferases e halogenases das vias biossintéticas de antibióticos glicopeptídicos, macrolídeos e aminoglicosídeos. As transferases alvo deste projeto são principalmente glicosiltransferases presentes nos clusters gênicos dos antibióticos macrolídeos e aminoglicosídeos, e halogenases presentes nos clusters gênicos dos antibióticos glicopeptídicos. Para isso, os genes referentes a estas enzimas serão clonados e expressos e seus produtos purificados, principalmente através de colunas de afinidade. Serão obtidos cristais para as proteínas e as estruturas cristalográficas serão determinadas. Pesquisadores da University of Cambridge estarão colaborando neste projeto. Eles ficarão responsáveis pelos estudos funcionais das enzimas a serem estudadas e também da aplicação de técnicas para obtenção de enzimas com especificidade relaxada para os substratos com o propósito de geração de moléculas com novas propriedades farmacológicas.