Análise estrutural de enzimas chaves para biossíntese de gentamicina e sisomicina

• Processo: 14/07843-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 01 de novembro de 2014
• Vigência (Término): 30 de setembro de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Beneficiário: Priscila dos Santos Bury
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , 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): Biologia estrutural Biossíntese Enzimas Aminoglicosídeos Gentamicinas Sisomicina Cristalografia estrutural Biotecnologia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aminoglicosídeos | Antibióticos | Biossintese | biossíntese combinatorial | Cristalografia | Gentamicina | biologia estrutural

Resumo

Os aminoglicosídeos ou aminociclitóis são moléculas que apresentam um núcleo central condensado com vários outros açúcares não usuais, como aminoaçúcares e deoxiaçúcares, que junto com os seus grupos funcionais são críticos para a sua atividade antibiótica, que está relacionada com a inibição da síntese protéica, devido a sua interação com a subunidade 30S do ribossomo bacteriano. Os antibióticos aminoglicosídeos são moléculas largamente utilizadas na medicina, apesar dos seus efeitos tóxicos, para o tratamento de doenças infecciosas. Da mesma forma que a maioria dos produtos naturais de origem microbiana, os aminoglicosídeos são produtos do metabolismo secundário de bactérias e os genes relacionados com sua biossíntese estão agrupados em cluster gênicos. Vários clusters gênicos para as rotas biossintéticas de aminoglicosídeos em diferentes organismos foram identificados e sequenciados. Porém, muito pouco tem sido feito com relação às enzimas correspondentes, principalmente aquelas relacionadas com a biossíntese de gentamicina, um dos aminoglicosídeos mais utilizados em terapia humana. Uma das características da gentamicina, que é um 4,6-DOS disubstituído, é a presença de dois aminoaçúcares denominados garosamina e purpurosamina. Outro aminoglicosídeo, que apresenta alta similaridade com a gentamicina é a sisomicina, na qual a única diferença é a presença de uma ligação etileno no grupo purpurosamina. Porém, apesar da importância desses aminoglicosídeos, e do conhecimento de suas rotas biossíntéticas, muito pouco é conhecido a respeito de suas enzimas, principalmente das estruturas cristalográficas. Isso acarreta uma limitação em explorar essas enzimas no uso biotecnológico na biossíntese combinatorial para produção de novos derivados de aminoglicosídeos. Assim neste projeto pretendemos, realizar o estudo estrutural de enzimas chaves na biossíntese de gentamicina e sisomicina que apresentam interesse biotecnológico e que não há qualquer informação a respeito de suas estruturas. Para isso genes referentes a estas enzimas serão clonados, as proteínas expressas e testes de cristalização serão efetuados. Pretende-se obter cristais e consequentemente realizar a resolução das estruturas cristalográficas. Paralelamente estudos funcionais de enzimas serão realizados por um dos nossos colaboradores da University of Cambridge - UK. Assim, combinando os resultados estruturais e funcionais de enzimas chaves na produção desses antibióticos esperamos estar contribuindo para o entendimento das rotas biossintéticas desses dois aminoglicosídeos e também estar revelando informações que podem ser úteis em processos biotecnológicos para produção de novos derivados de aminoglicosídeos com menor toxicidade. (AU)

Publicações científicas

(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 ARAUJO, NATALIA CERRONE; BURY, PRISCILA DOS SANTOS; TAVARES, MAURICIO TEMOTHEO; HUANG, FANGLU; PARISE-FILHO, ROBERTO; LEADLAY, PETER; BERTACINE DIAS, MARCIO VINICIUS. Crystal Structure of GenD2, an NAD-Dependent Oxidoreductase Involved in the Biosynthesis of Gentamicin. ACS Chemical Biology, v. 14, n. 5, p. 925-933, MAY 2019. (10/15971-3, 15/09188-8, 14/07843-6, 14/50324-0)

BURY, PRISCILA DOS SANTOS; HUANG, FANGLU; LI, SICONG; SUN, YUHUI; LEADLAY, PETER F.; BERTACINE DIAS, MARCIO VINICIUS. Structural Basis of the Selectivity of GenN, an Aminoglycoside N-Methyltransferase Involved in Gentamicin Biosynthesis. ACS Chemical Biology, v. 12, n. 11, p. 2779-2787, NOV 2017. (14/07843-6, 10/15971-3, 15/09188-8, 14/50324-0)

LI, SICONG; BURY, PRISCILA DOS SANTOS; HUANG, FANGLU; GUO, JUNHONG; SUN, GUO; REVA, ANNA; HUANG, CHUAN; JIAN, XINYUN; LI, YUAN; ZHOU, JIAHAI; et al. Mechanistic Insights into Dideoxygenation in Gentamicin Biosynthesis. ACS CATALYSIS, v. 11, n. 19, p. 12274-12283, OCT 1 2021. (14/07843-6, 15/09188-8, 10/15971-3, 18/00351-1)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

BURY, Priscila dos Santos. Análise estrutural de enzimas chave para biossíntese de gentamicina e sisomicina.. 2019. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Ciências Biomédicas (ICB/SDI) São Paulo.