Avaliação de moléculas bioativas como inibidores do sistema antioxidante de peroxirredoxinas 2-Cys típicas (AhpC) em bactérias

• Processo: 17/06263-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de julho de 2017
• Vigência (Término): 02 de junho de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Pesquisador responsável: Marcos Antonio de Oliveira
• Beneficiário: Melina Cardoso dos Santos
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB-CLP). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental do Litoral Paulista. São Vicente , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07937-8 - Redoxoma, AP.CEPID
• Assunto(s): Estresse oxidativo Antibióticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Antibióticos | Estresse oxidativo | Inibição enzimática | peroxirredoxina | Biologia Molecular e Estrutural

Resumo

O aumento da resistência aos antibióticos por microrganismos tem crescido vertiginosamente e especialistas tem alertado quanto à rápida ineficácia dos medicamentos frente a linhagens de bactérias super-resistentes. Trabalhos recentes indicam que a resistência de bactérias aos antibióticos pode estar diretamente relacionada ao estresse oxidativo, pois antibióticos distintos possuem a capacidade convergente de produzir espécies reativas de oxigênio (EROs), que causam danos às macromoléculas, em especial ao DNA, acentuando as taxas de mutação o que pode contribuir para o aparecimento de linhagens super-resistentes. EROs também são produzidas pelo sistema imunológico de hospedeiros para combater patógenos e estudos indicam que a inibição da expressão de enzimas antioxidantes de patógenos é capaz de gerar um aumento intracelular significativo dessas EROs, o que interfere de forma substancial na sobrevivência de patógenos. Recentemente foi demonstrado que uma molécula é capaz de inibir a atividade de peroxidases denominadas peroxirredoxinas (Prx), resultando na mortalidade de células tumorais, mas apresentando baixa toxicidade para células normais. As Prx são capazes de decompor hidroperóxidos utilizando um resíduo de cisteína (CP) que, após decompor o peróxido, é geralmente reduzido pelas enzimas Trx e TrxR. Cabe ressaltar que a alta reatividade de CP é alcançada por interações com os resíduos de Thr/Ser e Arg, absolutamente conservados entre as Prx. Em conjunto, CP, Thr/Ser e Arg, recebem o nome de tríade catalítica (TC). As Prx também estão presentes em bactérias e são denominadas de AhpC, sendo consideradas uma das frentes de defesa fundamentais para a resistência do patógeno ao processo de explosão oxidativa promovida pelo sistema imune do hospedeiro. Entretanto, nestes organismos, a redução de AhpC é efetuada majoritariamente por uma enzima denominada AhpF, embora as Trx e TrxR bacterianas também possam desempenhar esta função. Em projeto anterior, avaliamos os efeitos das substituições de aminoácidos da TC sobre a estrutura e função de Prx. Demonstramos que a substituição de uma treonina (Thr) presente em Prx de eucariotos, por serina (Ser) leva a alterações funcionais e estruturais dessas proteínas. No meu mestrado, demonstramos que o inibidor citado anteriormente possui maior afinidade por enzimas contendo Ser na TC, e que esta substituição existe essencialmente em procariotos, sobretudo em bactérias. Ensaios de citotoxicidade indicaram que esta molécula possui baixa toxicidade para Escherichia coli que possui Thr na TC da AhpC, ao passo que a toxicidade é elevada para aquelas que possuem Ser, como é o caso dos patógenos Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis. Entretanto, apesar de esta molécula apresentar grande potencial para utilização como bactericida, estudos adicionais são necessários para uma maior compreensão de sua atividade. Neste projeto, inicialmente iremos e avaliar a inibição da atividade peroxidásica deste composto sobre AhpC de bactérias que possuem Thr como parte da TC e que naturalmente possuem a substituição de Thr®Ser, bem como o efeito da toxicidade deste inibidor sobre as bactérias. Posteriormente, investigaremos a ação desta molécula utilizando as proteínas AhpC e AhpCT44S de E. coli. Avaliaremos in vitro sua capacidade de inibição sobre essas proteínas utilizando dois sistemas redutores envolvidos na redução de AhpC (Trx-TrxR e AhpF) em linhagens de E. coli Dahpc, Dtrxa, DTrxR e Dahpf. Para avaliar se a inibição é dependente da Ser ou Thr na TC, linhagens de E. coli Dahpc serão transformadas com plasmídeos carreando o gene que codifica a enzima selvagem AhpC de E. coli (pPROEX- ahpc) ou a enzima mutante AhpCT44S (pPROEX- ahpct44s). Por fim, serão selecionadas moléculas comerciais e extraídas de plantas do Brasil que apresentem similaridades estruturais e funcionais com o composto em questão e será avaliado o potencial inibitório sobre enzimas AhpC contendo Thr ou Ser. (AU)

Publicações científicas

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(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)

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)

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)

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)

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)

Publicações acadêmicas

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

SANTOS, Melina Cardoso dos. Avaliação de moléculas bioativas como inibidores do sistema antioxidante de peroxirredoxinas 2-Cys típicas (AhpC) em bactérias. 2021. Tese de Doutorado - Universidade Estadual Paulista (Unesp). Instituto de Biociências. São Vicente São Vicente.