Estratégias computacionais e experimentais integradas para a inibição das toxinas exfoliativas de Staphylococcus aureus

• Processo: 20/10214-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2021
• Data de Término da vigência: 29 de agosto de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Raghuvir Krishnaswamy Arni
• Beneficiário: Jorge Enrique Hernández González
• Instituição Sede: Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José do Rio Preto. São José do Rio Preto , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/03901-8 - Identificação de inibidores contra toxinas esfoliativas estafilocócicas por meio de técnicas computacionais, BE.EP.PD
• Assunto(s): Modelagem molecular Exfoliatinas Staphylococcus aureus Mutagênese sítio-dirigida Oligopeptídeos Difração por raios X
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: activation mechanism | allostery | chymotrypsin-like serine-proteases | community analysis | desmoglein | enzymatic assays | exfoliative toxins | free energy | inhibitors | molecular dynamics simulations | peptides | site-directed mutagenesis | staphylococcal scalded skin syndrome | Staphylococcus aureus | virtual screening | X-ray diffraction | Modelagem molecular

Resumo

O Staphylococcus aureus é uma bactéria responsável por diversas doenças, sendo a síndrome da pele escaldada estafilocócica (SSSS) uma das mais graves. As lesões cutâneas do SSSS são causadas pelas toxinas esfoliativas de S. aureus (ETs), serino-proteases do tipo quimotripsina (CLSPs) que clivam a caderina desmogleina-1 (Dsg-1). Até hoje, quatro ETs da famíla das CLSPs têm sido identificadas em cepas de S. aureus. Os sorotipos mais comuns, ETA e ETB, estão associados ao SSSS em humanos. A ETD está relacionada a furúnculos e abscessos cutâneos, e a ETE foi encontrada em isolados de mastite de ovelha. Notavelmente, as ETs possuem uma cavidade oxianiônica inativa devido à conformação atípica do resíduo 192, de forma que não degradam diversos substratos peptídicos e não são afetadas por inibidores clássicos das CLSPs. Resultados prévios sugerem a ativação da cavidade oxianiônica antes da clivagem da Dsg-1, através de uma mudança conformacional do resíduo 192 após a interação das ETs com o substrato. O isolamento de cepas de S. aureus codificadoras das ETs com resistência a antibióticos torna necessária a busca de inibidores destas proteases como alternativa aos antibióticos tradicionais. Neste trabalho, combinaremos técnicas computacionais e experimentais para estudar características estruturais e mecanísticas das ETs cruciais para a descoberta de inibidores. Pretendemos construir modelos estruturais da Dsg-1 complexada com as ETs para entender detalhadamente o mecanismo de ativação destas enzimas em nível atômico. A mutagênese sítio-dirigida será usada para validar experimentalmente nossas predições. Ademais, realizaremos triagens virtuais de bibliotecas de oligopeptídeos e compostos no sítio ativo e potenciais cavidades alostéricas das ETs. Os melhores candidatos serão testados para identificar inibidores da degradação da Dsg-1 in vitro, e empregaremos a difração de raios X para obter informação estrutural sobre a interação das ETs com as moléculas mais promissoras. Enfim, esperamos responder questões não resolvidas sobre a atividade das ETs e identificar moléculas que previnam os efeitos prejudiciais dessas toxinas na saúde animal e humana. (AU)

Publicações científicas

(5)

(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)

GONZALEZ, JORGE ENRIQUE HERNANDEZ; ALBERCA, LUCAS N.; GONZALEZ, YORDANKA MASFORROL; ACOSTA, OSVALDO REYES; TALEVI, ALAN; SALAS-SARDUY, EMIR. Tetracycline Derivatives Inhibit Plasmodial Cysteine Protease Falcipain-2 through Binding to a Distal Allosteric Site. JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING, DEC 2021. (20/10214-1)

GISMENE, CAROLINA; HERNANDEZ GONZALEZ, JORGE ENRIQUE; NINO SANTISTEBAN, ANGELA ROCIO; ZIEM NASCIMENTO, ANDREY FABRICIO; CUNHA, LUCAS DOS SANTOS; DE MORAES, FABIO ROGERIO; PINTO DE OLIVEIRA, CRISTIANO LUIS; OLIVEIRA, CAIO C.; SCARIN PROVAZZI, PAOLA JOCELAN; PASCUTTI, PEDRO GERALDO; et al. Staphylococcus aureus Exfoliative Toxin E, Oligomeric State and Flip of P186: Implications for Its Action Mechanism. INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, v. 23, n. 17, p. 20-pg., 2022-09-01. (20/08615-8, 20/10214-1, 18/07977-3, 20/13921-0)

HERNANDEZ GONZALEZ, JORGE E.; EBERLE, RAPHAEL J.; WILLBOLD, DIETER; CORONADO, MONIKA A.. Computer-Aided Approach for the Discovery of D-Peptides as Inhibitors of SARS-CoV-2 Main Proteas. RONTIERS IN MOLECULAR BIOSCIENCE, v. 8, JAN 24 2022. (20/10214-1)

HERNANDEZ GONZALEZ, JORGE ENRIQUE; SALAS-SARDUY, EMIR; HERNANDEZ ALVAREZ, LILIAN; BARRETO GOMES, DIEGO ENRY; PASCUTTI, PEDRO GERALDO; OOSTENBRINK, CHRIS; LEITE, VITOR B. P.. In silico identification of noncompetitive inhibitors targeting an uncharacterized allosteric site of falcipain-2. Journal of Computer-Aided Molecular Design, v. 35, n. 10, p. 1067-1079, OCT 2021. (16/24587-9, 20/10214-1, 16/19766-1, 18/03911-8, 19/22540-3)

CHAVES-MOREIRA, DANIELE; GREMSKI, LUIZA HELENA; DE MORAES, FABIO ROGERIO; VUITIKA, LARISSA; MARTINS WILLE, ANA CAROLINA; HERNANDEZ GONZALEZ, JORGE ENRIQUE; CHAIM, OLGA MEIRI; SENFF-RIBEIRO, ANDREA; ARNI, RAGHUVIR KRISHNASWAMY; VEIGA, SILVIO SANCHES. Brown Spider Venom Phospholipase-D Activity upon Different Lipid Substrates. TOXINS, v. 15, n. 2, p. 17-pg., 2023-02-01. (20/08615-8, 20/10214-1)