Busca por pequenas moléculas sintéticas ativadoras da enzima mitocondrial aldeído desidrogenase 1B1

• Processo: 22/07621-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Metabolismo e Bioenergética
• Pesquisador responsável: Julio Cesar Batista Ferreira
• Beneficiário: Ruda Prestes e Albuquerque
• Supervisor: Daria Mochly-Rosen
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Stanford University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 20/02134-8 - Variantes da enzima mitocondrial aldeído desidrogenase 1B1 e suas implicações clínicas, BP.DR
• Assunto(s): Variantes genéticas Aldeído desidrogenase Biologia de sistemas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aldeído Desidrogenase 1B1 | Ativadores | Variantes Genéticas | Metabolismo de aldeídos

Resumo

Aldeídos são moléculas muito reativas no interior de sistemas biológicos, sendo uma das principais causadoras do dano redox no interior celular. Os níveis de aldeídos dentro do organismo são controlados majoritariamente pelas enzimas da superfamília Aldeído Desidrogenase (ALDH), da qual a enzima ALDH2 (principal enzima no metabolismo de acetaldeído) é o membro mais bem caracterizado. Cerca de 40% da população do leste asiático é portadora de uma mutação (E504K, chamada ALDH2*2) que acarreta numa redução de 95% na sua atividade catalítica, estando associada à fenótipos deletérios severos como o aumento da frequência e gravidade de doenças cardiovasculares e câncer. Em 2008, o laboratório da professora Daria Mochly-Rosen, da universidade de Stanford, desenvolveu uma pequena molécula sintética ativadora da Aldeído Desidrogenase 2, chamada Alda-1, capaz de aumentar a atividade catalítica de ALDH2*2 em até 11 vezes. Desde então, a Alda-1 já foi aplicada em uma série de modelos experimentais de doenças e até testada em humanos (ensaio clínico em fase 2). Dividindo o compartimento mitocondrial com ALDH2 encontra-se ALDH1B1, um membro até então pouco estudado da superfamília das ALDHs. Assim como ALDH2, ALDH1B1 possui muitas mutações não sinônimas catalogadas com altas prevalências populacionais, mas as consequências para sua atividade catalítica e para a fisiologia dos portadores ainda são desconhecidas. Algumas evidências reportadas na literatura associam alguns genótipos a doenças cardiovasculares, canceres e intolerância ao consumo de etanol, sugerindo que ALDH1B1 possa ter um papel importante nestas doenças e que algumas destas mutações podem causar prejuízos na atividade catalítica da enzima. Assim, decidimos caracterizar as consequências funcionais e fisiológicas das sete variantes não sinônimas mais frequentes de ALDH1B1. Nossos resultados preliminares mostram que das 7 variantes estudas, duas (193fs e 388fs) codificam uma proteína absolutamente instável quando expressas em E.coli ou em células da linhagem A375, e outras duas (253v e 470a) possuem atividade catalítica comprometida. Além disso, descobrimos que ALDH1B1 e ALDH2 são capazes se se associar em heterotetrâmeros (quimeras), indicando que esta associação física entre os monômeros pode ser capaz de propagar ou até compensar os prejuízos causados pelas mutações em alguma das enzimas individualmente. Por fim, verificamos que o ativador de ALDH2 Alda-1 (e outros derivados) são capazes de aumentar a atividade catalítica das quimeras de ALDH2:ALDH1B1, mas não de ALDH1B1 sozinha, evidenciando uma carência de ativadores de ALDH1B1 para a pesquisa e tratamentos. O presente projeto de estágio de pesquisa é uma colaboração entre os laboratórios do professor Julio C.B. Ferreira e da professora Daria Mochly-Rosen (Department of Chemical and Systems Biology operations- Stanford University) com o objetivo principal de descobrir uma nova molécula capaz de ativar a enzima ALDH1B1. Notoriamente, a estratégia experimental aplicada neste projeto será mesma utilizada para a descoberta de Alda-1, e será executada conjuntamente com o mesmo grupo de pesquisa responsável por seu achado. Esta nova molécula será extremamente útil para desvendar os potenciais papeis patofisiológicos de ALDH1B1, potencialmente sendo transformada em um fármaco no futuro. (AU)