Estudo estrutural das enzimas chave envolvidas na biossíntese da Butirosina

• Processo: 22/13839-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Beneficiário: Renan Passos Freire
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Antibióticos Cristalografia por raios x Sulfato de butirosina
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aminoglicosídeo | Antibióticos | Cristalografia por Raios X | Proteínas Biossintéticas | Resistência bacteriana a antibióticos | Sulfato de Butirosina | Bioquímica estrutural de proteínas

Resumo

Resistência bacteriana a antimicrobianos é um sério problema de saúde pública, limitando o tratamento a infecções a poucas moléculas de último recurso que geralmente apresentam severos efeitos colaterais. Entre as classes utilizadas para o tratamento de alguns casos de infecções, temos os aminoglicosídeos, como neomicina, gentamicina e canamicina. Também tem sido constantemente reportada a resistência a esses antibióticos, particularmente por enzimas modificadoras de aminoglicosídeos (EMAs). Interessantemente, a Butirosina, um aminoglicosídeos com estrutura similar a da neomicina, e produzida por Niallia circulans apresenta insensibilidade a ação de EMAs devido a presença de um substituição na sua aglicona 2-desoxiestreptamina (2-DOS) para um grupo (S)-4-amino-2-hidroxibutirato (AHBA). A importância da presença do grupo AHBA pode ser demonstrada pela incorporação semi sintética desse grupo à canamicina para produção de amicacina, que talvez seja o aminoglicosídeo com maior importância comercial no momento. A rota biossintética do grupo AHBA em butirsoina é bem esclarecida, incluindo a função das enzimas envolvidas na biossíntese desse grupo. Porém, uma vez que esse a biossíntese de AHBA é não usual, suas enzimas também devem apresentar estruturas e mecanismos não usuais, e a falta de entendimento sobre essas enzimas limita a aplicação de estratégias biotecnológicas na produção de novos derivados de aminoglicosídeos através de biocatálise ou biossíntese combinatorial. Assim, esse projeto tem como foco entender as estruturas e mecanismos moleculares das enzimas envolvidas nos passos chave da biossíntese da butirosina, particularmente do grupo AHBA. Para isso utilizaremos de metodologias no campo da biologia molecular e biofísica, particularmente cristalografia, incluindo a obtenção de estruturas de enzimas chaves na sua forma apo e/ou na presença de ligantes. Pretendemos entender mecanismos de catálise pouco usuais e gerar informações que podem ser úteis em processos biotecnológicos para produção de moléculas derivadas de aminoglicosídeos insensíveis a EMAs.