Caracterização estrutural de policetídeo sintase iterativa e epoxidases da biossíntese de produtos naturais

• Processo: 23/01116-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Beneficiário: Gabriel Stephani de Oliveira
• Supervisor: Ben Francesco Luisi
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Cambridge, Inglaterra
• Vinculado à bolsa: 17/23627-0 - Determinação das bases estruturais da formação biosintética de anéis heterocíclicos em poliéteres ionóforos, BP.PD
• Assunto(s): Química de produtos naturais Produtos naturais Biologia estrutural Biossíntese Policetídeos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: electron cryo-microscopy | Epoxidase | ionophore polyethers | Iterative polyketide synthase | Natural Products | Biologia estrutural de proteínas

Resumo

Os produtos naturais representam uma importante fonte de materiais bioativos para uso médico e veterinário. Embora o campo da química biológica tenha tido avanços consideráveis no conhecimento desses compostos, ainda há uma falta de compreensão dos mecanismos subjacentes à sua biogênese. Uma classe importante de produtos naturais inclui os policetídeos, que são moléculas que possuem mecanismos distintos de biossíntese. Os policetídeos são uma classe muito diversa de compostos sintetizados por enzimas gigantes, as policetídeo sintases (PKSs). As PKS do tipo I são ainda classificados em PKS modulares ou iterativos (iPKS). As PKS modulares são organizadas em módulos proteicos formando polipeptídeos multienzimáticos para criar uma linha de montagem onde cada módulo é responsável por condensar uma única unidade de dois ou três carbonos no polieno em crescimento. Em contraste, os iPKSs são geralmente formadas por um único módulo que executa várias rodadas de extensão da cadeia. Após a produção da cadeia de polieno por PKSs, várias enzimas alfaiates realizam modificações para gerar o composto bioativo, como adicionar grupos químicos ou catalisar reações de ciclização adicionais. Neste projeto, pretendemos estudar diferentes eventos durante a biossíntese de dois grupos de policetídeos, ácido 6-metil salicílico (6-MSA) e os poliéter ionóforos (PEIs). 6-MSA, é um importante produto natural com atividade anticancerígena, é biossintetizado pela iPKS ácido 6-metilsálico sintase (6-MSAS). Essa megassintase forma um tetrâmero com massa total de 750 kDa. Nosso objetivo é resolver a estrutura dessa iPKS e obter informações sobre a organização do domínio e os mecanismos moleculares dessa classe de enzimas. Para explorar a biossíntese de PEIs, pretendemos estudar o mecanismo de formação dos anéis tetrahidrofurano e tetrahidropirano, com especial atenção para as epoxidases, que catalisam uma epoxidação na primeira etapa, e para as epóxido hidrolases, que catalisam a abertura sequencial e ciclização em éteres cíclicos no polieno. Para atingir nossos objetivos, neste projeto empregaremos Crio-microscopia eletrónica (Cryo-EM) para caracterizar estruturalmente a iPKSs e cristalografia ou Cryo-EM para epoxidases visando entender seu mecanismo enzimático. Também pretendemos estudar a estrutura dessas enzimas em complexo com análogos de substrato e/ou produtos que serão fornecidos por nossos grupos de pesquisa colaboradores. Esses eventos enzimáticos ainda são pouco explorados e têm atraído cada vez mais a atenção científica devido à sua aplicabilidade em biologia sintética ou biocatálise para produção de novos compostos bioativos. (AU)