Inibição da enzima poliprenol quinase do parasita da malária

• Processo: 22/09526-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2023
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Alejandro Miguel Katzin
• Beneficiário: Ignasi Bofill Verdaguer
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/03133-9 - Explorando o Geranilgeraniol e seus Análogos para a Modulação Direcionada do Metabolismo Lipídico no Carcinoma Hepatocelular: Uma Chave para Desbloquear a Eficácia Anticancerígena das Estatinas?, BE.EP.PD
• Assunto(s): Malária Plasmodium berghei Plasmodium falciparum
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fosmidomicina | malária | Plasmodium berghei | Plasmodium falciparum | poliprenóis | poliprenol quinase | parasitologia, isoprenóides

Resumo

Plasmodium falciparum é o agente etiológico da malária falciforme humana, uma das doenças mais prevalentes em regiões tropicais e subtropicais do mundo. Um dos maiores problemas para o controle da doença é o surgimento da resistência aos medicamentos, levando à necessidade da descoberta de novos compostos antimaláricos e combinações farmacêuticas mais eficazes. Uma das vias metabólicas mais estudadas para o desenvolvimento de antimaláricos é a via do metileritritol 4-fosfato (MEP), que está ausente no ser humano. A via MEP pode ser inibida pela fosmidomicina e inibidores ribossomais (Ex. clindamicina, cloranfenicol). Porém, ambos os tipos de compostos mostram pouca efetividade e altas taxas de recrudescência no tratamento da malária humana. Por isso, torna-se necessário encontrar formas de potencializar o efeito desses fármacos. Os produtos da via MEP, o pirofosfato de isopentenil (IPP) e o pirofosfato de dimetilalil (DMAPP), são condensados para formar isoprenoides mais longos, como o farnesil pirofosfato (FPP) e geranilgeranil pirofosfato (GGPP). Esses isoprenoides são substratos iniciais da biossíntese de diversos metabolitos tais como os dolicóis, a ubiquinona e para a isoprenilação de proteínas, uma modificação pós-traducional que ocorre principalmente em proteínas reguladoras do tráfego intracelular, como as proteínas Ras e Rap. Vários estudos apontam que a perda do processo de isoprenilação de proteínas é a causa proximal da morte de parasitas cuja biossíntese de isoprenoides tem sido inibida farmacologicamente. Apesar de os substratos naturais da isoprenilação de proteínas serem o FPP ou GGPP, já foi demonstrado que poliprenóis como farnesol (FOH) e geranilgeraniol (GGOH), presentes na alimentação humana e no plasma sanguíneo, podem resgatar parasitas do efeito dos inibidores da via MEP. Esses dados sugerem que o parasita possui uma via de reaproveitamento de poliprenóis via fosforilação cuja inibição farmacológica poderia viabilizar o uso da fosmidomicina e inibidores ribossomais para o tratamento da doença. Genes envolvidos nesta via têm sido identificados somente em plantes, mas evidências bioquímicas existem para estar presente também em arqueias e animais, nos quais a via estaria fortemente relacionada com diferentes tipos de câncer e dislipidemias. Em qualquer caso, evidências a literatura indicam que a via de reaproveitamento de poliprenóis é universalmente realizada por duas enzimas, uma poliprenol quinase e uma poliprenil-P quinase. Estudos prévios levaram a identificação do gene que codifica pela poliprenol quinase de P. falciparum. A atividade catalítica foi avaliada empregando [1-(n)-3H] GGOH e [1-(n)-3H] FOH e parasitas knockout demostraram ser viáveis, porém mais sensíveis a inibidores da via MEP e carentes da habilidade para metabolizar poliprenóis. No presente projeto propomos criar também parasitas P. berghei knockout para o lócus que codifica a poliprenol quinase (o agente etiológico da malária murina) para avaliar se o parasita pode-se sustentar com poliprenóis exógenos durante o tratamento dos animais com inibidores da via MEP. Finalmente, também propomos procurar inibidores desta enzima e, se acharmos, testá-los in vitro e in vivo de forma isolada ou combinada com outros fármacos. Acreditamos que o presente projeto pode levar a descoberta de moléculas sinérgicas com inibidores da via MEP e elucidar uma das vias metabólicas menos estudadas em biologia. Além disso, poderia marcar um precedente importante a ser explorado para o tratamento de outras doenças infecciosas e diversos tipos de câncer.