Estudos bioquímicos e estruturais de CAZymes com potencial na degradação de exopolissacharídeos de biofilmes microbianos

• Processo: 23/07897-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Igor Polikarpov
• Beneficiário: Pedro Ricardo Vieira Hamann
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/08780-1 - Degradação enzimática de exopolissacharídeos de biofilmes microbianos: abordagens de biofísica estrutural, biotecnologia molecular e bioquímica sintética em estudos de CAZymes em busca de novas ferramentas enzimáticas para tratamentos antimicrobianos, AP.TEM
• Assunto(s): Biologia estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ação antibiótica | Biologia Molecular Estrutural | CAZymes | Exopolisacarídeos de biofilmes microbianos | Hidrolise de biopolímeros | Biotecnologia Molecular Estrutural

Resumo

As consequências da resistência microbiana aos antibióticos em um futuro próximo podem representar uma catástrofe para a saúde pública com estimadas 700 mil mortes por ano, além de internações prolongadas e doenças potencialmente intratáveis. Considerando apenas a resistência antimicrobiana, o número estimado de mortes aumentará para mais de 10 milhões de mortes/ano até 2050, caso esta situação não seja controlada. As infecções hospitalares já são um problema extremamente sério de saúde pública brasileira e mundial, causando milhares de mortes todos os dias além do aumento constante dos custos de tratamentos médicos avaliados em $33 bilhões por ano nos Estados Unidos e em E13 a E24 bilhões por ano na União Europeia.Estima-se que 99% dos microrganismos da Terra vivam em biofilmes. A formação de biofilmes bacterianos pode conferir aumento da resistência aos antibióticos em 10 a 1.000 vezes. Os biofilmes têm uma estrutura complexa que agrega células microbianas dentro de uma matriz extracelular, composta principalmente de exopolissacarídeos, DNA extracelular e proteínas, onde os exopolissacarídeos representam a principal fração. No âmbito deste projeto estamos propondo conduzir estudos sistemático de enzimas ativas em carboidratos complexos (CAZymes) com potencial na degradação e prevenção da formação dos biofilmes bacterianos, usando técnicas de Biofísica Estrutural, Biotecnologia Molecular e Bioquímica Sintética. Caracterizações bioquímicas e estrutural das enzimas de famílias de CAZymes recentes e ainda pouco exploradas serão conduzidas e as enzimas com potencial atividades específicas para degradação exopolissacarídeos de biofilmes serão identificadas. As CAZymes com atividades contra diferentes biopolímeros de matriz extracelular serão combinadas para alcançar maiores níveis de desestruturação e prevenção de formação de biofilmes. A ação enzimática também será potencializada pelo uso combinado com os antibióticos existentes e/ou a terapia fotodinâmica. Além disso, seguindo abordagens de Bioquímica Sintética e visando interferir com a formação de biofilmes, os circuitos enzimáticos serão desenvolvidos e testados. A degradação enzimática de biofilmes pode reforçar nosso arsenal da terapia antimicrobiana e fornecer importantes informações para o desenvolvimento de estratégias revolucionárias dos tratamentos de infecções persistentes.