Caracterização Funcional de nigO e schU2: Revelando os Mecanismos Enzimáticos de Formação Espirocetal na Biossíntese de Nigericina e Calcimicina.

• Processo: 24/22109-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 10 de outubro de 2025
• Data de Término da vigência: 09 de outubro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Molecular e de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Beneficiário: Luiz Alfredo Torres Sales
• Supervisor: Prof Barrie Wilkinson
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: John Innes Centre, Inglaterra
• Vinculado à bolsa: 21/01581-3 - Estudo estrutural de espirociclases envolvidas na biossíntese de policetídeos, BP.DD
• Assunto(s): Biossíntese Caracterização funcional Policetídeos Streptomyces
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biossintese | Caracterização Funcional | Policetídeos | Streptomyces | Caracterização funcional de genes

Resumo

A descoberta de novos metabólitos especializados é vital para enfrentar o desafio representado por superbactérias emergentes e a resistência a medicamentos. Ambientes terrestres e de água doce favoreceram a evolução de microrganismos com adaptações únicas, resultando na produção de compostos bioativos com significativo potencial farmacológico. O gênero Streptomyces possui uma longa história na descoberta de antibióticos. Entre esses metabólitos, destacam-se os policetídeos, incluindo ionóforos poliéteres, que exibem propriedades estruturais e funcionais diversas. Dois policetídeos importantes, nigericina e calcimicina, produzidos por Streptomyces violaceusniger e Streptomyces chartreusis, respectivamente, contêm unidades espirocetais que são essenciais para suas atividades biológicas. Este projeto tem como objetivo elucidar os papéis funcionais dos genes nigO e schU2 na biossíntese de nigericina e calcimicina, os quais propomos estarem envolvidos na formação das espirocetais. Serão realizadas deleções gênicas utilizando plasmídeos preparados por meio de Gibson assembly, seguidas por conjugação bacteriana com E. coli ET12567 para introduzir mutações nas duas cepas de Streptomyces. Posteriormente, análises por HPLC/MS irão quantificar a produção de metabólitos e identificar o acúmulo de intermediários da via (substratos putativos de espirociclases) nas cepas mutantes. Após a fermentação em larga escala e o isolamento dos intermediários, ensaios enzimáticos serão conduzidos para demonstrar a utilização desses substratos pelas proteínas NigO e SchU2. Nosso trabalho fornecerá uma compreensão abrangente dos mecanismos genéticos e enzimáticos subjacentes à formação de espirocetais durante a biossíntese de nigericina e calcimicina, caracterizando funcionalmente NigO e SchU2 para revelar seus papéis nos processos de espirociclização que contribuem para a produção desses compostos bioativos. Em última análise, este projeto visa ampliar nossa compreensão das vias de biossíntese de policetídeos, facilitando o desenvolvimento de novos agentes terapêuticos e estratégias para combater patógenos resistentes a medicamentos.