Compreensão de um passo chave de reconhecimento molecular na síntese do antibiótico aminoglicosídeo Butirosina

• Processo: 25/09698-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 30 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 29 de setembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Beneficiário: Renan Passos Freire
• Supervisor: Matthew Philip Crump
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Bristol, Inglaterra
• Vinculado à bolsa: 22/13839-8 - Estudo estrutural das enzimas chave envolvidas na biossíntese da Butirosina, BP.DR
• Assunto(s): Aminoglicosídeos Biologia estrutural Ressonância magnética nuclear
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: aminoglicosídeos | Biologia Estrutural | Butirosina | Ressonância Magnética Nuclear | Ressonância Magnética Nuclear

Resumo

O desenvolvimento de novas moléculas para o tratamento de infecções causadas por patógenos resistentes é desafiador. As estratégias para melhorar os compostos existentes ou descobrir novos compostos exigem muito esforço e, sobretudo, tempo. Há dificuldades não apenas em isolar um novo composto, mas também em encontrar modificações químicas interessantes que possam alcançar eficiência em testes in vivo. Neste cenário, as comunidades científicas de todo o mundo, com abordagens multidisciplinares, esforçam-se para compreender as vias biossintéticas, uma vez que a maioria dos compostos clinicamente relevantes são derivados de fontes naturais. Este projeto visa compreender os mecanismos moleculares envolvidos na incorporação da porção (S)-4-amino-2-hidroxibutírico (AHBA) durante a biossíntese da Butirosina, um aminoglicosídeo sintetizado naturalmente por Niallia circulans (Bacillus circulans). Esta modificação, que é única entre os aminoglicosídeos, permite a evasão dos mecanismos de resistência das bactérias e inspirou o desenvolvimento da amicacina, um aminoglicosídeo semi-sintético largamente utilizado em quimioterapia. A formação do AHBA é resultado da ação de sete proteínas: BtrI, BtrJ, BtrK, BtrO, BtrU, BtrH e BtrG. Particularmente na biossíntese do AHBA, a BtrH é uma aciltransferase que transfere esta molécula da proteína transportadora de peptidil BtrI para a ribostamicina como penúltimo passo da via. No entanto, a forma como ambas as proteínas interagem e como a BtrH catalisa a transferência do AHBA para a ribostamicina são desconhecidas.Assim, a compreensão dos mecanismos de interação entre BtrH e BtrI necessários para a catálise, são propostos neste projeto estudos estruturais envolvendo técnicas de cristalização e Ressonância Magnética Nuclear (RMN), com o desenho de sondas para estabilizar o complexo.Esta metodologia será necessária para a determinação da estrutura de BtrI e do complexo BtrH-BtrI. No entanto, já determinamos a estrutura da BtrH por difração de raios X. Devido à sua exclusividade, a exploração desta incorporação da porção AHBA à Butirosina ao nível molecular pode ser uma ferramenta valiosa para a biossíntese combinatória para produzir novos derivados de aminoglicosídeos. (AU)