Caracterização molecular de complexos alto-estruturantes redox dependentes de AhpC de Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus epidermidis utilizando Cryo-EM de partícula únicas

• Processo: 24/23466-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 05 de janeiro de 2026
• Data de Término da vigência: 04 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Metabolismo e Bioenergética
• Pesquisador responsável: Marcos Antonio de Oliveira
• Beneficiário: Vitória Isabela Montanhero Cabrera
• Supervisor: Vitor Hugo Balasco Serrao
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB-CLP). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental do Litoral Paulista. São Vicente , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of California, Santa Cruz (UC Santa Cruz), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 23/01263-7 - Caracterização molecular de substratos biológicos e compostos naturais/sintéticos como inibidores de peroxirredoxinas 2-Cys típicas (AhpC) de bactérias, BP.DR
• Assunto(s): Caracterização estrutural Peroxirredoxinas Biologia estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Caracterização estrutural | Cryo-EM | peroxirredoxinas | Biologia Molecular Estrutural

Resumo

Bactérias patogênicas multirresistentes (MDR) têm sido uma séria preocupação global de saúde pública, particularmente desde o início deste século. A infecção bacteriana estimula o sistema imunológico do hospedeiro a produzir ROS e RNS através do mecanismo de explosão respiratória. ROS também são produzidos através de mecanismos primários ou secundários de alguns antibióticos. Para mitigar os oxidantes produzidos pelo sistema imunológico e antibióticos, as defesas bacterianas dependem de várias enzimas antioxidantes, incluindo AhpC, uma peroxidase envolvida na decomposição de uma ampla variedade de hidroperóxidos. AhpC decompõe hidroperóxidos usando uma cisteína altamente reativa chamada peroxidásica (CP) que forma um dissulfeto com um segundo resíduo de cisteína (cisteína de resolução - CR) durante o ciclo catalítico. A alta reatividade de AhpC está relacionada a uma tríade catalítica (CT), composta de dois resíduos polares (Thr/Ser e Arg) que mantêm o enxofre de CP na forma de tiolato (S-). A substituição de Thr por Ser em Prx foi considerada redundante por muitos anos, mas revelamos que essa substituição resulta na estrutura oligomérica e reatividade em relação aos hidroperóxidos. Quando as concentrações de hidroperóxidos são muito altas, há uma perda da atividade da peroxidase devido à hiperoxidação do CP em ácido cisteínico sulfínico (CP-SO2H), de forma irreversível de inativação. O estado oligomérico dessas enzimas está intimamente relacionado ao seu estado redox: formas reduzidas são decâmeros, as oxidadas são dímeros e as espécies hiperoxidadas são decâmeros ou se autoestruturam em complexos de alto peso molecular (HMW > 1GDa). Em enzimas contendo Ser, a dissociação do decâmero não ocorre após a oxidação. Nas bactérias patogênicas Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus epidermidis, AhpC (PaAhpC com Thr no CT e SeAhpC com Ser no CT) são considerados fatores de virulência. No entanto, nenhum trabalho determinou a estrutura de PaAhpC e SeAhpC em um estado hiperoxidado. Este projeto visa determinar a estrutura de grandes complexos moleculares distintos de PaAhpC e SeAhpC para entender os papéis biológicos que podem ser aplicados no combate a infecções causadas por cepas de bactérias MDR. Portanto, propomos cooperação com o Dr. Vitor Hugo Balasco Serrão (Biomolecular Cryoelectron Microscopy Facility, University of California, - Santa Cruz, CA) para realizar experimentos envolvendo Microscopia Eletrônica Criogênica usando análise de partículas únicas (SPA-cryo-EM), para obter a estrutura da proteína em seus estados reduzido (estado decamérico) e hiperoxidado (decamers HMW). Resultados preliminares demonstraram a viabilidade do projeto, que é aqui apresentado. (AU)