Papel estrutural e funcional da urease de Micobacterérias

• Processo: 25/14069-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
• Pesquisador responsável: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Beneficiário: Henrique Iglesias Neves
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/10577-0 - Centro de Pesquisa em Biologia de Bactérias e Bacteriófagos (CEPID B3), AP.CEPID
• Assunto(s): Biologia estrutural Urease Estrutura de proteína
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biologia Estrutural | Interação bactéria-hospedeiro | Mycobacteria | urease | estrutura de proteína

Resumo

Tuberculose (TB) permanece como um sério problema de saúde pública. Esta doença infecciona causada por um único patógeno resulta em um número significante de mortes na humanidade. Apesar da prevalência ter caído recentemente, durante os anos de 2020-21, houve um aumento em consequência da pandemia de COVID-19. Outros problemas graves também estão associados a esta doença, como coinfecção por HIV e multirresistência a antibióticos de primeira linha comumente utilizados no tratamento. Baseado nisso, o entendimento da patogenicidade e a busca por novas estratégias terapêuticas é essencial para controle da doença. Um dos aspectos cruciais da tuberculose é a habilidade do agente causador sobreviver no interior de macrófagos e controlar suas funções. Nos últimos anos, diversas proteínas foram identificadas como tendo papel na modulação das funções do macrófago por Mycobacterium tuberculosis e outras micobactérias. Entre diversos fatores de virulência de M. tuberculosis que contribuem para evasão dos macrófagos está a urease. A urease é uma grande proteína constituída por três subunidades: UreA, UreB e UreC, sendo esta última o domínio catalítico. Urease é uma metaloenzima níquel-dependente que catalisa a quebra de ureia em amônia e carbamato, este último posteriormente convertido em amônia e dióxido de carbono. Urease é um fator de virulência presente em diversas bactérias e modula o pH do ambiente, particularmente no trato urinário e gastrointestinal. Na tuberculose, acredita-se que esta enzima atua modulando os níveis de pH no pulmão ou no fagolisossomo. Ainda assim, poucos estudos foram feitos até o momento visando caracterizar o papel desta enzima em infecções por M. tuberculosis. Recentemente, foi confirmado que UreC participa da modulação da função do hospedeiro celular por meio de uma interação com a proteína RuvB-Like 2 (RUVBL2), que resulta em uma supressão do reparo de DNA do hospedeiro e aumento da sobrevivência intracelular do patógeno. Adicionalmente, a inibição de UreC foi suficiente para causar a eliminação das bactérias em modelos murinos. Baseado nestes resultados, este projeto visa obter a estrutura da urease de Mycobacterium smegmatis como modelo substituto e investigar seu papel na infecção. Por sua vez, também buscaremos obter proteína recombinante da subunidade UreC de M. tuberculosis e usá-la na varredura de bibliotecas de ligantes e inibidores de urease por meio de técnicas de interação. Esperamos também obter a estrutura de UreC em complexo com estes ligantes e a estrutura da proteína em complexo com RUVBL2. Para alcançar estes objetivos, utilizaremos uma série de técnicas biofísicas e diferentes estratégias para determinação da estrutura, como cristalografia e microscopia crioeletrônica (Cryo-EM). Também buscaremos obter um triplo mutante ¿ureA ¿ureB ¿ureC de M. smegmatis e testaremos sua viabilidade e sobrevivência em cultura celular de macrófagos. Coletando todas essas informações, produziremos dados importantes sobre a função da urease de micobactérias e contribuiremos no desenvolvimento de novas terapias.