Estudos da resposta estringente de Bacillus subtilis e busca por pequenas moléculas moduladoras de RelA

Autor(es)

André Arashiro Pulschen

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Conjunto das Químicas (IQ e FCF) (CQ/DBDCQ)
• Data de defesa: 2017-11-06

Membros da banca

Frederico José Gueiros Filho; Regina Lúcia Baldini; Rodrigo da Silva Galhardo; Deborah Schechtman; Beny Spira

• Orientador: Frederico José Gueiros Filho

Resumo

Seja no meio ambiente, dentro de um hospedeiro ou em outro habitat, bactérias estarão frequentemente enfrentando condições adversas, como exposição a compostos antibacterianos ou carência nutricional. Em situações como essas, as bactérias são capazes de ativar a chamada resposta estringente, modulada pelo alarmônio (p)ppGpp. O acúmulo de (p)ppGpp promove a inibição da transcrição de rRNAs e tRNAs e a supressão do processo de tradução, e a ativação de operons de biossíntese de aminoácidos. Sabe-se também hoje que a resposta estringente está relacionada a outras importantes carências nutricionais em Escherichia coli, como a falta de ácidos graxos, porém não se sabe se o mesmo ocorre em Bacillus subtilis ou em outras Grampositivas. (p)ppGpp atua também direta e indiretamente em vários outros processos celulares, como motilidade, resistência a antibióticos, virulência e persistência, indicando que (p)ppGpp é um regulador central que integra informação metabólica e respostas adaptativas. O presente trabalho buscou estudar a correlação da resposta estringente de B. subtilis com a carência de ácidos graxos e a busca por pequenas moléculas capazes de modular RelA (a principal proteína envolvida na síntese de (p)ppGpp) e impedir o acúmulo de (p)ppGpp. Para a indução da carência de ácidos graxos, foram utilizadas duas estratégias; uso da droga Cerulenina (inibidor de FabF) e mutantes condicionais no gene FabF. Observou-se que mutantes incapazes de ativar a resposta estringente (cepa ppGpp(0) ou RelAD264G) apresentaram grande perda de viabilidade celular durante a carência de ácidos graxos, ao passo que a cepa selvagem manteve sua viabilidade celular. A causa da morte se deu majoritariamente devido ao colapso do potencial de membrana. Apesar de não termos observado aumento de (p)ppGpp nas células selvagens durante a carência de ácidos graxos, observou-se uma redução da razão GTP/ATP, ao passo que na cepa ppGpp(0), a razão GTP/ATP aumentou, devido ao acúmulo de GTP. O uso da droga decoinina, capaz de reduzir os níveis intracelulares de GTP, resgatou parcialmente a viabilidade da cepa e impediu a perda do potencial de membrana, indicando que os níveis de GTP são importantes durante a carência de ácidos graxos em B. subtilis. Para a triagem de pequenas moléculas inibidoras do acúmulo de (p)ppGpp, foi utilizada uma biblioteca de 2320 diferentes compostos químicos, e buscou-se drogas capazes de reverter o fenótipo de crescimento lento de cepas de B. subtilis que acumulam (p)ppGpp (via mutação pontual; mutante RelAH77A e via tratamento com o indutor hidroxamato de arginina) em meio rico. A primeira etapa selecionou 40 moléculas capazes de resgatar o crescimento de células tratadas com arginina-hidroxamato, porém apenas uma, salicilanilida, foi capaz de também resgatar o crescimento da cepa RelAH77A. Todavia, apesar de ser capaz de acelerar o crescimento de B. subtilis esse efeito é limitado. Diversos análogos de salicilanilida foram testados, porém não apresentaram efeito superior a salicilanilida para a reversão do fenótipo de crescimento lento de B. subtilis. Em adição, a droga não foi capaz de aumentar a sensibilidade dos organismos a diversos antibióticos testados, e aparentemente é incapaz de alterar os níveis internos de (p)ppGpp, porém é capaz de causar alterações nos níveis de ATP. Logo, acredita-se que o efeito observado para o crescimento das células seja devido a efeitos indiretos, possivelmente envolvendo alteração de outros nucleotídeos fosforilados. (AU)

• Processo FAPESP: 14/26528-4 - Estudos da resposta estringente de B.subtilis e busca por pequenas moléculas moduladoras de RelA
• Beneficiário: André Arashiro Pulschen
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto