Avaliação de moléculas bioativas como inibidores do sistema antioxidante de peroxirredoxinas 2-Cys típicas (AhpC) em bactérias

Autor(es)

Melina Cardoso dos Santos

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Vicente. 2021-04-07.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Instituto de Biociências. São Vicente
• Data de defesa: 2021-03-03
• Orientador: Marcos Antonio de Oliveira

Resumo

O aumento da resistência aos antibióticos por microrganismos tem crescido vertiginosamente e especialistas têm alertado quanto à rápida ineficácia dos medicamentos frente a linhagens de bactérias super-resistentes. A resistência de bactérias aos antibióticos pode estar diretamente relacionada ao estresse oxidativo, pois antibióticos distintos possuem a capacidade convergente de produzir espécies reativas de oxigênio, que causam danos às macromoléculas, em especial ao DNA, acentuando as taxas de mutação o que pode contribuir para o aparecimento de linhagens super-resistentes. Espécies reativas de oxigênio e nitrogênio também são produzidas pelo sistema imunológico de hospedeiros para combater patógenos e estudos indicam que a inibição da expressão de enzimas antioxidantes de patógenos é capaz de gerar um aumento intracelular significativo dessas espécies, o que interfere de forma substancial na sua sobrevivência. Recentemente foi demonstrado que um composto natural denominado adenantina (Adn) é capaz de inibir a atividade peroxidásica de peroxirredoxinas (Prx) 2-Cys típicas de humanos (PrxI e PrxII), resultando na mortalidade de células tumorais, mas apresentando baixa toxicidade para células normais. As Prx 2-Cys são capazes de decompor hidroperóxidos utilizando um resíduo de cisteína (CysP) e sua a alta reatividade sobre diferentes tipos de hidroperóxido é alcançada por interações com os resíduos de Thr/Ser e Arg, absolutamente conservados entre as Prx 2-Cys. Em conjunto, CysP, Thr/Ser e Arg, recebem o nome de tríade catalítica (TC). As Prx 2-Cys típicas também estão presentes em bactérias e são denominadas de AhpCs, sendo consideradas como uma das frentes de defesa oxidativas fundamentais para o patógeno. Em projeto anterior, avaliamos os efeitos da presença do resíduo de Thr ou Ser na TC de duas Prx-2 Cys típicas de levedura sobre a atividade inibitória de Adn. Demonstramos então que Adn possui maior afinidade por enzimas contendo Ser na TC e que a presença da Ser nesta posição existe essencialmente em procariotos, sobretudo em bactérias. No presente estudo, dando continuidade a este trabalho, verificamos que AhpCs contendo uma Ser na TC são mais resistentes à superoxidação e apresentariam ainda uma atividade de holdase em situações de estresse térmico mais acentuada do que AhpCs contendo uma Thr nessa posição. Uma vez que o estresse oxidativo e térmico são barreiras impostas à infecção por bactérias pelo organismo hospedeiro, a inibição desse sistema de defesa poderia constituir uma estratégia de importância no combate a esses patógenos. Nesse sentido, avaliamos a capacidade inibitória de Adn sobre AhpCs e verificamos que Adn apresenta maior afinidade por AhpC de Escherichia coli (EcAhpC), independente da presença de Thr ou Ser na TC (EcAhpCWT e EcAhpCT44S) do que para as isoformas de humanos, apresentando um valor de IC50 ≈ 5 e 50 vezes inferior do que para PrxI e PrxII, respectivamente. Adicionalmente, observamos que Adn também inibiu a atividade de Trx de E. coli (EcTrx1) com maior eficiência que a Trx de humanos. Verificamos ainda que Adn mostrou-se tóxica para bactérias Gram-positivas, apresentando valores de IC50 na faixa de 110-140µM, e para Gram-negativa (E. coli) quando tratadas com polimixina B nonapeptídeo (PMBN). Uma vez que PMBN também apresenta atividade antibiótica, sua utilização em associação com Adn pode representar uma potencial nova terapia antimicrobiana. Adicionalmente, realizamos uma triagem de compostos naturais oriundos da biota florística do Estado de São Paulo e identificamos uma molécula capaz de inibir a atividade peroxidásica de EcAhpC com eficiência semelhante à Adn, além de inibir também EcTrx1 com menor eficiência. Este composto representa o primeiro inibidor de Prx da classe das lactonas sesquiterpênicas, além de ser também o primeiro inibidor proveniente da biodiversidade brasileira. Por fim caracterizamos uma nova tiól proteína de X. fastidiosa e demonstramos que ela é capaz de proteger as células bacterianas contra o cianeto e o estresse oxidativo gerado por H2O2. Coletivamente os resultados obtidos neste trabalho contribuem para a descoberta de novas abordagens de combate a bactérias patogênicas. (AU)

• Processo FAPESP: 17/06263-4 - Avaliação de moléculas bioativas como inibidores do sistema antioxidante de peroxirredoxinas 2-Cys típicas (AhpC) em bactérias
• Beneficiário: Melina Cardoso dos Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado