Revelando a biossíntese da guanitoxina, um organofosfato neurotóxico de ocorrência natural

Autor(es)

Stella de Lima Camargo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/STB)
• Data de defesa: 2020-05-08

Membros da banca

Marli de Fatima Fiore; Paul Frederick Long; Bradley Scott Moore; Daniela Barretto Barbosa Trivella

• Orientador: Marli de Fatima Fiore

Resumo

Sphaerospermopsis torques-reginae é uma espécie planctônica de cianobactéria de água doce com ampla distribuição em ambientes aquáticos brasileiros. Sabe-se que algumas linhagens desta espécie produzem o organofosforado neurotóxico guanitoxina (GNT), bem como espumigina e a anabaenopeptina, ambos inibidores da protease. GNT é um potente inibidor irreversível da enzima acetilcolinesterase, atuando em células nervosas periféricas de mamíferos. Embora GNT seja conhecido há décadas, os genes que codificam sua via biossintética são desconhecidos. O sequenciamento e montagem do genoma da cianobactéria S. torques-reginae ITEP-024 de tamanho 5,2 Mbp, nos permitiu identificar um agrupamento gênico de 12,5 kbp potencialmente envolvido na produção de GNT. Para validar nosso achado genômico a maioria das enzimas biossintéticas foram superexpressadas, purificadas e caracterizadas in vitro, confirmando o agrupamento gênico proposto. Além disso, um vetor foi desenvolvido com os dois primeiros genes biossintéticos com o objetivo de produzir o intermediário enduracididina, um raro aminoácido. A combinação de experimentos in vivo e in vitro validou com sucesso nosso agrupamento gênico. Usando nossos resultados, mostramos que esse agrupamento gênico foi expresso ativamente em um dos maiores locais do mundo de florações de cianobactérias, o Lago Erie, Toledo, EUA. Isso sugere que essa potente neurotoxina, guanitoxina, pode estar em reservatórios de água potável em todo o mundo, usados para abastecimento público. O preocupante é que a guanitoxina é frequentemente negligenciada e raramente testada em reservatórios, apesar do perigo que representa. Este estudo contribuiu para a caracterização da via biossintética da GNT, podendo gerar uma patente que permita o desenvolvimento de métodos rápidos e sensíveis para a detecção e monitoramento dessa toxina em águas doces utilizadas para abastecimento público. Além disso, este trabalho pode oferecer potencial para o desenvolvimento de novos medicamentos neurológicos (AU)

• Processo FAPESP: 17/06869-0 - Expressão heteróloga, purificação e caracterização de enzimas envolvidas na via biossintética da neurotoxina cianobacteriana anatoxina-a(s)
• Beneficiário: Stella de Lima Camargo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado