Análise estrutural de enzimas chaves para biossíntese de gentamicina e sisomicina

Resumo

Os aminoglicosídeos ou aminociclitóis são moléculas que apresentam um núcleo central condensado com vários outros açúcares não usuais, como aminoaçúcares e deoxiaçúcares, que junto com os seus grupos funcionais são críticos para a sua atividade antibiótica, que está relacionada com a inibição da síntese protéica, devido a sua interação com a subunidade 30S do ribossomo bacteriano. Os antibióticos aminoglicosídeos são moléculas largamente utilizadas na medicina, apesar dos seus efeitos tóxicos, para o tratamento de doenças infecciosas. Da mesma forma que a maioria dos produtos naturais de origem microbiana, os aminoglicosídeos são produtos do metabolismo secundário de bactérias e os genes relacionados com sua biossíntese estão agrupados em cluster gênicos. Vários clusters gênicos para as rotas biossintéticas de aminoglicosídeos em diferentes organismos foram identificados e sequenciados. Porém, muito pouco tem sido feito com relação às enzimas correspondentes, principalmente aquelas relacionadas com a biossíntese de gentamicina, um dos aminoglicosídeos mais utilizados em terapia humana. Uma das características da gentamicina, que é um 4,6-DOS disubstituído, é a presença de dois aminoaçúcares denominados garosamina e purpurosamina. Outro aminoglicosídeo, que apresenta alta similaridade com a gentamicina é a sisomicina, na qual a única diferença é a presença de uma ligação etileno no grupo purpurosamina. Porém, apesar da importância desses aminoglicosídeos, e do conhecimento de suas rotas biossíntéticas, muito pouco é conhecido a respeito de suas enzimas, principalmente das estruturas cristalográficas. Isso acarreta uma limitação em explorar essas enzimas no uso biotecnológico na biossíntese combinatorial para produção de novos derivados de aminoglicosídeos. Assim neste projeto pretendemos, realizar o estudo estrutural de enzimas chaves na biossíntese de gentamicina e sisomicina que apresentam interesse biotecnológico e que não há qualquer informação a respeito de suas estruturas. Para isso genes referentes a estas enzimas serão clonados, as proteínas expressas e testes de cristalização serão efetuados. Pretende-se obter cristais e consequentemente realizar a resolução das estruturas cristalográficas. Paralelamente estudos funcionais de enzimas serão realizados por um dos nossos colaboradores da University of Cambridge - UK. Assim, combinando os resultados estruturais e funcionais de enzimas chaves na produção desses antibióticos esperamos estar contribuindo para o entendimento das rotas biossintéticas desses dois aminoglicosídeos e também estar revelando informações que podem ser úteis em processos biotecnológicos para produção de novos derivados de aminoglicosídeos com menor toxicidade. (AU)