Exploração da maquinaria de formação da parede celular bacteriana para o desenvolvimento de novos antibióticos

Resumo

Os antibióticos têm sido usados para tratar doenças infecciosas há décadas e, sem dúvida, são as drogas mais bem-sucedidas desenvolvidas na história. No entanto, o amplo uso e o uso indevido desses medicamentos selecionaram organismos multirresistentes, permitindo que as bactérias se proliferassem mesmo em sua presença. Além disso, muitos elementos de resistência estão se disseminando facilmente entre diferentes cepas bacterianas, aumentando o espectro das pandemias mundiais (Payne et al., 2007; Wright, 2007). O screening de novas bibliotecas de produtos naturais agora está sendo incentivado como um meio para identificar novas moléculas antibacterianas (Lewis 2012). Desta maneira, no primeiro ano do meu doutorado eu triei bibliotecas de produtos naturais disponíveis no LNBio, algumas das quais continham compostos da biodiversidade brasileira. Eu realizei whole-cell screenings com dois organismos, um Gram-positivo e Gram-negativo, e consegui identificar vários "hits", incluindo extratos, frações semi-purificadas, bem como moléculas purificadas que bloqueiam o crescimento celular bacteriano. Muitos destes hits estão sendo agora purificados no LNBio, e um dos objetivos do meu projeto BEPE é caracterizar o mecanismo de ação e espectro de atividade destes hits contra bactérias patogênicas. Um segundo objetivo do meu projeto BEPE envolve o estudo de novos alvos de antibióticos dentro da maquinaria da biossíntese de parede celular bacteriana. Os agentes antibacterianos que agem na parede celular bacteriana foram utilizados efetivamente nos últimos 75 anos (Bush, 2012) e incluem alguns dos agentes mais utilizados na prática clínica, incluindo ²-lactâmicos e glicopeptídeos. Assim, apesar do problema de resistência a algumas dessas moléculas, a parede celular bacteriana continua a ser um alvo excepcional para o desenvolvimento inovador de inibidores. Recentemente nosso grupo caracterizou pela primeira vez, estruturalmente e funcionalmente, um complexo entre dois componentes da maquinaria de biossíntese da parede celular de Helicobacter pylori, PBP2 e MreC (Contreras et al., 2017, Nature Commun.). A interação entre estas duas proteínas representa um alvo totalmente novo para o desenvolvimento de novos antibióticos, e a exploração deste complexo em outros patógenos humanos, como Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa, é um desafio. Minha orientadora, Drª Andréa Dessen é recipiente do programa São Paulo Excellence Chairs (SPEC) e desta maneira, dirige dois laboratórios, um em Campinas e outro em Grenoble, na França, e apesar do fato de que o trabalho PBP2: MreC foi feito em parceria entre os dois grupos, a parte estrutural do trabalho foi realizado em Grenoble. Assim, eu gostaria de aproveitar a oportunidade de uma bolsa BEPE no IBS em Grenoble, a fim de também aprender o aspecto da biologia estrutural deste trabalho. No IBS, terei o apoio não só da equipe de pesquisa da Drª. Dessen, que tem ampla experiência em biologia estrutural e bioquímica, mas também vou interagir com o grupo do Dr. Ina Attree no Instituto de Biotecnologia de Grenoble. O grupo do Dr. Attree é experiente em microbiologia e genética de bactérias patogênicas humanas, como P. aeruginosa, assim como em microscopia de fluorescência, atividade de antibióticos e ensaios com células eucarióticas. Sendo assim, este estágio no exterior me dará uma oportunidade única para expandir meu conhecimento de técnicas bioquímicas, biofísicas e microbiológicas, bem como para validar meus "hits" identificados como possíveis novos inibidores do crescimento e da divisão bacteriana.