AhpC de Escherichia coli: Substratos orgânicos, inibidores e determinação da estrutura cristalográfica visando aplicações no combate a bactérias patogênicas

Resumo

O aumento global de linhagens bacterianas resistentes a múltiplas drogas (MDR) representam uma séria ameaça à saúde pública, devido aos custos elevados de tratamento e à alta letalidade associada. Estudos recentes destacam que diferentes classes de antibióticos, embora tenham alvos biológicos distintos, compartilham um mecanismo comum de erradicação de patógenos, envolvendo a geração de espécies reativas de oxigênio (EROs). As células de defesa de eucariotos superiores também produzem EROs e espécies reativas de nitrogênio (ERNs) durante a explosão oxidativa/nitrosativa, uma defesa crucial contra organismos patogênicos. Entre as espécies formadas, os peróxidos são particularmente relevantes devido à capacidade de atravessar membranas biológicas e gerar espécies tóxicas, como o radical hidroxila. As enzimas antioxidantes, especialmente as peroxidases, desempenham um papel vital na sobrevivência de patógenos, tornando-as alvos significativos para a busca de inibidores. As peroxirredoxinas 2-Cys (2-Cys Prx) são proteínas homodiméricas cruciais, capazes de decompor peróxidos usando uma cisteína reativa (CP). Em bactérias, a isoforma AhpC é amplamente distribuída e abundante, desempenhando um papel essencial na virulência. Estudos recentes indicam que a deleção do gene ahpc reduz ou elimina a virulência em diversas espécies de bactérias patogênicas. Recentemente, dois compostos naturais de plantas foram identificados como inibidores de isoformas bacterianas, sugerindo a capacidade dessas enzimas em metabolizar substratos oxidantes orgânicos hidrofóbicos. Hidroperóxidos derivados de lipídeos de cadeia longa foram identificados como substratos com alta afinidade por AhpC de E. coli, promovendo a inativação por hiperoxidação do resíduo catalítico mesmo em quantidades diminutas. Os objetivos do projeto incluem a determinação das taxas de oxidação e hiperoxidação de EcAhpC, através de experimentos de cinética rápida e ensaios in vivo avaliando os efeitos da exposição a hidroperóxidos e sua combinação com antibióticos em linhagens de E. coli selvagens e mutantes. Além disso, busca-se avançar na compreensão da biologia molecular de EcAhpC através de abordagens de caracterização biofísica e cristalizações da enzima em diferentes estados REDOX e com ligantes. O projeto também explora compostos semi-sintéticos e endoperóxidos naturais como potenciais inibidores irreversíveis de EcAhpC. Os resultados esperados contribuirão para o entendimento da relação entre AhpC, resistência a antibióticos, substratos orgânicos biológicos e inibidores, oferecendo insights para o combate a infecções bacterianas. A pesquisa visa produzir manuscritos para publicação em periódicos internacionais e/ou solicitações de propriedade intelectual. (AU)