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Estudo bioquímico, biofísico e estrutural de um complexo de enzimas Mur do operon de Bordetella pertussis

Processo: 20/01286-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de junho de 2020
Vigência (Término): 31 de julho de 2022
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Bioquímica de Microorganismos
Pesquisador responsável:Andrea Dessen de Souza e Silva
Beneficiário:Karina Tamie Shirakawa
Instituição-sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Microbiologia   Bordetella pertussis   Enzimas   Óperon   Biossíntese   Peptidoglicano

Resumo

O Peptidoglicano (PG) é um dos principais componentes da parede celular bacteriana, sendo responsável por manter a forma e a integridade da célula. Como componente essencial para a sobrevivência bacteriana e encontrada apenas em organismos procarióticos, a biossíntese do PG tem sido amplamente explorada para o desenvolvimento de antibióticos, mesmo diante da crise global causada pelo aumento da resistência aos antibióticos. A biossíntese do PG é um processo dinâmico e altamente complexo mediado por um grupo de proteínas localizadas em diferentes partes da célula. As ligases Mur (MurC, MurD, MurE e MurF) são enzimas citoplasmáticas que, juntamente com MurG (proteína associada à membrana) e MraY (proteína de membrana), são responsáveis pela síntese dos precursores do PG. Essas proteínas foram extensivamente estudadas e caracterizadas individualmente, e, mesmo que, inibidores foram encontrados para elas in vitro, eles não demonstram atividade intracelular antibacteriana concreta. Uma hipótese seria que as ligases Mur formam um mega-complexo que poderia facilitar a formação da subunidade do PG e, de alguma forma, poderia mascarar os locais ativos das proteínas. Diferentes grupos de pesquisa demonstraram que as proteínas citoplasmáticas da biossíntese do PG podem identificar umas às outras e, recentemente, nosso grupo de pesquisa identificou que as ligases Mur de Streptococcus pneumoniae podem interagir fortemente como complexos binários. No entanto, até o momento, o complexo dessas proteínas não foi relatado. Em nossos ensaios preliminares, conseguimos expressar e purificar pelo menos três ligases Mur em conjunto com MurG, mostrando resultados promissores para a caracterização de um complexo das enzimas Mur, essencial para a biossíntese do PG, usando uma técnica inovadora: a expressão com o sistema de operon naturalmente encontrado em microrganismos. Técnicas bioquímicas e biofísicas serão utilizadas para analisar as interações das proteínas no complexo. Além disso, ensaios de cristalização e/ou microscopia eletrônica serão utilizados para caracterizar estruturalmente esse complexo. Os resultados deste projeto fornecerão informações mais detalhadas sobre a biossíntese do PG e as interações entre essas proteínas, auxiliando a indústria farmacêutica no desenvolvimento de medicamentos mais eficientes. (AU)