Estudo computacional do mecanismo de conversão de ATP a AMP-cíclico catalisada pelo Fator de Edema do Antraz

Resumo

O Fator de Edema (FE) é uma das três principais toxinas envolvidas na perturbação das funções celulares que resulta da infecção do organismo hóspede pelo Antraz. O FE é uma das enzimas que catalisam a produção de AMP-cíclico (AMPc), a partir de ATP, conhecidas como Adenilciclases. Em eucariotos, o AMPc é uma das principais moléculas sinalizadoras, e a infecção pelo FE induz sua superprodução, levando à morte celular. Consistentemente com este mecanismo, defeitos no gene da FE causam reduções na virulência da bactéria do Antraz. Assim mesmo, outros patógenos, como o Bordetella petrussis, responsável pela Coqueluche, ou o Yersina pestis, causador da Peste Bubônica, também possuem fatores de edema similares.As Adenilciclases de mamíferos catalisam a mesma reação. No entanto, estas proteínas apresentam pouca homologia estrutural com o FE do Antraz. Há várias estruturas determinadas para o FE do Antraz, que permitem uma análise qualitativa de possíveis mecanismos reacionais. Por outro lado, estas mesmas estruturas são inconclusivas a respeito de aspectos fundamentais do mecanismo catalítico, como a conformação reativa do ATP, o número e modo de coordenação dos íons do sítio ativo, e a quais aminoácidos estão envolvidos diretamente na transferência de prótons ao longo da reação.O objetivo do projeto é propôr o mecanismo mais plausível para a reação, pela estimativa das superfícies de energia livre envolvidas em cada coordenada reacional proposta. Para isto, o estudo do mecanismo de reação se realizará usando simulações de mecânica quântica/clássica (QM/MM). Este trabalho será realizado no Instituto de Química da Unicamp sob a supervisão do Prof. Leandro Martínez. O Prof. Martínez tem experiência no estudo, por dinâmica molecular clássica com métodos convencionais e não-convencionais, de vários sistemas, em particular do Fator de Edema do Antraz. Em estudos anteriores foram estudados os efeitos do número de íons e das conformações dos substratos observados em estruturas cristalográficas na estabilidade do sítio ativo do FE e nos mecanismos de dissociação dos substratos do FE. Por outro lado, o candidato postulante tem experiência em simulações de dinâmica molecular Quântico/Clássica, obtidas em seu atual projeto de pós-doutorado no Grupo de Modelagem da Faculdade de Ciências Exatas e Naturais da Universidade de Buenos Aires, sob a supervisão dos Doutores Marcelo Martí e Dario Estrin.Desta forma, este projeto introduzirá no grupo do Prof. Martínez novas técnicas e, ao mesmo tempo, permitirá o estudo de um problema importante da biofísica do Antraz, no qual o supervisor tem experiência.