O importante papel da dinâmica conformacional na atividade catalítica de β-lactamases

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Detalhes
  • Tipo de apresentação: Resumo Pôster
  • Eixo temático: Profissional
  • Palavras chaves: dinâmica molecular; Dinâmica Conformacional; catalise enzimática;
  • 1 Universidade Estadual de Campinas
  • 2 Universidade Federal do Triângulo Mineiro

O importante papel da dinâmica conformacional na atividade catalítica de β-lactamases

Luiz de Martino Costa

Universidade Estadual de Campinas

Resumo

Hospitais lotados, isolamento social e uma corrida contra o tempo para a
descoberta de uma vacina ou tratamento eficiente, estamos enfrentando o maior
desafio de saúde do nosso tempo com a pandemia da COVID-19 ou Síndrome
Respiratória Aguda. Neste contexto, um tópico de extrema relevância e com
consequências a curto e longo prazo é a resistência bacteriana aos antibióticos.
Estima-se que em 2014, bactérias multirresistentes tenham acarretado cerca de 700 mil mortes e projeções apontam para cerca de 10 milhões de mortes/ano em 2050. Devido ao seu amplo espectro de atividade, poucos efeitos colaterais e
farmacocinética favorável, os β-lactâmicos são os fármacos de escolha no tratamento de infecções bacterianas. A resistência aos β-lactâmicos pode ocorrer por diferentes mecanismos, onde o principal é a produção de enzimas β-lactamases, classificadas de acordo com sua sequência e mecanismo em classes de A a D. As β-lactamases pertencentes à Classe-D (OXAs), mais especificamente as enzimas pertencentes à subclasse “Carbapenem Hydrolyzing Class-D β-lactamases”, ganharam destaque nos últimos anos, já que representam o principal mecanismo de resistência do patógeno multirresistente Acinetobacter baumannii a carbapenêmicos, conhecidos como antibióticos de “último recurso”. Trabalhos realizados com as subclasses CHDL OXA-23, OXA-24/40 e OXA-143 mostram que o aumento da flexibilidade leva a uma melhora substancial na eficiência catalítica dessas enzimas contra todos os β-lactâmicos (penicilinas, oxacilinas, cefalosporinas e carbapenêmicos). Neste contexto, o presente trabalho investigou a influência da dinâmica na eficiência catalítica das OXAs pertencentes à subfamília OXA-143, através da OXA-499, cuja identidade de sequência é de 93 % com a OXA-143. Os parâmetros cinéticos, obtidos via UV-Vis e ITC, mostram que a OXA-499 é cataliticamente menos eficiente que a OXA-143 contra todos os β-lactâmicos testados, exceto contra ampicilina. Os dados de dinâmica molecular, foram obtidos após uma simulação de 400 ns com passo de 2 ps no software GROMACS 5.1.4 e utilizando o campo de força GROMOS 54a7. Os valores de RMSF mostram que tanto a OXA-143 quanto a OXA-499 apresentam maior flexibilidade nos loops; entretanto a OXA-143 possui, de forma geral, uma maior flexibilidade do que a OXA-499. Consequentemente, nossos dados apontam que a dinâmica tem um papel fundamental na eficiência catalítica das carbapenemase pertencentes à subfamília OXA-143.

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Autor

Denize C. Favaro

Oi Renan, tudo bem?? 

Obrigada pelo interesse no trabalho. 

Embora nem sempre a dinâmica seja o fator fundamental, existem muitos trabalhos mostrando que a flexibilidade da enzima pode ser fundamental para a acomodação e posicionamento do substrato. Essa flexibilidade não se restringe ao sítio ativo, mas pode se extender a regiões bastante distintas da proteína. Em nosso caso, especialmente com algumas variantes, temos visualizado que um aumento na flexibilidade em regiões de loops que dão "acesso" ao sítio ativo levam a um aumento da eficiência catalítica. Entrentanto, existem casos em que esse aumneto na flexibiidade induz uma diminuição brusca na estabilidade térmica, por exemplo, levando a uma diminuição da eficiência.. 

Espero ter respondido sua pergunta, mas podemos conversar mais sobre o assunto.

 

Abrs.

D.

Renan Vidal Viesser

Obrigado, Denize! Respondeu sim, achei muito interessante como a dinâmica molecular pode fornecer informações sobre atividade da proteína. Parabéns pelo trabalho! Abraço

Victor Antunes

Parabéns pela apresentação Luiz!

Autor

Luiz de Martino Costa

Olá! Boa tarde!

Esse trabalho é complementar com o do colaborador Rafael Rospendowski (vai fazer a comunicação oral hoje), no qual se faz a comparação da atividade catalítica entre a OXA-143 e a OXA-499. No trabalho dele foram obtidos os dados experimentais, incluindo os derivados de RMN. O que apresentei aqui foi um comparativo entre as enzimas usando apenas a dinâmica molecular, pensando em como esse dado computacional se relaciona com os dados experimentais obtidos por ele. Peço desculpa se não ficou muito claro, mas se tiver mais dúvidas é só responder!

Obrigado por perguntar,

Luiz

Sonia Maria Cabral de Menezes

obrigada

Autor

Rafael Rospendowski

Olá Suedson, 

Realmente variar as temperaturas para aquisição de dados é interessante, porém não foi realizado ainda...

No caso do ITC, realmente é completamente pertinente, mas no caso do CD, talvez apenas com o desenovelamento térmico já seria suficiente para inferir essa informação sobre sua estrutura secundária, já que o Tm obtido da OXA-499 foi de por volta de 48,9 °C, e que as variações na estrutura secundária da enzima ocorram apenas muito próximo dessa faixa. 

 

SUEDSON RODRIGUES

Compreendido!

obg.