Bases estruturais e bioquímicas da interface dimérica essencial da enzima diadenilato ciclase CdaA de Staphylococcus aureus como um novo sítio alostérico de inibição

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Meneghello, Raphael
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Staphylococcus aureus; Allosteric site; c-di-AMP; Diadenilato ciclase; Diadenylate cyclase; Dimeric interface; Interface dimérica; Sítio alostérico
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-04012022-153913/

Todos os organismos usam segundos-mensageiros para desencadear cascatas de processos moleculares e responder adequadamente aos sinais do ambiente. Especialmente em bactérias, os segundos-mensageiros mais comuns são baseados em nucleotídeos, cAMP, (p)ppGpp e c-di-GMP. Recentemente, o monofosfato de adenosina dimérico cíclico, c-di-AMP, surgiu como um novo e único segundo- mensageiro essencial, especialmente em bactérias Gram-positivas, controlando diferentes processos fisiológicos como homeostase da parede celular, reparo do DNA, transporte e homeostase de íons, regulação da expressão gênica e metabolismo. Sintetizada a partir de duas moléculas de ATP, a maioria das bactérias codifica apenas uma enzima produtora de c-di-AMP, a CdaA, incluindo Staphylococcus aureus, um conhecido patógeno humano importante capaz de adquirir facilmente resistência a antibióticos. Isso coloca a CdaA como um potencial alvo molecular para o desenvolvimento de novos medicamentos. Mais recentemente, estudos estruturais da CdaA revelaram um dímero cataliticamente incompetente, em que os sítios de ligação ao ATP de cada protômero se encontram em direções opostas. Essa organização oligomérica é completamente diferente da competente diadenilato ciclase octamérica, DisA, a primeira enzima DAC estudada. Apesar dos avanços recentes, os mecanismos aprofundados da síntese de c-di-AMP, especialmente pela CdaA, são pouco conhecidos e até o momento, nenhum estudo anterior explorou seu potencial como um novo alvo molecular. Aqui, é mostrado um ensaio cristalográfico em larga escala com a CdaA de S. aureus (SaCdaA) em que foram identificados alguns sítios de interação, incluindo um bolsão na interface dimérica essencial. Estudos biofísicos revelaram que a ligação do ATP+Mn2+ induz uma mudança conformacional no β2-α3-loop presente na interface dimérica, possibilitando o encontro produtivo face-a-face de dois dímeros diferentes para a síntese de c-di-AMP. Ainda, resultados cinéticos mostram que a SaCdaA exibe uma atividade cooperativa e de inibição por substrato. Em conjunto, os resultados cristalográficos e biofísicos colocam a interface dimérica como um potencial sítio alostérico de inibição nunca explorado antes, e avançam no entendimento dos mecanismos de síntese do c-di-AMP, confirmando a CdaA como um interessante alvo molecular para o desenvolvimento de novos antibióticos e terapias até para as infecções causadas por cepas multirresistentes de S. aureus.