Caracterização bioquímica, biofísica e estudos inibitórios da enzima diidroorotato desidrogenase de Schistosoma mansoni - Costacurta, Juliana Serafim David (2014)
Muitas doenças parasitárias, consideradas negligenciadas devido à falta de investimentos para o desenvolvimento de novas estratégias de prevenção e tratamento por parte dos setores público e privado, constituem um grave problema de saúde pública mundial e um obstáculo ao desenvolvimento sócio-econômico de países pobres e emergentes. A esquistossomose, em especial, é uma parasitose causada por platelmintos trematódeos do gênero Schistosoma que afeta 78 países e aproximadamente 249 milhões de pessoas. No Brasil, o S. mansoni é o agente etiológico causador da esquistossomose, chega a atingir 19 estados e aproximadamente 6 milhões de indivíduos. Embora atualmente o fármaco praziquantel seja utilizado para o tratamento da esquistossomose, há a necessidade de busca por novas opções terapêuticas, uma vez que este possui eficácia restrita ao estágio adulto do parasita, efeitos colaterais que dificultam a adesão do paciente ao tratamento e, dada a massiva administração do medicamento, a resistência do parasita ao medicamento pode se tornar um sério problema de saúde pública. Dentro deste contexto, existe um grande interesse em buscar novos alvos macromoleculares e em particular investigar o potencial da enzima diidroorotato desidrogenase (DHODH) como possível alvo terapêutico para o desenvolvimento de terapias eficazes e seguras para o tratamento da esquistossomose. A enzima DHODH participa da quarta etapa enzimática da via de biossíntese de nucleotídeos pirimidínicos, e estudos recentes demonstram que a inibição específica desta enzima compromete a produção de nucleotídeos, e consequentemente a proliferação celular. Na verdade a enzima DHODH já é alvo validado para o tratamento de doenças como o câncer, a artrite reumatoide e doenças parasitárias como a malária. Como primeira etapa para a avaliação do potencial terapêutico da enzima DHODH no tratamento da esquistossomose, este projeto propõe a caracterização bioquímica e biofísica da DHODH de Schistosoma mansoni, bem como a identificação de inibidores para esta enzima. Os resultados obtidos até o presente momento consistem no desenvolvimento de um protocolo de expressão e purificação que permitiram a obtenção de proteína pura e com rendimento de 40 miligramas de proteína por litro de meio de cultura. Nossos estudos demonstraram que a proteína se mostra mais estável na presença de detergente, alta concentração de sal e glicerol. Ensaios de espalhamento dinâmico de luz realizados a partir de amostras de SmDHODH purificadas a partir da associação de cromatografia por afinidade com cromatografia por exclusão molecular foram utilizados para a caracterização de uma população homogênea de diâmetro aproximado de 90 Å. Ensaios de atividade enzimática e de inibição foram realizados para SmDHODH, como também para a proteína homóloga humana, HsDHODH, de forma a permitir estudos comparativos. Os resultados sugerem que o pH ótimo da reação para ambas as enzimas se encontra na faixa entre 8,0 e 8,5. O protocolo de caracterização cinética desenvolvido para estas enzimas permitiu a obtenção dos parâmetros KM e kcat, assim como dar início à realização de ensaios de inibição na presença de bancos de ligantes de origem sintética e natural. Os resultados cinéticos obtidos sugerem que a SmDHODH e a HsDHODH seguem o mecanismo ii Ping-Pong, de acordo com o que já foi descrito para as outras DHODHs, com os seguintes valores de KM e kcat: KDHO= 174 ± 18 ?M; KQo= 159 ± 18 ?M; e kcat= 27 ± 1 s-1 para a SmDHODH e KDHO= 286 ± 31 ?M; KQo= 354 ± 38 ?M; e kcat= 78 ± 4 s-1 para a HsDHODH. Foram identificados compostos químicos com potencial inibitório na faixa de 794 ? 3 ?M a 19,1 ? 0,1 nM para a SmDHODH e de 33,9 ? 0,1 ?M a 37,2 ? 0,1 nM para a HsDHODH. Os resultados deste trabalho aliado aos estudos estruturais em desenvolvimento pelo nosso laboratório serão utilizados não só para a completa caracterização da enzima, mas também para o futuro planejamento de ligantes específicos baseados na estrutura e função protéica, como uma importante ferramenta no combate à esquistossomose.