Superóxido dismutase e diidroorotato desidrogenase de Neospora caninum: potenciais alvos terapêuticos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Abreu Filho, Pericles Gama
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60141/tde-10112025-184822/
Resumo: A presente pesquisa focou em duas enzimas-chave de Neospora caninum (N. caninum), um parasita intracelular obrigatório do filo Apicomplexa que causa impactos veterinários e econômicos significativos. Nesse estudo as enzimas Dihidroorotato Desidrogenase (NcDHODH) e Superóxido Dismutase 2 (NcSOD2) de N. caninum foram caracterizadas. Ambas as enzimas são exploradas visando seu uso como potenciais alvos terapêuticos para a neosporose, uma doença para a qual atualmente não há tratamento específico. A NcDHODH, uma enzima crucial na biossíntese de pirimidinas, foi investigada utilizando uma abordagem integrada que combina análise in silico, modelagem por homologia, expressão heteróloga em E. coli e localização da proteína nativa no parasita. A modelagem por homologia, utilizando estruturas da DHODH de Plasmodium falciparum e Eimeria tenella, destacou semelhanças no barril catalítico, mas diferenças no domínio N-terminal, que é crítico para interações com inibidores. A NcDHODH foi expressa com sucesso em E. coli, purificada e utilizada para gerar anticorpos policlonais em camundongos. Esses anticorpos detectaram a NcDHODH nativa em taquizoítos de N. caninum, localizando-a no citoplasma e nas mitocôndrias, e identificaram duas bandas (~50 kDa e ~45 kDa) correspondentes a diferentes formas da enzima. Paralelamente, a NcSOD2, uma enzima antioxidante que converte ânions superóxido em oxigênio molecular e peróxido de hidrogênio, foi caracterizada molecularmente e alguns parâmetros bioquímicos investigados. A NcSOD2 foi clonada, expressa em E. coli e purificada, revelando quatro bandas distintas correspondentes às formas monomérica, dimérica, trimérica e tetramérica, confirmadas por espectrometria de massa. Anticorpos policlonais gerados em camundongos detectaram uma banda de ~32 kDa em extratos proteicos de taquizoítos de N. caninum, consistente com o peso molecular previsto, além de um dímero e uma forma clivada mitocondrial. Ensaios de imunofluorescência co-localizaram a NcSOD2 com as mitocôndrias nos taquizoítos. A caracterização bioquímica mostrou atividade enzimática ótima e estabilidade em pH 8,0 e 35°C, sem melhora significativa na presença dos íons testados. Juntos, esses estudos fornecem informações valiosas sobre os papéis estruturais e funcionais da NcDHODH e da NcSOD2 respectivamente em N. caninum, destacando seu potencial como alvos terapêuticos. Os resultados estabelecem as bases para pesquisas futuras, incluindo testes de inibidores e uma exploração mais aprofundada dos mecanismos redox e das defesas antioxidantes do parasita, abrindo caminho para o desenvolvimento de drogas anti-apicomplexas específicas para a espécie.
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A NcDHODH, uma enzima crucial na biossíntese de pirimidinas, foi investigada utilizando uma abordagem integrada que combina análise in silico, modelagem por homologia, expressão heteróloga em E. coli e localização da proteína nativa no parasita. A modelagem por homologia, utilizando estruturas da DHODH de Plasmodium falciparum e Eimeria tenella, destacou semelhanças no barril catalítico, mas diferenças no domínio N-terminal, que é crítico para interações com inibidores. A NcDHODH foi expressa com sucesso em E. coli, purificada e utilizada para gerar anticorpos policlonais em camundongos. Esses anticorpos detectaram a NcDHODH nativa em taquizoítos de N. caninum, localizando-a no citoplasma e nas mitocôndrias, e identificaram duas bandas (~50 kDa e ~45 kDa) correspondentes a diferentes formas da enzima. Paralelamente, a NcSOD2, uma enzima antioxidante que converte ânions superóxido em oxigênio molecular e peróxido de hidrogênio, foi caracterizada molecularmente e alguns parâmetros bioquímicos investigados. A NcSOD2 foi clonada, expressa em E. coli e purificada, revelando quatro bandas distintas correspondentes às formas monomérica, dimérica, trimérica e tetramérica, confirmadas por espectrometria de massa. Anticorpos policlonais gerados em camundongos detectaram uma banda de ~32 kDa em extratos proteicos de taquizoítos de N. caninum, consistente com o peso molecular previsto, além de um dímero e uma forma clivada mitocondrial. Ensaios de imunofluorescência co-localizaram a NcSOD2 com as mitocôndrias nos taquizoítos. A caracterização bioquímica mostrou atividade enzimática ótima e estabilidade em pH 8,0 e 35°C, sem melhora significativa na presença dos íons testados. Juntos, esses estudos fornecem informações valiosas sobre os papéis estruturais e funcionais da NcDHODH e da NcSOD2 respectivamente em N. caninum, destacando seu potencial como alvos terapêuticos. Os resultados estabelecem as bases para pesquisas futuras, incluindo testes de inibidores e uma exploração mais aprofundada dos mecanismos redox e das defesas antioxidantes do parasita, abrindo caminho para o desenvolvimento de drogas anti-apicomplexas específicas para a espécie.The current research aimed at the characterization of two key enzymes of Neospora caninum (N. caninum), an obligate intracellular parasite of the phylum Apicomplexa that causes significant veterinary and economic impacts. In this study, the enzymes Dihydroorotate Dehydrogenase (NcDHODH) and Superoxide Dismutase 2 (NcSOD2) of N. caninum were characterized. Both enzymes were explored to use in the future as potential therapeutic targets for neosporosis, a disease for which there is currently no specific treatment. NcDHODH, a crucial enzyme in pyrimidine biosynthesis, was investigated using an integrated approach combining in silico analysis, homology modeling, heterologous expression in E. coli, and and protein of the native protein in the parasite. Homology modeling, using structures of DHODH from Plasmodium falciparum and Eimeria tenella, highlighted similarities in the catalytic barrel but differences in the N-terminal domain, a critical region for interactions with inhibitors. NcDHODH was successfully expressed in E. coli, purified, and used to generate polyclonal antibodies in mice. These antibodies detected native NcDHODH in N. caninum tachyzoites, localizing it in the cytoplasm and mitochondria, and identified two bands (~50 kDa and ~45 kDa) corresponding to different forms of the enzyme. In parallel, NcSOD2, an antioxidant enzyme that converts superoxide anions into molecular oxygen and hydrogen peroxide, was molecularly characterized, and some biochemical parameters were investigated. NcSOD2 was cloned, expressed in E. coli, and purified, revealing four distinct bands corresponding to monomeric, dimeric, trimeric, and tetrameric forms, confirmed by mass spectrometry. Polyclonal antibodies generated in mice detected a ~32 kDa band in protein extracts of N. caninum tachyzoites, consistent with the predicted molecular weight, as well as a dimer and a cleaved mitochondrial form. Immunofluorescence assays co-localized NcSOD2 with mitochondria in tachyzoites. Biochemical characterization showed optimal enzymatic activity and stability at pH 8.0 and 35°C, with no significant activity increase in the presence of the tested ions. Together, these studies provide further information into the structural and functional roles of NcDHODH and NcSOD2 respectively in N. caninum, highlighting their potential as therapeutic targets. The results open perspectives for future research, including tests of new inhibitors, further exploration of redox mechanisms and antioxidant defenses of the parasite, paving the way for the development of species-specific anti-apicomplexan drugs.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPNatsui, Ana Patricia YatsudaAbreu Filho, Pericles Gama2025-06-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60141/tde-10112025-184822/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2026-04-09T13:12:05Zoai:teses.usp.br:tde-10112025-184822Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-04-09T13:12:05Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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