Estudos estruturais de enzimas envolvidas com ciclizações em vias de biossíntese de antibióticos. - Paiva, Fernanda Cristina Rodrigues de (2020)
Os produtos naturais são uma fonte de compostos bioativos utilizados pelo homem para o tratamento de diversas doenças. Apesar do campo da química biológica ter avançado consideravelmente no entendimento de como a natureza produz vários desses compostos, ainda há muitos eventos pouco compreendidos. Atualmente esse campo de pesquisa tem ganhado a atenção da comunidade científica devido ao crescente interesse no entendimento das enzimas relacionadas com a biossíntese de produtos naturais e, também, devido a sua aplicabilidade em programas de biologia sintética para a produção de novos compostos. A formação de anéis heterocíclicos em produtos naturais é um dos eventos em que os mecanismos moleculares não são claramente conhecidos. O objetivo deste trabalho é caracterizar estruturalmente diferentes enzimas responsáveis pela biossíntese de anéis heterocíclicos por cristalografia de raios-X. Um aspecto interessante e único da biossíntese de poliéteres ionóforos é a formação de anéis centrais aparentemente formados por um mecanismo utilizando Diels-alderases. Já para os anéis benzoxazóis, uma ligase dependente de ATP e uma amidohidrolase parecem estar envolvidas na formação do anel. A enzima AjiA1 que participa na formação de um anel benzoxazol e as proteínas ciclases Tmn9 e Tsn15 responsáveis pela formação de anéis em poliéteres ionóforos tetronatos são estudadas neste trabalho. As análises estruturais da enzima AjiA1 indicam que essa enzima possui um conjunto de movimentos completamente novo durante o ciclo catalítico nos membros das AFEs (Adenylate-Forming Enzymes). A alternância de domínio não deve ocorrer nessa enzima, já que ela apresenta um evento de troca de domínio envolvendo uma alça C-terminal longa (loop swapping) que restringe o domínio C-terminal e bloqueia a enzima em uma única conformação. A estrutura de Tsn15 em complexo com seu intermediário de reação e a estrutura da enzima Tmn9 em complexo com seu cofator FAD foram determinadas. Tsn15 e Tmn9 são estruturalmente homólogas às ciclases conhecidas como Diels-alderases. Apesar das reações Diels-Alder ocorrerem espontaneamente em água, nossos estudos evidenciam que a presença da enzima favorece a ocorrência da ciclização, permitindo que o substrato adquira uma posição favorável para a ocorrência da reação. A descrição dessas enzimas e as análises realizadas neste trabalho representam um avanço significativo no entendimento da biossíntese de diferentes produtos naturais.