Desenvolvimento de um inibidor peptídico potente e específico para toxina MazF

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Cezar, Luís Ricardo Pizzolato
• 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: Bacterial persistence; Inibidor peptídico de MazF; MazEF; MazF; Peptide inhibitor of MazF; Persistência bacteriana; Toxin antitoxin; Toxina antitoxina
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46131/tde-27052025-182442/

Antibióticos são agentes antimicrobianos que agem através de processos metabólicos ativos como a transcrição, a tradução e a síntese de parede celular. Dessa forma, microrganismos que temporariamente assumem um estado dormente, se tornam menos suscetíveis aos seus efeitos. Células apresentando tal fenótipo são denominadas persistentes. Apesar de diferentes vias levarem a esse estado, sistemas de toxina antitoxina (TA) são postulados como importante na mediação de persistência. TAs são abundantes no cromossomo de procariotos e dão origem a uma toxina com atividade metabólica inibitória e uma antitoxina cognata que a neutraliza sob condições basais. Através da ação de toxinas, microrganismos entram em um estado de baixa atividade metabólica e de maior resiliência a diversos tipos de estresse. Apesar de serem abundantes, certos TAs possuem efeitos mais proeminentes na fisiologia bacteriana, tal como o módulo mazEF. MazF é uma toxina com atividade ribonucleolítica que inibe o crescimento celular através de clivagem de mRNA, enquanto MazE é a antitoxina cognata que mantém MazF inativo por bloqueio de seu sítio catalítico. MazEF tem função de destaque em diversas bactérias, estando envolvido na formação de biofilme e conferindo maior aptidão celular perante várias situações de estresse, tais como infecções por fagos, antibióticos, temperaturas extremas e substâncias oxidativas. Através da técnica de phage display, descobrimos um inibidor peptídico potente e específico para a toxina MazF de E. coli, chamado aqui de P1. O peptídeo foi obtido através de síntese química e sua interação com MazF foi caracterizada por ensaios de cinética enzimática e calorimetria de titulação isotérmica (ITC). A nível molecular, a interação proteína-peptídeo foi verificada por ressonância nuclear magnética (RMN). Demonstramos que P1 é um inibidor competitivo de MazF. Através de extensa varredura da estrutura primária de P1, desenvolvemos análogos com maior solubilidade em meio aquoso e especificidade para MazF. P1 se mostrou funcional in vivo. Observamos que uma ativação determinística de MazF causa forte inibição metabólica com consequente aquisição de tolerância à antibióticos. P1 foi eficientemente capaz de impedir esse processo. Tal conjunto de dados indica que P1 pode ser considerado como uma excelente ferramenta de estudo de MazF in vivo e um possível agente regulador de persistência bacteriana.