Saúde

Estudo explora como as bactanãrias se tornam resistentes aos medicamentos
Suas descobertas, que foram relatadas recentemente na revista Nature Chemical Biology , ajudara£o na busca por inibidores que podem
Por Bill Snyder - 07/01/2022


Resumo gra¡fico. Crédito: DOI: 10.1038 / s41589-021-00936-x

Pesquisadores da Vanderbilt University e da University of Arizona revelaram mais sobre o funcionamento interno de um "motor molecular" de dois esta¡gios na membrana celular que permite que as bactanãrias se tornem resistentes aos medicamentos.

Suas descobertas, que foram relatadas recentemente na revista Nature Chemical Biology , ajudara£o na busca por inibidores que podem "desligar" a protea­na, chamada de transportador ABC. Eles também informam os esforços para bloquear a versão humana do transportador que permite que as células tumorais se tornem resistentes a  quimioterapia.

"Estamos juntando essa história com diferentes transportadores e fazendo a pergunta: como a natureza projetou esse motor molecular em particular?" disse Hassane Mchaourab, Ph.D. de Vanderbilt, autor cocorrespondente do artigo com Thomas Tomasiak, Ph.D., da Universidade do Arizona em Tucson.

Entender como funcionam os transportadores éessencial para desenvolver medicamentos para bloquea¡-los, disse ele.

La­der nacional no estudo da dina¢mica de protea­nas, Mchaourab éLouise B. McGavock Professora do Departamento de Fisiologia Molecular e Biofa­sica da Vanderbilt. Tomasiak, que obteve seu Ph.D. em Farmacologia na Vanderbilt em 2011, éprofessor assistente de Quí­mica e Bioquímica na Universidade do Arizona.

De acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doena§as dos Estados Unidos, bactanãrias e fungos resistentes a antibia³ticos infectam pelo menos 2,8 milhões de pessoas nos Estados Unidos a cada ano e são responsa¡veis ​​por mais de 35.000 mortes.

Um vea­culo prima¡rio para resistência éo exportador ABC de maºltiplas drogas (cassete de ligação de ATP) . Os exportadores de ABC usam a hidra³lise de ATP - a liberação de energia química armazenada em moléculas de ATP - para trafegar uma ampla variedade de moléculas atravanãs das membranas celulares.

A energia ATP fornece o poder para os exportadores ABC ligarem os produtos químicos ta³xicos e, em seguida, dar meia-volta e expulsa¡-los da canãlula. No caso de bactanãrias resistentes a antibia³ticos, no entanto, essa ta¡tica de sobrevivaªncia pode ser mortal para o hospedeiro humano que invadiram.

Em 2014, a equipe de Mchaourab, em colaboração com pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, usou uma técnica chamada espectroscopia de ressonância paramagnanãtica eletra´nica (EPR) para identificarmudanças não relatadas anteriormente na forma, ou conformação, do exportador ABC de uma bactanãria chamado Bacillus subtilis, pois interage com o ATP.

Eles propuseram que o poder de ATP, em uma sanãrie de etapas complexas, conduz a transição entre as conformações voltadas para dentro e para fora do exportador. Depois de ligar o antibia³tico, por exemplo, o exportador "da¡ meia-volta" para expulsar sua carga da canãlula.

Este movimento éconduzido pela transdução (conversão) de energia química em energia meca¢nica resultante da ligação assimanãtrica e sequencial de duas moléculas de ATP a diferentes partes do complexo de protea­nas (os cassetes de ligação de ATP). A ligação assimanãtrica, portanto, leva a  mudança conformacional.

Para provar sua teoria, os pesquisadores tiveram que capturar uma imagem da mudança conformacional. Então, eles se voltaram para outro recurso, a microscopia eletra´nica criogaªnica, que permite a medição de distâncias atômicas em temperaturas criogaªnicas, abaixo de 320 graus Fahrenheit negativos.

Os estudos crio-EM foram conduzidos no Pacific Northwest Center for Cryo-EM em Portland, Oregon. Em combinação com um manãtodo de espectroscopia EPR chamado DEER e simulação de dina¢mica molecular, os estudos revelaram pela primeira vez um ATP-carregado, voltado para dentro estrutura com duas moléculas de droga ligadas assimetricamente.

“Em 2014, tivemos evidaªncias indiretas”, disse Mchaourab. "Agora, com o crio-EM, podemos dizer:" Aqui nos detalhes ata´micos estãoo que estãoacontecendo. "

A conformação intermedia¡ria sugere que as drogas podem ser projetadas para evitar que o exportador de bactanãrias se vire e expulse o antibia³tico, "prendendo-o" em seu estado voltado para dentro, acrescentou.

 

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