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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.42.2021.tde-04032022-142209
Documento
Autor
Nome completo
Marcelo de Cássio Barreto de Oliveira
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2021
Orientador
Banca examinadora
Fernandes, Andrea Balan (Presidente)
Carvalho, Cristiane Rodrigues Guzzo
Kipnis, Andre
Mercaldi, Gustavo Fernando
Título em português
Caracterização estrutural e funcional do transportador do tipo ABC de glutamina de Mycobacterium tuberculosis.
Palavras-chave em português
Mycobacterium tuberculosis
Estrutura de proteínas
Rv2563-Rv2564
Sistemas MacB
Transportadores ABC
Tuberculose
Resumo em português
A tuberculose consiste na principal doença infecciosa mundial, sendo responsável por milhares de óbitos. Causada pelo bacilo Mycobacterium tuberculosis (MTB), apresenta-se como uma doença de difícil diagnóstico e limitadas opções de tratamento. Os transportadores ABC, do inglês ATP-Binding Cassette, representam a principal classe de proteínas transportadoras em MTB, e embora sejam altamente relevantes no processo de resistência às drogas e sobrevivência no macrófago, pouco se sabe sobre a função específica destes. A função da maioria dos sistemas descritos ou sua essencialidade durante a infecção, tem sido atribuída por abordagens genômicas ou proteômicas com funções putativas. Desde a primeira revisão sobre o tema, em 2000, os estudos mais específicos de tais transportadores têm revelado uma enorme diversidade funcional e estrutural, aumentando o interesse na área. Entre esses sistemas, destaca-se o alvo de estudo deste trabalho, o transportador Rv2563-Rv2564, cuja função putativa ainda não é conhecida. Baseados em análises de bioinformática identificamos que o transportador apresenta domínios e caracteristísticas estruturais de transportadores da superfamília MacB, cujos principais representantes estão relacionados ao efluxo de drogas e reciclagem de componentes da membrana, e que juntamente com outro transportador de M. tuberculosis (Rv0072-Rv0073), com o qual compartilha alta similaridade sequencial/estrutural, estão presentes somente em bactérias do complexo M. tuberculosis, indicando que pode haver duplicidade de funções. A partir de diferentes construções, foram obtidos os domínios periplasmáticos da permease Rv2563 (Rv2563per), a permease completa e o domínio de ligação ao ATP (ATPase). Embora não tenhamos conseguido obter o complexo de forma estável, foram obtidos cristais da permease que difrataram a 4.95 Å de resolução. A região periplasmática da proteína de membrana Rv2563 foi caracterizada em ensaios de dicroísmo circular e utilizada para a obtenção de anticorpos em camundongos C57BL/6. Ensaios de Western blot, pull-down, espectrometria de massas e RT-PCR, revelaram que o transportador é transcrito de forma constitutiva nas condições analisadas e não sofreu regulação pela presença de antibióticos no meio de cultivo. Os dados sugerem que sua participação pode estar relacionada à condições de estresse celular. O conjunto de dados obtidos neste trabalho consiste na primeira compilação de estudos sobre este transportador que pode ser um excelente alvo para desenvolvimentos de novos fármacos, testes diagnósticos e imunógenos.
Título em inglês
Structural and functional characterization of ABC transporter of glutamine from Mycobacterium tuberculosis.
Palavras-chave em inglês
Mycobacterium tuberculosis; Tuberculosis; ABC Transporters; MacB Superfamily; Rv2563-Rv2564; Protein structure.
Resumo em inglês
Tuberculosis is the main infectious disease worldwide, being responsible for thousands of deaths. Caused by the Mycobacterium tuberculosis bacillus (MTB), it is a disease that is difficult to diagnose and has limited treatment options. ABC transporters, ATP-Binding Cassette, represent the main class of transport proteins in MTB, and although they are highly relevant in the process of drug resistance and survival in the macrophage, little is known about their specific function. The function of most of the systems described, or their essentiality during infection, has been attributed by genomic or proteomic approaches with putative functions. Since the first review on the subject, in 2000, more specific studies of such transporters have revealed an enormous functional and structural diversity, increasing interest in the area. Among these systems, the study target of this work stands out, the Rv2563-Rv2564 transporter, whose putative function is not yet known. Based on bioinformatics analysis, we identified that the transporter presents domains and structural characteristics of transporters from the MacB superfamily, whose main representatives are related to drug efflux and recycling of membrane components, and that together with another M. tuberculosis transporter (Rv0072-Rv0073), with which it shares high sequential/structural similarity, are present only in M. tuberculosis complex bacteria, indicating that there may be duplication of functions. From different constructs, the periplasmic domains of the permease Rv2563 (Rv2563per), the complete permease and the ATP binding domain (ATPase) were obtained. Although we were unable to stably obtain the complex, permease crystals were obtained which diffracted at 4.95 Å resolution. The periplasmic region of the membrane protein Rv2563 was characterized in circular dichroism assays and used to obtain antibodies in C57BL/6 mice. Western blot, pull-down, mass spectrometry and RT-PCR assays, revealed that the transporter is constitutively transcribed under the conditions analyzed and was not regulated by the presence of antibiotics in the culture medium. Data suggest that their participation may be related to cellular stress conditions. The data set obtained in this work consists of the first compilation of studies on this transporter that can be an excellent target for the development of new drugs, diagnostic tests, and immunogens.
 
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Data de Publicação
2022-12-02
 
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