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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.76.2020.tde-08052020-092357
Documento
Autor
Nombre completo
Andrew Albert de Oliveira
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2019
Director
Tribunal
Guido, Rafael Victório Carvalho (Presidente)
Camargo, Luis Eduardo Aranha
Dias, Marcio Vinícius Bertacine
Navarro, Marcos Vicente de Albuquerque Salles
Sairre, Mirela Ines de
Título en portugués
Estudos estruturais e descoberta de ligantes da enzima diidropteroato sintase de Xanthomonas albilineans para o combate da escaldadura das folhas
Palabras clave en portugués
Xanthomonas albilineans
DHPS
Escaldadura das folhas
Resumen en portugués
A bactéria gram-negativa Xanthomonas albilineans, invasora de xilema, é causadora de uma das principais doenças encontradas em culturas de cana-de-açúcar: a escaldadura das folhas. Atualmente, não é conhecido qualquer produto, químico ou biológico, que controle essa praga. Portanto, o grave panorama torna urgente o desenvolvimento de novas alternativas para o controle da fitodoença. Para tanto, foram traçadas estratégias da descoberta e desenvolvimento de novas moléculas bioativas através da Triagem Biológica, Química Medicinal e Biologia Estrutural. Foram testados os potenciais inibitórios de duas séries imidazólica, totalizando 41 compostos frente à cultura de X. albilineans, que resultaram em 11 compostos com potência intermediária no crescimento da bactéria. Em outra vertente, selecionamos dois alvos moleculares baseados em duas vias essenciais para o organismo: i. via dos folatos e ii. síntese de albicidina. A enzima diidropteroato sintase (XaDHPS) está relacionada à produção do tetrahidrofolato, enquanto a enzima benzoato coenzima A ligase (XaBCL), ligada ao fator de virulência. Com a enzima XaDHPS avanços significativos foram obtidos, dentre eles destacam-se: i. Purificação; ii. Cristalização; iii. Coleta de mais de 300 conjuntos de dados iv. Resolução da estrutura 3D inédita (na forma apoenzima e em complexos com substrato nativo e produto) e v. triagem, identificação, validação e detalhamento estrutural de fragmentos. No total foram elucidados os modos de ligação de 43 fragmentos moleculares em diferentes regiões proteica. Identificamos a presença de um sítio único, β1, bem como a caracterização de bolsões auxiliares e estados de transição na movimentação das alças catalíticas. A presença de compostos próximos facilita a ligação em uma nova molécula com poder inibitório da enzima XaDHPS. Os resultados deste trabalho permitirão que métodos de planejamento baseado na estrutura do alvo receptor (SBDD) e do fragmento (FBDD) possam ser aplicados para a construção e desenvolvimento de novos compostos bioativos como candidatos à agroquímicos para cultura de cana-de-açúcar. Ademais, o mapeamento desta enzima contribui para o desenvolvimento de novos agentes antimicrobianos no combate de doenças causadas por bactérias gram-negativa.
Título en inglés
Structural studies and ligand discovery of the enzyme dihydropteroate synthase from Xanthomonas albilineans for the leaf scald treatment
Palabras clave en inglés
Xanthomonas albilineans
DHPS
Leaf scald
Resumen en inglés
The gram-negative bacterium Xanthomonas albilineans causes one of the substantial diseases found in sugarcane crops: leaf scald. Currently, no chemical or biological product is known to control this plague. Therefore, this severe panorama raises the urgent need for developing new alternatives for pathogen control. Therefore, strategies were drawn for the discovery and development of new bioactive molecules through Phenotypic Screening, Medicinal Chemistry and Structural Biology. The inhibitory potentials of two imidazole series were assessed through bacterial growth analysis, totalizing 41 compounds, that resulted in 11 intermediate capacity inhibitors to stop the bacterium growth. Simultaneously, we have selected two molecular targets based on two X. albilineans essential pathways: i. Folate biosynthesis and ii. Synthesis of albicidin. The enzyme dihydropteroate synthase (XaDHPS) is related to the production of tetrahydrofolate, while the enzyme benzoate coenzyme A ligase (XaBCL) linked to the virulence factor. Over the enzyme XaDHPS, significant advances were obtained, among them: i. Purification; ii. Crystallisation; iii. Collection of more than 300 datasets iv. Resolution of the unpublished 3D structure (in the apoenzyme form and complexes with native substrate and product) and v. Screening, identification, validation and structural detailing of complexed fragments. In detail, the binding modes of 43 molecular fragments bound to diverse protein regions were elucidated. We recognised the presence of a single site, β1, as well as the characterisation of auxiliary pockets and transition states in the movement of the catalytic loops. The presence of nearby compounds facilitates binding into a new molecule with inhibitory potential against XaDHPS. The results of this work will allow planning methods based on the receptor target structure (SBDD) and the fragment (FBDD) to be applied for the construction and development of new bioactive compounds as agrochemicals candidates for sugarcane culture. In addition, the mapping of this enzyme contributes to the development of new antimicrobial agents in the fight against diseases caused by gram-negative bacteria.
 
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Fecha de Publicación
2020-05-13
 
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