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Jul 30, 2023

Biossíntese de ansamitocina P

Biologia das Comunicações volume 6, Número do artigo: 860 (2023) Citar este artigo 336 Acessos 1 Detalhes da Métrica Altmétrica Produtos naturais bioativos microbianos medeiam funções ecologicamente benéficas para

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 860 (2023) Citar este artigo

336 Acessos

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

Produtos naturais bioativos microbianos medeiam funções ecologicamente benéficas para as cepas produtoras e têm sido amplamente utilizados na clínica e na agricultura com alvos claramente definidos e mecanismos subjacentes. No entanto, os efeitos fisiológicos da sua biossíntese nas estirpes produtoras permanecem em grande parte desconhecidos. Descobriu-se que o antitumoral ansamitocina P-3 (AP-3), produzido por Actinosynnema pretiosum ATCC 31280, reprime o crescimento da cepa produtora em alta concentração e tem como alvo a proteína FtsZ envolvida na divisão celular. Trabalhos anteriores sugeriram a presença de alvos crípticos adicionais de AP-3 em ATCC 31280. Aqui usamos uma abordagem quimioproteômica com uma sonda de fotoafinidade derivada de AP-3 para traçar o perfil das interações de AP-3 em todo o proteoma. AP-3 exibe ligações específicas à aparentemente não relacionada desoxitimidina difosfato glicose-4,6-desidratase, aldeído desidrogenase e timidilato sintase dependente de flavina, que estão envolvidas na montagem da parede celular, no metabolismo central do carbono e na biossíntese de nucleotídeos, respectivamente. AP-3 funciona como um inibidor não competitivo de todas as três proteínas alvo acima, gerando estresse fisiológico na cepa produtora através da interferência em diversas vias metabólicas. A superexpressão dessas proteínas alvo aumenta a biomassa da cepa e aumenta acentuadamente os títulos de AP-3. Esta descoberta demonstra que a identificação e a engenharia de alvos crípticos de produtos naturais bioativos podem levar a uma compreensão profunda da fisiologia microbiana e a melhores títulos de produtos.

Micróbios, exemplificados por actinobactérias e fungos, são um rico repertório de produtos naturais com diversas estruturas e bioatividades, que são utilizados como agentes antibacterianos, antifúngicos, antitumorais, imunossupressores, redutores de colesterol e assim por diante1. Devido às amplas aplicações de produtos naturais microbianos na clínica e na agricultura, seus modos de ação e componentes celulares direcionados foram bem caracterizados em diversos patógenos e tecidos infectados. Por exemplo, a penicilina antibacteriana tem como alvo as transpeptidases, pertencentes às proteínas de ligação à penicilina (PBPs), e inibe a biossíntese do peptidoglicano nas bactérias2; O imunossupressor rapamicina liga-se à proteína de ligação ao FK506 humano FKBP12 e, subsequentemente, o complexo binário formado inibe a proteína alvo da rapamicina (TOR) para exercer o efeito imunossupressor3.

Curiosamente, devido ao desenvolvimento da tecnologia quimioproteómica utilizando sondas químicas derivadas de fármacos, foram identificadas mais proteínas de ligação a fármacos envolvidas em múltiplas vias fisiológicas, implicando funções biológicas adicionais de um fármaco designado4. Utilizando derivados β-lactâmicos sintéticos com diferentes substituições de cadeia lateral como sondas para marcação in vivo, Staub e Sieber identificaram não apenas os PBPs conhecidos, mas também alvos bacterianos não-PBP, incluindo o fator de virulência ClpP e uma β-lactamase relacionada à resistência5. Recentemente, Sun et al. identificaram o STAT3 como um novo alvo da rapamicina e sua supressão do crescimento tumoral, utilizando um análogo fotoativo da rapamicina6.

No entanto, os efeitos da produção de produtos naturais sobre os seus hospedeiros produtores têm sido pouco explorados. Os alvos celulares de alguns anti-infecciosos foram em grande parte deduzidos das proteínas alvo conhecidas nos patógenos, e os mecanismos de resistência correspondentes foram caracterizados nas cepas produtoras7. Como alvo da rifamicina antituberculose é a subunidade β da RNA polimerase bacteriana8, cuja contraparte com mutações de N447, D438 e Q432 foi identificada na cepa produtora de rifamicina Amycolatopsis mediterranei S699; e esses mutantes conferem autoproteção ao hospedeiro9. Da mesma forma, descobriu-se que um gene 23S rRNA N-metiltransferase lmrB estava presente no agrupamento de genes biossintéticos de lincomicina de Streptomyces lincolnensis para fornecer resistência à lincomicina suplementada10.