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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Identificação e caracterização estrutural de novos compostos inibidores de PBPs
Title Alternative: Identification and structural characterization of new PBPs inhibitors
Author: Madeira, Paulo Vinicius da Mata, 1989-
Advisor: Dessen, Andréa
Abstract: Resumo: Segundo a Organização Mundial de Saúde, doenças infecciosas são a segunda principal causa de morte no mundo. O peptidoglicano, um importante componente presente na parede celular de praticamente todas as Eubacterias, confere rigidez e forma além de ser importante em processos como divisão, crescimento e proteção contra osmólise. O mecanismo de inibição de sua síntese é o alvo de uma grande classe de antibióticos utilizados hà décadas com grande sucesso. O principal grupo desta classe são os compostos beta-lactâmicos, como a penicilina que, devido a semelhança estrutural com o substrato natural das proteínas PBPs (Penicillin Binding Proteins), são capazes de se ligar ao sítio ativo dessas proteínas. O mecanismo de inibição ocorre através da ligação covalente do anel beta-lactâmico ao domínio conservado TP (Transpeptidase) das proteínas PBPs, inibindo a atividade dessas proteínas que é essencial na última etapa da síntese do peptidoglicano. Devido ao sucesso bactericida, compostos beta-lactâmicos, como a penicilina, têm sido utilizados, com eficácia, há mais de 60 anos. Porém, as bactérias podem superar a ação de antibióticos através de diferentes formas, atualmente sabe-se que 25% de todas as linhagens invasivas de S. pneumoniae são resistentes à penicilina, principalmente devido à alterações estruturais no domínio TP das proteínas PBPs que impede a ligação dos compostos antibacterianos atualmente utilizados. Sendo assim, buscas por novos compostos que possam utilizar esse mesmo importante mecanismo de inibição têm sido incentivadas em todo o mundo. Os compostos naturais trazem uma grande diversidade química, incluindo substâncias inéditas, servindo como ótimos protótipos para o desenvolvimento de novos fármacos. Diante disso, este trabalho teve por objetivo, de um modo precursor no Brasil, utilizar bibliotecas comerciais, bem como bibliotecas recém montadas, contendo compostos naturais inéditos para testes na plataforma de High Throughput Screening do Laboratorio Nacional de Biociências (LNBio), juntamente com ensaios ortogonais bioquímicos e cristalográficas de modo a encontrar novos compostos ligantes ao domínio TP da proteína PBP2x de S. pneumoniae que poderão ser utilizados como ponto de partida para o desenho racional de novos fármacos. Um composto foi identificado e isolado apartir de uma fração etanólica de produto natural e mostrou-se sendo capaz de interagir com a PBP2x através de ensaio de anisotropia de fluorescência e Ressonância Magnética Nuclear, sendo portanto o primeiro inibidor não covalente reportado para esse alvo essencial à sobrevivência bacteriana

Abstract: According to the World Health Organization infectious diseases are the second leading cause of death worldwide. The peptidoglycan is an important structure present in the cell wall of almost all eubacteria, and its role is to confer rigidity and shape. In addition, it is also important in processes such as division, growth and protection from osmotic lysis. Thus the peptidoglycan is an important antibacterial target and the inhibition of its synthesis is the target of a large class of antibiotics used for decades with great success. The main group consists of beta-lactam compounds such as penicillin that due to structural similarity to the natural substrate of PBPs (Penicillin Binding Proteins) are able to bind to the active site of these proteins. The mechanism of inhibition occurs through covalent binding between the beta-lactam ring and the conserved TP (Transpeptidase) domain of PBPs, inhibiting the activity of these proteins which catalyze an essential step of peptidoglycan synthesis. Due to their successful bacteriolytic activity, beta-lactam compounds have been used for over 60 years. Bacteria can overcome the action of antibiotics in different ways; for example, it is now known that 25% of all invasive strains of S. pneumoniae are penicillin-resistant, mainly due to structural changes in the transpeptidase (TP) domain of PBPs that prevent binding of antibacterial compounds. Thus, searches for novel compounds that can use this same important mechanism of inhibition have been encouraged worldwide. Natural extracts show great chemical diversity, including new compounds, and could serve as prototypes for the development of new drugs. Thus, this pioneer study aims to use commercial libraries as well as newly assembled ones with novel natural compounds for testing in High Throughput Screening at the Brazilian Biosciences National Laboratory (LNBio). In addition, orthogonal assays and X-ray crystallography experiments were also performed in the search for new molecules able to bind to the TP domain and that could eventually be used as starting points for rational design of new antibacterial agents. A compound was identified and isolated from an ethanolic fraction of natural product and was shown to be capable of interacting with PBP2x by fluorescence anisotropy assay and Nuclear Magnetic Resonance, thus being the first non-covalent inhibitor reported for that essential bacterial target
Subject: Proteínas de ligação às penicilinas
Beta-lactamas - Antagonistas e inibidores
Ensaios de triagem em larga escala
Peptidil transferases
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: MADEIRA, Paulo Vinicius da Mata. Identificação e caracterização estrutural de novos compostos inibidores de PBPs. 2019. 1 recurso online (122 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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