Avaliação da enzima 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato sintase (DAHPs) como um alvo molecular vulnerável para o desenvolvimento de novos compostos antimicobacterianos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Galina, Luiza
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
Texto Completo: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/10134
Resumo: Tuberculosis (TB) is a disease caused mainly by the bacillus Mycobacterium tuberculosis. The current treatment for TB consists of four first-line antibiotics for at least six months, which leads to adherence issues and the emergence of drug-resistant M. tuberculosis strains. Therefore, anti-TB agents effective against drug-resistant strains and more tolerable by the human host are needed. Target-based approaches to the rational drug development ought to identify potential molecular targets that are essential for the pathogen survival. Besides the target essentiality, determining the vulnerability of the target allows us to assess what level of target inhibition is necessary to impact bacterial growth. The shikimate pathway is responsible for the biosynthesis of chorismate, which is the precursor of several essential aromatic compounds required for the bacillus growth. As this metabolic pathway is absent in mammals, the shikimate pathway has been studied to identify targets to develop herbicides and antibiotics. The essentiality of the pathway in M. tuberculosis was confirmed in previous studies, indicating the enzymes present in the pathway as promising targets for the rational design of drugs. The enzyme 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase (DAHPs), encoded by the aroG gene, is responsible for the first key step of the shikimate pathway and represents a potential molecular target for inhibitors. The main objective of this thesis was to determine the vulnerability of the enzyme DAHPs from M. tuberculosis (MtbDAHPs) in different infection contexts. The results showed that the silencing of the aroG gene by the CRISPRi system is capable of inhibiting the growth of the bacillus under normal growth conditions and in infected macrophages, proving the vulnerability of aroG in the tested contexts, thereby indicating the MtbDAHPs protein as a target for the design of inhibitors and hence the development of new anti-TB agents. In addition, the study contributes to a better understanding of the biosynthesis of aromatic compounds and the bacillus physiology.
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The shikimate pathway is responsible for the biosynthesis of chorismate, which is the precursor of several essential aromatic compounds required for the bacillus growth. As this metabolic pathway is absent in mammals, the shikimate pathway has been studied to identify targets to develop herbicides and antibiotics. The essentiality of the pathway in M. tuberculosis was confirmed in previous studies, indicating the enzymes present in the pathway as promising targets for the rational design of drugs. The enzyme 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase (DAHPs), encoded by the aroG gene, is responsible for the first key step of the shikimate pathway and represents a potential molecular target for inhibitors. The main objective of this thesis was to determine the vulnerability of the enzyme DAHPs from M. tuberculosis (MtbDAHPs) in different infection contexts. The results showed that the silencing of the aroG gene by the CRISPRi system is capable of inhibiting the growth of the bacillus under normal growth conditions and in infected macrophages, proving the vulnerability of aroG in the tested contexts, thereby indicating the MtbDAHPs protein as a target for the design of inhibitors and hence the development of new anti-TB agents. In addition, the study contributes to a better understanding of the biosynthesis of aromatic compounds and the bacillus physiology.A tuberculose (TB) é uma doença causada principalmente pelo bacilo Mycobacterium tuberculosis. O tratamento atual para a TB consiste na administração de quatro antibióticos de primeira-linha, por no mínimo seis meses, causando vários efeitos colaterais, embora efetivo. O surgimento de cepas resistentes aos fármacos é um problema adicional no controle da doença. Dessa forma, novos agentes anti-TB eficazes inclusive para cepas resistentes e mais toleráveis são necessários. As estratégias para o desenvolvimento racional de fármacos baseado em alvos visam desenvolver inibidores que atuem sobre alvos moleculares específicos e essenciais à sobrevivência do patógeno. Além da essencialidade do alvo, determinar a sua vulnerabilidade permite avaliar qual o nível de inibição do alvo é necessário para impactar no crescimento da bactéria. A via metabólica do chiquimato é responsável pela formação do corismato, o qual é precursor de vários compostos aromáticos biologicamente importantes para a sobrevivência do bacilo. A via do chiquimato tem sido estudada para identificação de alvos para o desenvolvimento de herbicidas e antibióticos, visto que essa é uma rota metabólica ausente em mamíferos. A essencialidade da via em M. tuberculosis foi comprovada em estudos anteriores, indicando que as enzimas nela presentes possam ser alvos promissores para o desenho racional de fármacos. A enzima 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato sintase (DAHPs), codificada pelo gene aroG, é responsável pelo primeiro passo chave da via do chiquimato e representa um potencial alvo molecular para ação de inibidores. O objetivo principal dessa tese foi determinar a vulnerabilidade da enzima DAHPs de M. tuberculosis (MtbDAHP) em diferentes contextos de crescimento bacteriano. Os resultados obtidos demonstraram que o silenciamento do gene aroG pelo sistema CRISPRi é capaz de inibir o crescimento do bacilo em condições ideais de cultivo e em macrófagos infectados. Os dados apresentados nesta tese evidenciam que o gene é vulnerável nos contextos experimentados, indicando a proteína MtbDAHPs como um alvo factível para o desenho de inibidores, podendo assim contribuir para o desenvolvimento de novos agentes anti-TB. Além disso, o estudo contribui para um melhor entendimento sobre a via de biossíntese de compostos aromáticos e da fisiologia do bacilo.Submitted by PPG Medicina e Ciências da Saúde (medicina-pg@pucrs.br) on 2022-04-01T19:23:32Z No. of bitstreams: 1 TeseDoutoradoLuizaGalinaFinal.pdf: 3701775 bytes, checksum: 9cc4813ed88cb48068accec0466f58c3 (MD5)Approved for entry into archive by Sarajane Pan (sarajane.pan@pucrs.br) on 2022-04-05T12:54:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseDoutoradoLuizaGalinaFinal.pdf: 3701775 bytes, checksum: 9cc4813ed88cb48068accec0466f58c3 (MD5)Made available in DSpace on 2022-04-05T13:00:27Z (GMT). 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TuberculosisVulnerabilityShikimate PathwayaroGGene SilencingCRISPRiCIENCIAS DA SAUDE::MEDICINAAvaliação da enzima 3-desoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato sintase (DAHPs) como um alvo molecular vulnerável para o desenvolvimento de novos compostos antimicobacterianosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisTrabalho será publicado como artigo ou livro12 meses05/04/2023-721401722658532398500500500600-224747486637135387-9693694523087866273590462550136975366info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RSinstname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)instacron:PUC_RSORIGINALTES_LUIZA_GALINA_COMPLETO.pdfTES_LUIZA_GALINA_COMPLETO.pdfapplication/pdf3653714https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/10134/5/TES_LUIZA_GALINA_COMPLETO.pdf1a2f92dcce7be0a6482a7a9b70bc38a2MD55THUMBNAILTES_LUIZA_GALINA_CONFIDENCIAL.pdf.jpgTES_LUIZA_GALINA_CONFIDENCIAL.pdf.jpgimage/jpeg4092https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/10134/4/TES_LUIZA_GALINA_CONFIDENCIAL.pdf.jpg0884b53c7427b1b5d557326179ece63cMD54TES_LUIZA_GALINA_COMPLETO.pdf.jpgTES_LUIZA_GALINA_COMPLETO.pdf.jpgimage/jpeg5976https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/10134/7/TES_LUIZA_GALINA_COMPLETO.pdf.jpgcbc4a28ab88273cedacc3a9391cd5eccMD57TEXTTES_LUIZA_GALINA_CONFIDENCIAL.pdf.txtTES_LUIZA_GALINA_CONFIDENCIAL.pdf.txttext/plain1841https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/10134/3/TES_LUIZA_GALINA_CONFIDENCIAL.pdf.txt3ea4a3ddcea48c86e1e71c26df623764MD53TES_LUIZA_GALINA_COMPLETO.pdf.txtTES_LUIZA_GALINA_COMPLETO.pdf.txttext/plain164095https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/10134/6/TES_LUIZA_GALINA_COMPLETO.pdf.txtb51ade2203bc152180d3c6de4ba7a986MD56LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8590https://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/10134/1/license.txt220e11f2d3ba5354f917c7035aadef24MD51tede/101342023-04-14 12:00:19.13oai:tede2.pucrs.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede2.pucrs.br/tede2/PRIhttps://tede2.pucrs.br/oai/requestbiblioteca.central@pucrs.br||opendoar:2023-04-14T15:00:19Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)false
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