Structural Characterization and Identification of Novel Inhibitors of Respiratory Proteins from Human Bacterial Pathogens

• Autor(a) principal: Almeida, Bárbara Sofia Valente
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/162387
• topic: Antibiotic resistance; Respiratory chain; Type II NADH:quinone oxidoreductase; Quinones; Molecular dynamics; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias

A resistência aos antibióticos está a tornar-se cada vez mais prevalente à medida que as bactérias desenvolvem resistência a vários medicamentos. Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa destacam-se na lista de prioridades da Organização Mundial de Saúde para a investigação e desenvolvimento de novos antibióticos, devido à sua resistência a numerosos agentes antimicrobianos. A S. aureus é uma causa comum de bacteriemia e endocardite infeciosa, existindo como uma bactéria comensal em cerca de 30% da população. Da mesma forma, a P. aeruginosa está frequentemente associada à fibrose cística, feridas de queimaduras, pneumonia hospitalar e infeções urinárias. Ambas apresentam uma grande capacidade de adaptação a diferentes condições ambientais devido à complexidade das suas cadeias respiratórias. A proteína de membrana NADH:quinona oxidoredutase do tipo II (NDH-2) participa nas suas cadeias respiratórias e na regeneração metabólica de NAD+. Assim, o principal objetivo deste trabalho é caraterizar estruturalmente a NDH-2 em ambos os organismos, de forma a permitir a identificação de novos inibidores e desenvolver estratégias terapêuticas contra a resistência antimicrobiana. Através da modelação por homologia, criamos um modelo 3D da NDH-2 de P. aeruginosa com base na similaridade de ambas as proteínas. Para caracterizar estruturalmente a dinâmica destas proteínas, realizamos simulações de dinâmica molecular na ausência e na presença de uma membrana modelo. Adicionalmente, realizamos simulações de dinâmica molecular na presença das suas quinonas e quinóis naturais, identificando os locais de ligação mais prováveis. Finalmente, as simulações com o inibidor identificado da S. aureus, HQNO, identificaram resíduos relevantes para a interação de pequenas moléculas com o cofator e destacam que derivados de quinolonas com caudas pequenas poderão ser inibidores potentes. As informações obtidas serão fundamentais para uma futura campanha de screening virtual de docking molecular para identificar inibidores promissores destas enzimas e combater a resistência antimicrobiana.