L,D-transpeptidases de Mycobacterium tuberculosis: estudo das interações com antibióticos β-lactâmicos e triagem de fragmentos - Libreros-Zúñiga, Gerardo Andrés (2018)
O reposicionamento de antibióticos e a busca novos fármacos constituem duas estratégias para abordar a resistência de Mycobacterium tuberculosis aos antimicrobianos. A parede celular de M. tuberculosis contém peptideoglicano (PG), estrutura essencial para a viabilidade celular e, portanto, um alvo farmacológico. O PG micobacteriano apresenta resíduos de açúcares altamente interconectados por ligações 3→3 catalisadas por L,D-transpeptidases (LdtsMt), enzimas sensíveis aos carbapenêmicos, que são reguladas positivamente durante a latência. M. tuberculosis codifica cinco LdtsMt (LdtMt1→LdtMt5), algumas delas sendo consideradas essenciais para estabilidade da parede micobacteriana, entretanto a LdtMt3 e LdtMt4 permanecem menos compreendidas. Uma vez que as LdtsMt podem ser inibidas por alguns β-lactâmicos, este trabalho busca conhecer seus mecanismos de interação com estes antibióticos. Adicionalmente, através da triagem de fragmentos, espera-se identificar compostos que possam servir como ponto de partida para a síntese de novos inibidores contra estas enzimas. LdtMt2, LdtMt3 e LdtMt5 foram produzidas em E. coli, purificadas e cristalizadas. Suas estruturas foram resolvidas a 1,8, 1,3 e 2,6 Å de resolução respectivamente. A estrutura de LdtMt3 é conservada com outras LdtsMt, embora diferenças no volume, topologia e carga da cavidade catalítica. LdtMt3 interage preferencialmente com faropenem e carbapenêmicos com diferentes afinidades e perfis termodinâmicos. A massa intacta da LdtMt3 na presença de carbapenêmicos indica que estes antibióticos permanecem covalentemente ligados a enzima sem alterações, enquanto que faropenem sofre degradação, possivelmente até um fragmento de acetila que fica covalentemente ligado à Cys246, como demostrado pela estrutura cristalográfica a 1.8 Å de resolução. Ensaios de docking revelaram os resíduos de LdtMt3 que provavelmente interagem com os β-lactâmicos intactos. Por outro lado, não foi possível identificar a afinidade de interação entre LdtMt5 e os β-lactâmicos testados. A triagem de 365 fragmentos confirmou dezoito que interagem com às LdtMt2, LdtMt3 e LdtMt5 com afinidades entre 10 e 3300 μM. Um conjunto de seis aminoácidos em cada enzima parece participar nas interações com esses fragmentos. Este trabalho proporciona novas informações sobre a estrutura de LdtMt3 e suas interações com antibióticos β-lactâmicos, assim como o possível mecanismo de degradação de faropenem posterior à acilação, o qual pode ser útil no melhoramento dos β-lactâmicos para tratamento da tuberculose. Adicionalmente, este é o primeiro estudo que identifica fragmentos que ligam às LdtsMt, informação relevante para a síntese de novos inibidores não β- lactâmicos das L,D-transpeptidases de M. tuberculosis.