Novos Insights Estruturais sobre Reguladores Bacterianos Abrem Caminhos para o Desenvolvimento de Antimicrobianos

Dois estudos separados descobriram novos detalhes estruturais de reguladores transcricionais bacterianos, revelando potenciais alvos para novos fármacos antimicrobianos. Um identificou um sítio de ligação a ligante anteriormente desconhecido em Staphylococcus aureus CcpA, enquanto o outro elucidou o mecanismo regulatório de NrdR em Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa.

As ribonucleotídeo redutases (RNR) são enzimas fundamentais que convertem ribonucleotídeos em desoxirribonucleotídeos (dNTPs), os blocos de construção para a síntese de DNA. Em bactérias, o controle da RNR é orquestrado por NrdR, um regulador transcricional ausente em eucariotos, tornando-o um alvo excepcionalmente seletivo para estratégias antimicrobianas. Uma equipe internacional multidisciplinar do Instituto de Bioengenharia da Catalunha (IBEC) e do Instituto de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC) elucidou a base estrutural e mecanística da função de NrdR. NrdR detecta as concentrações celulares de ATP e dATP e sofre rearranjos estruturais dependentes de nucleotídeos, permitindo-lhe alternar entre estados competentes para ligação ao DNA e repressivos. Ao cristalizar a proteína NrdR de E. coli e resolver sua configuração tridimensional, os pesquisadores forneceram um instantâneo molecular desse regulador oligomérico. Técnicas complementares, incluindo espalhamento de luz multiângulo e microscopia de força atômica, corroboraram seus estados de montagem dinâmicos. Ensaios funcionais com mutações pontuais que interrompem interfaces-chave proteína-proteína, ensaios de mobilidade eletroforética e experimentos de transcrição in vitro confirmaram que a ligação de ATP e dATP são gatilhos críticos para as transições estruturais. Como NrdR opera exclusivamente em bactérias, visá-lo oferece uma estratégia seletiva para interromper a sobrevivência bacteriana sem efeitos fora do alvo nas células hospedeiras. Isso poderia levar a novos agentes antimicrobianos que subvertam a homeostase de nucleotídeos bacterianos e possam contornar mecanismos comuns de resistência.

Eduard Torrents, investigador principal do grupo de Infecções Bacterianas: Terapias Antimicrobianas do IBEC, afirmou: "Visar um centro regulatório tão central poderia enfraquecer bactérias patogênicas ou ajudar a restaurar sua suscetibilidade a antibióticos existentes, representando uma via promissora para combater a crescente resistência antimicrobiana."

Em um estudo separado, a proteína A de controle de catabólito de Staphylococcus aureus (CcpA), um fator de transcrição global que regula centralmente o metabolismo e a virulência, foi investigada como alvo de fármaco. Esforços anteriores para projetar inibidores foram dificultados por sua conformação cristalográfica fechada e pela ausência de cavidades de ligação a ligante bem definidas. Os pesquisadores aplicaram uma estratégia de alinhamento guiada por estrutura usando um conjunto selecionado de fatores de transcrição co-cristalizados como modelos estruturais. Essa metodologia identificou um suposto sítio de ligação a ligante em Sa-CcpA que não foi previsto por métodos convencionais de detecção de cavidades. A análise filogenética mostrou que os resíduos dentro dessa cavidade predita são conservados em um subconjunto de espécies patogênicas da ordem Bacillales, sugerindo uma região evolutivamente restrita e funcionalmente relevante. Múltiplas simulações de dinâmica molecular e ancoragem de dois inibidores conhecidos de Sa-CcpA apoiaram ainda mais a estabilidade do sítio. Essa abordagem de alinhamento informada pela estrutura pode apoiar o futuro design racional de inibidores direcionados a reguladores transcricionais.