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As benzobactinas são produtos naturais bacterianos que possuem atividade biológica especial devido a um composto formado por duas estruturas em anel. Os genes bacterianos responsáveis pela formação do composto não eram claros anteriormente. Agora, cientistas do Instituto Max Planck de Microbiologia Terrestre conseguiram decifrar sua biossíntese por meio de extensa pesquisa genômica. Sua pesquisa facilita a descoberta de numerosos compostos naturais previamente desconhecidos para terapia medicamentosa.
Em seu habitat natural, os microrganismos são frequentemente expostos a mudanças nas condições ambientais que requerem inúmeras respostas de sobrevivência. A mais eficiente é a capacidade de produzir uma ampla gama de produtos naturais com diversas estruturas e funções químicas.
Benzobactinas – poderosas, mas raras
Benzoxazolinato é um composto natural raro que confere bioatividades extraordinárias a produtos naturais. É, por exemplo, a parte essencial da lidamicina, um antibiótico antitumoral que é um dos compostos mais citotóxicos até agora. A razão dessa capacidade é o fato de o benzoxazolinato ser formado por dois anéis, estrutura que permite que ele interaja tanto com proteínas quanto com o DNA. No entanto, rastrear os produtores dessa substância rara na natureza lembra a proverbial busca de uma agulha no palheiro.
Para explorar novos compostos naturais farmaceuticamente valiosos, como antibióticos, supressores de tumor ou imunossupressores, é necessário conhecer os genes responsáveis, ou mais precisamente, seus agrupamentos de genes biossintéticos (BGCs). BGCs são grupos localmente agrupados de dois ou mais genes que juntos codificam a produção de um certo conjunto de enzimas – e, portanto, os produtos naturais correspondentes produzidos por essas enzimas.
Até agora, o cassete do gene biossintético do benzoxazolinato permaneceu indefinido, impedindo a expansão do repertório de compostos bioativos contendo benzoxazolinato. Mais especificamente, a última etapa de formação do benzoxazolinato não estava clara. Agora, uma equipe de cientistas da Max-Planck liderada pelo Dr. Yi-Ming Shi e pelo Prof. Dr. Helge Bode conseguiu a caracterização biossintética da via do benzoxazolinato. Durante a biossíntese, a via obviamente “pega emprestado” um intermediário da chamada via da fenazina, responsável pela produção de outro produto natural. Mais importante ainda, os pesquisadores identificaram a enzima responsável pela última etapa, a ciclização em direção ao benzoxazolinato.
Usando uma enzima como uma sonda para substâncias naturais
O estudante de doutorado Jan Crames, co-primeiro autor do estudo que também foi financiado pelo LOEWE Centre for Translational Biodiversity Genomics (LOEWE TBG) e pelo European Research Council, explica: “Conhecendo a identidade da enzima, nós a usamos como uma sonda Com a mineração do genoma, fomos capazes de detectar muitas vias biossintéticas estreitamente relacionadas para produtos naturais contendo benzoxazolinato, as chamadas benzobactinas.” Segundo os cientistas, o aspecto mais marcante foi a ampla distribuição desses genes em outras bactérias. “Esses caminhos foram encontrados em bactérias notavelmente diversas taxonomicamente e ecologicamente, variando da terra ao oceano, bem como patógenos de plantas e micróbios de controle biológico. Sua ampla distribuição indica que essas moléculas têm uma função ecológica significativa nos produtores”, como Yi-Ming Shi, primeiro autor do estudo indica.
O Prof. Helge Bode, líder do departamento “Produtos Naturais em Interações Organísmicas” no Instituto Max-Planck de Microbiologia Terrestre em Marburg, acrescenta: “Nossas descobertas revelam o imenso potencial biossintético de um grupo de genes biossintéticos amplamente difundido para a benzobactina. Agora, nós temos que descobrir sua função ecológica e se podemos aplicá-los como antibióticos ou outras drogas.”
A cristalização e a análise estrutural de uma enzima chave foram realizadas em cooperação com a Dra. Laura Czech e o Prof. Gert Bange da SYNMIKRO, Philipps-University Marburg. A cinética enzimática foi analisada por Nicole Paczia e a equipe de nossa Central Facility para Metabolômica e Espectrometria de Massa de Pequenas Moléculas. O sequenciamento do genoma foi realizado pelo Prof. Jörn Kalinowski e pela equipe da Universidade de Bielefeld.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Max-Planck-Gesellschaft. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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