Pseudomonas aeruginosa é uma gamma-proteobacteria ubíqua, sendo a principal causa de infecção hospitalar dentre todos os patógenos relacionados com pneumonia em UTI. A defesa do hospedeiro se dá por vários mecanismos como a liberação, por fagócitos, de espécies reativas de oxigênio, como o ânion superóxido (O2?-), peróxido de hidrogênio (H2O2) e o radical hidroxila (OH?) para combater o patógeno. LsfA pertence à família das peroxirredoxinas (Prx) e ao sub-grupo de Prxs que contém somente uma cisteína catalítica (denominadas 1-Cys Prx). Prxs são enzimas capazes de remover peróxidos (incluindo peroxinitrito) em velocidades muito elevadas. Além disso, LsfA está relacionada a patogenicidade de P. aeruginosa. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho é a caracterização bioquímica e estrutural de LsfA; que pode possibilitar a identificação de inibidores dessa enzima antioxidante. Por outro lado, caracterizando cineticamente reações de oxido-redução de LsfA e caracterizando seus mecanismos de ação, podemos identificar seus substratos biológicos. Dessa maneira, utilizando diferentes técnicas, determinamos as constantes de segunda ordem de LsfA com H2O2 (na ordem de 107 M -1.s -1); para terc-butilhidroperóxido (na ordem de 106 M-1.s-1) e peroxinitrito (na ordem de 107 M-1.s-1). A redução de LsfA por ascorbato foi descrita previamente por nosso grupo (na ordem de 103 M-1.s-1); e aqui apresentamos dados preliminares sobre a redução dessa 1-Cys Prx por GSH. Além disso, fomos capazes de determinar a estrutura cristalográfica de LsfA em sua forma oxidada e superoxidada, com resolução de 2.6 e 2.0 ? respectivamente; que, como esperado, se apresentou no estado dimérico, em ambos os casos. Descrevemos aqui características sobre a estrutura do sítio ativo de LsfA, que apresenta mais eletronegativo, com a cisteína peroxidásica desprotonada, e mais hidrofóbico. Na estrutura de LsfA superoxidada, observamos a co-cristalização dessa enzima com uma molécula de polietileno glicol que pode estar mimetizando um substrato. Portanto, esses estudos levantaram importantes informações estruturais e bioquímicas de uma enzima antioxidante envolvida com a virulência de P. aeruginosa / Pseudomonas aeruginosa is a ubiquous gamma-proteobacteria that is the main cause of hospitalar infections among all pathogens related with pneumonia. Host defenses against pathogens are mainly by phagocytes, which releases reactive oxygen species, such as superoxide (O2?-), hydrogen peroxide (H2O2) and hydroxyl radical (OH?) to fight against pathogen. LsfA belongs to peroxiredoxins (Prx) family; and to the 1-Cys Prx sub-group (Prx6 sub-family) that possess only one catalytic cysteine. Prx are enzymes can remove peroxides with extremely high efficiency. LsfA was already related with P. aeruginosa virulence. So, the aim of the present work is the structural and biochemical characterization of LsfA, which may enable the discovery of inhibitors. Furthermore, the investigation of the kinetics and the mechanism of catalysis of LsfA may give insights on the chemical nature of its biological substrates. Therefore, using different techniques; the second order rate constants of LsfA with H2O2 (107 M -1.s -1), tert-butylhydroperoxide (106 M -1.s -1) and peroxynitrite (107 M -1.s -1) were determined. Our group has already determined the rate constant between ascorbate and LsfA (103 M -1.s -1) and preliminary data on the reduction of this 1-Cys Prx by glutathione is described. Furthermore, two crystallographic structures of LsfA were elucidated in distinct oxidative states (sulfenic and sulfonic acid in the CP), both in the dimeric state; at 2.6 and 2.0 ? resolution respectively. Features in the LsfA active site are also described here, such as poor exposure to the solvent. In the LsfA crystal structure where Cp is hyperoxidized to sulfinic acid, we observed the presence of an electronic density compatible with a PEG molecule that might be mimicking one of the possible substrates. Therefore, relevant structural and biochemical information were gained with our studies about an antioxidant enzyme involved with P aeruginosa virulence
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-20082018-130732 |
| Date | 30 May 2018 |
| Creators | Silva, Rogério Luis Aleixo |
| Contributors | Soares Netto, Luis Eduardo |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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