Descoberta de pesquisadores abre caminho para desenvolver antibióticos menos tóxicos

Estudo identifica papel crucial da enzima GenB2 na formação seletiva de componentes do antibiótico gentamicina, o que pode levar a versões mais seguras e puras do medicamento

 04/11/2024 - Publicado há 1 mês     Atualizado: 06/11/2024 às 19:29

Texto: Redação*

Arte: Simone Gomes

Fotomontagem Jornal da USP com imagens Wikimedia e LHche/Wikimedia

Pesquisadores do Laboratório de Biologia Estrutural Aplicada do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP deram um passo crucial rumo à produção de formas mais seguras do antibiótico gentamicina, amplamente utilizado para tratar infecções bacterianas. A equipe do Centro de Pesquisa em Biologia de Bactérias e Bacteriófagos (Cepid B3) explorou a formação dos componentes que constituem o medicamento, descobrindo padrões inéditos que podem ser aproveitados para criar versões menos tóxicas da gentamicina. O estudo foi publicado em artigo na revista científica ACS Chemical Biology.

Embora a gentamicina seja bastante eficaz como pomada para infecções de pele, seu uso em outros tratamentos ainda é limitado devido à toxicidade potencial, principalmente para os rins e ouvidos. Produzida pela bactéria Micromonospora purpurea, a gentamicina possui cinco moléculas, cada uma com diferentes níveis de atividade antibiótica e toxicidade.

O professor Márcio Dias, líder do estudo e do Laboratório de Biologia Estrutural Aplicada, explica que a separação e compreensão dessas moléculas é fundamental para aprimorar o medicamento. A pesquisa focou em um passo chave na produção de dois desses cinco componentes, que possuem estruturas muito semelhantes, mas se diferenciam apenas por um rearranjo atômico.

foto de um homem branco, de cabelos, olhos e barba escuras. Ele usa uma camiseta branca e esboça um sorriso
Márcio Vinicius Bertacine Dias - Foto: ICB USP
Imagem de três representações da estrutura da enzima GenB2, mostrando as unidades das quais é formada, os protômeros (a esquerda), a organização dos protômeros em duas partes (ao centro) e a superfície de interação dos protômeros (a direita)
Três representações da estrutura da enzima GenB2, mostrando as unidades das quais é formada, os protômeros (a esquerda), a organização dos protômeros em duas partes (ao centro) e a superfície de interação dos protômeros (a direita) - Imagem: extraída do artigo

Eficácia

“Esse processo é catalisado pela enzima GenB2, que transforma a gentamicina C2 em C2a”, destaca Dias. “Sem essa enzima, a gentamicina C2a não seria formada, e a droga teria apenas quatro componentes”. Ele acrescenta que mesmo pequenas variações nesse processo podem impactar tanto a eficácia quanto a toxicidade do antibiótico.

Ao investigar a estrutura e o funcionamento da GenB2, os pesquisadores descobriram que a enzima opera de maneira única. “Ela usa a vitamina B6 para catalisar suas reações”, explica o professor do ICB. “Embora outras epimerases [enzimas catalisadoras que fazem a reação química] também utilizem essa vitamina, a GenB2 tem uma estrutura tridimensional distinta e um comportamento exclusivo, usando um aminoácido raro, a cisteína, que não é conservado em outras enzimas dessa classe.”

imagem mostra como a gentamicina C2a é formada por meio da enzima GenB2. Embaixo, à esquerda, está a fórmula química da gentamicina C2. Ao meio, mais acima, está a representação da proteína G2B. À direita, a fórmula química da gentamicina C2a
Por meio da enzima GenB2, é formada a gentamicina C2a, uma das cinco moléculas que fazem parte do antibiótico, a partir de uma reação da molécula gentamicina C2, usando a vitamina B6 como catalisador - Imagem: extraída do artigo

Os achados deste estudo podem abrir novos caminhos para o desenvolvimento de versões mais seguras e seletivas da gentamicina. “Podemos manipular o processo de produção para obter formas extremamente puras dessas moléculas, potencialmente reduzindo sua toxicidade”, afirma Dias. No futuro, ele prevê a possibilidade de ajustar a atuação da GenB2 para produzir apenas a gentamicina C2 ou C2a, o que seria um avanço significativo no tratamento de infecções bacterianas com menos efeitos adversos. O artigo com o estudo completo pode ser visto neste link.

Mais informações: mvbdias@usp.br, com o professor Márcio Dias

*Da Assessoria de Comunicação do ICB, adaptado por Julio Bernardes

 


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