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Jul 12, 2023

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 878 (2023) Citar este artigo

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As infecções por Clostridioides difficile, uma bactéria que atinge o intestino grosso (cólon), afetam um grande número de pessoas em todo o mundo. A colonização bacteriana é mediada por duas exotoxinas: toxinas A e B. Peptídeos curtos que podem ser entregues ao intestino e inibem a atividade biocatalítica dessas toxinas representam uma estratégia terapêutica promissora para prevenir e tratar C. diff. infecção. Descrevemos uma abordagem que combina um algoritmo Peptide Binding Design (PepBD), simulações em nível molecular, um ensaio de triagem rápida para avaliar a ligação de peptídeo:toxina, um ensaio primário baseado em células humanas e medições de ressonância plasmônica de superfície (SPR) para desenvolver peptídeos. inibidores que bloqueiam a toxina A nas células epiteliais do cólon. Descobriu-se que um peptídeo, SA1, bloqueia a toxicidade do TcdA em células epiteliais do cólon humano (intestino grosso) de origem primária. SA1 liga TcdA com um KD de 56,1 ± 29,8 nM conforme medido por ressonância plasmônica de superfície (SPR).

Clostridioides difficile (C. diff.) É uma bactéria Gram-positiva formadora de esporos que infecta o trato intestinal de humanos e animais. Na última década, C. diff. a infecção tem sido a principal causa de diarreia e inflamação do cólon na América do Norte e na Europa1. Em muitos casos, a infecção por C. difficile é consequência de um desequilíbrio microbiano causado pelo tratamento excessivo com antibióticos como penicilina, carbapenem e fluoroquinolona2,3. Estes perturbam o microbioma intestinal, permitindo a germinação de C. diff. esporos e levando à proliferação de bactérias e à subsequente liberação de toxinas virulentas. Em 2017, mais de 200 mil pessoas foram infectadas com C. diff. resultando em 12.800 mortes somente nos Estados Unidos4,5. A maioria das infecções está associada a cuidados hospitalares e mais de 80% das mortes ocorrem em pessoas com mais de 65 anos de idade6. O epitélio do cólon é o principal local de infecção, pois as células epiteliais que revestem a parede intestinal são altamente sensíveis aos efeitos das toxinas do C. diff e o C. diff coloniza preferencialmente o cólon7,8.

A patogenicidade de C. diff. deriva principalmente de duas toxinas principais: Toxina A (TcdA) e Toxina B (TcdB)9,10. C. diferente. adere à parede intestinal usando suas proteínas da camada superficial e produz duas grandes toxinas Rho-glicosilantes, TcdA e B, que compartilham aproximadamente 63% de homologia de sequência . Estas toxinas compreendem quatro domínios: domínio glucosiltransferase (GTD), domínio autoprotease (APD), domínio de entrega e domínio de oligopéptidos repetitivos combinados (CROP) (Fig. 1a). O C. dif. as toxinas atuam através de um mecanismo intracelular de quatro etapas (Fig. 1b): (1) O domínio CROP, que está no terminal C das toxinas, liga-se a moléculas de carboidratos e proteínas na superfície das células epiteliais do cólon 13,14,15 ; (2) o domínio de entrega ajuda a translocar a toxina para o citosol das células alvo; (3) a APD separa o GTD do resto da toxina; e (4) o GTD utiliza glicose difosfato de uridina (UDP-glicose) para glicosilar GTPases da família Rho que estão presentes nas células epiteliais intestinais. A glicosilação dessas GTPases da família Rho interrompe a transcrição, a progressão do ciclo celular, a apoptose e a regulação do citoesqueleto, levando a efeitos citopáticos e citotóxicos .

a A estrutura cristalina da Toxina A com o domínio de glicosiltransferase (GTD, vermelho), domínio de autoprotease (APD, azul) e domínio de entrega (laranja) (PDB ID: 4R04) é ilustrada. b Esquema da toxicidade induzida por TcdA em células epiteliais humanas. c O sítio catalítico do TcdA (mostrado em azul) no GTD (vermelho) desempenha um papel importante na indução de C. diff. infecção.

Múltiplas abordagens terapêuticas foram desenvolvidas para tratar C. diff. infecção. A prática padrão é o tratamento com antibióticos (metronidazol e vancomicina), mas em 20% dos casos a infecção reaparece20. A exposição a estes antibióticos altera a comunidade microbiana no intestino, facilitando a colonização por C. diff21. A Merck introduziu um anticorpo monoclonal, Bezlotoxumab, (comercializado como Zinplava) que tem como alvo a toxina B de C. diff. Embora a taxa de infecção recorrente entre os pacientes que receberam Bezlotoxumab tenha sido substancialmente menor do que nas coortes tratadas com antibióticos, o alto custo de uma dose única (~ $4 K) e sua infusão intravenosa são onerosas22,23. Outro C. diff. O tratamento é o Transplante de Microbiota Fecal (FMT), um tratamento experimental ainda não aprovado pelo FDA24. Os métodos de administração do FMT e as estratégias de dosagem ideais ainda variam de caso para caso. Além disso, o FMT acarreta o risco de transmissão de doenças infecciosas e bactérias resistentes a antibióticos25.