In vitro and in vivo characterization of the multiple isoforms of Schistosoma mansoni hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferases

Romanello, Larissa; Zeraik, Ana Eliza; Fernandes, Adriano de Freitas; Torini, J.R.; Bird, Louise E.; Nettleship, Joanne E.; Rada, Heather; Reddivari, Yamini; Owens, Raymond J.; Serrão, Vitor Hugo Balasco; DeMarco, Ricardo; Brandão-Neto, J.; Pereira, H.M.

doi:10.1016/j.molbiopara.2019.02.005

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“…Análises comparativas entre a sequência peptídica de SmHGPRT-1 e todas as outras HGPRTs depositadas no PDB indicaram que dez resíduos (Leu74, Gly76, Leu84, Glu140, Asp141, Thr148, Lys172, Gly196, Asp200 e Arg206) estão conservados entre eles, estando cinco deles localizados no sítio ativo 1 da proteína, como mostrado na figura 1 (ROMANELLO et al, 2019).…”

Section: Resultsunclassified

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AVALIAÇÃO DO POTENCIAL INIBITÓRIO DA ENZIMA HGPRT DE Schistosoma mansoni POR AÇÃO DE ANÁLOGOS DE PURINA

Silva

Mendes

2022

BJCR

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INTRODUÇÃO: A esquistossomose é uma doença negligenciada que atinge cerca de 200 milhões de pessoas anualmente. Devido ao aparecimento de novas linhagens resistentes aos medicamentos disponíveis no mercado atual, se faz necessário o uso de técnicas computacionais para a descoberta de novos compostos líderes. Enzimas da via de salvação de purinas de parasitas vêm sendo investigadas como um possível alvo terapêutico. Desta forma, almeja-se neste trabalho elucidar, por meio de métodos computacionais, potenciais candidatos a fármacos esquistossomicidas da classe dos análogos da purina, bem como calcular as energias de ligação, em kcal/mol, dos análogos com o sítio ativo da SmHGPRT do Schistosoma mansoni. MÉTODOS: Foram utilizados os softwares Autodocktools para a realização do docking e o Discovery Studio Visualizer para a análise das interações moleculares presentes. RESULTADOS: Dentre os análogos de purinas analisados, a azatioprina apresentou a menor energia de ligação (-8,07 kcal/mol), estabelecendo uma ligação de hidrogênio com a Gly146, em N-6, do seu anel purínico, uma interação relevante no acoplamento fármaco-receptor, além de interações π-sigma e π-alquil com os aminoácidos Ile142, Asp144 e Thr148 do sítio ativo. Quanto à pentostatina (-7,37 kcal/mol) houve formação de duas ligações de hidrogênio com o resíduo Thr148 e uma interação carbono-carbono entre o fármaco e a Glu140. A fludabarina (-6,71 kcal/mol) por apresentar de um átomo de flúor e um grupamento fosfato em sua estrutura, apresentou três ligações de hidrogênio com os resíduos Gly146, Thr145 e Lys172, e interações de Van der Waals com a Thr148. CONCLUSÃO: Por meio de estratégias de modelagem molecular foi possível avaliar o potencial inibitório da enzima HGPRT por ação de análogos de purinas. Os resultados in silico apresentaram caráter satisfatório e podem posteriormente ser refinados, baseado nas diferenças entre a HGPRT humana e a SmHGPRT descritas na literatura.

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Section: Resultsunclassified

“…De acordo comRomanello (2019), os aminoácidos Asp144, Gly146 e Val194 são fundamentais no mecanismo de reação enzimática com substratos naturais da HGPRT. Os aminoácidos presentes no sítio de ligação 1 são: Lys172, Gly146, Lys147, Asp144, Asp200, Val194, Phe193, Thr145, Ile142, Glu 140, Asp141 e Thr148.…”

unclassified

AVALIAÇÃO DO POTENCIAL INIBITÓRIO DA ENZIMA HGPRT DE Schistosoma mansoni POR AÇÃO DE ANÁLOGOS DE PURINA

Silva

Mendes

2022

BJCR

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“…SmHGPRTases also show high expression in female adult worms. Previous studies suggest that these genes may be involved in the parasite’s sexual maturation ( Romanello et al, 2019 ). Also, whole-mount in situ hybridization experiments show that SmHGPRTase 2 is present along the body of male and female worms, possibly indicating a sexual specialization role for this enzyme ( Romanello et al, 2019 ).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…Previous studies suggest that these genes may be involved in the parasite’s sexual maturation ( Romanello et al, 2019 ). Also, whole-mount in situ hybridization experiments show that SmHGPRTase 2 is present along the body of male and female worms, possibly indicating a sexual specialization role for this enzyme ( Romanello et al, 2019 ). Genes that code for SmHGPRTases were also found up-regulated in parasites 28 days after infection in the mammalian host, suggesting a possible role for these enzymes in the synthesis of molecules necessary for egg production ( Buddenborg et al, 2019 ).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…Thus, despite being a promising target against the parasite, inhibition of hosts enzymes could be a concern and a barrier to be circumvented during drug development. Previous functional studies of the Smp38 gene have shown that this pathway regulates the expression of a large set of genes in S. mansoni , including the hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase ( SmHGPRTase 1; Avelar et al, 2019 ; Gava et al, 2019 ), an important protein in parasite biology, that has been extensively interrogated as a drug target ( Senft and Crabtree, 1983 ; Dovey et al, 1984 ; Pereira et al, 2008 ; Romanello et al, 2019 ). This enzyme is included in a family of enzymes comprised by five different proteins whose role is to convert purine bases, hypoxanthine and guanine, to their respective nucleotides, inosine monophosphate (IMP) and guanosine monophosphate (GMP), in the presence of 5-phosphorylribose 1-pyrophosphate (PRPP; Senft and Crabtree, 1983 ).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferases SmHGPRTases functional roles in Schistosoma mansoni

et al. 2022

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IntroductionExtracellular/environmental stimuli trigger cellular responses to allow Schistosoma sp. parasites adaptation and decide development and survival fate. In this context, signal transduction involving eukaryotic protein kinases (ePKs) has an essential role in regulatory mechanisms. Functional studies had shown the importance of MAPK pathway for Schistosoma mansoni development. In addition, early studies demonstrated that Smp38 MAPK regulates the expression of a large set of genes, among them the hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase 1 (SmHGPRTase 1, Smp_103560), a key enzyme in the purine salvage pathway that is part of a family comprising five different proteins.MethodsFirst, the regulation of this gene family by the MAPKs pathways was experimentally verified using Smp38-predicted specific inhibitors. In silico analysis showed significant differences in the predicted structure and the domain sequence among the schistosomal HGPRTase family and their orthologs in humans. In order to interrogate the HGPRTases (Smp_103560, Smp_148820, Smp_168500, Smp_312580 and Smp_332640, henceforth SmHGPRTase −1, −2, −3, −4, −5) functional roles, schistosomula, sporocysts, and adult worms were knocked-down using specific dsRNAs.ResultsOur results suggest that SmHGPRTases activity has an essential role in sporocysts and schistosomula development since significant differences in viability, size, and/ or shape were observed after the in vitro knockdown. Also, the knockdown of SmHGPRTases in schistosomula influenced the ovary development and egg maturation in female adult worms during mammalian infection. We also observed alterations in the movement of female adult worms knocked-down in vitro. Most of these results were shown when all gene family members were knocked-down simultaneously, suggesting a redundant function among them.DiscussionThus, this study helps to elucidate the functional roles of the SmHGPRTase gene family in the S. mansoni life cycle and provides knowledge for future studies required for schistosomiasis treatment and control.

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Modelagem e análise molecular da enzima Adenosina Desaminase (ADA) do parasito Schistosoma mansoni

Kayser,

Vicente de Lima,

Lorscheider

et al. 2024

Luminária

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A esquistossomose é uma doença parasitária provocada pelo helminto Schistosoma mansoni e afeta cerca de 240 milhões de pessoas em todo mundo. O tratamento da doença atualmente dá-se pela administração de apenas um fármaco, o praziquantel entretanto, pelo seu uso em massa, diversos casos de resistência do parasita ao fármaco tem sido reportados. Diferente de seu hospedeiro humano, o S. mansoni não possui a via de síntese de purinas, dependendo exclusivamente da via de salvação de purinas para o suprimento dessas bases. Deste modo esta via tem sido citada como alvo potencial para o desenvolvimento de novos fármacos contra a esquistossomose. A adenosina desaminase (ADA) é uma das enzimas dessa via, convertendo a adenosina em inosina e hipoxantina. Uma vez que a estrutura tridimensional dessa enzima não foi resolvida experimentalmente, a modelagem molecular comparativa possibilitou a análise molecular e bioquímica. O estudo foi desenvolvido em etapas: seleção do molde, alinhamento alvo-molde, construção do modelo molecular, avaliação e validação do modelo, análises moleculares. As avaliações do modelo obtido apresentaram qualidade satisfatória e, em comparação com ADA humana foi possível observar substituições de resíduos de aminoácidos no sítio ativo que suportam a investigação da enzima como alvo potencial para desenvolvimento de fármacos através de experimentos de docagem, cinética enzimática e cristalografia de proteínas.

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In vitro and in vivo characterization of the multiple isoforms of Schistosoma mansoni hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferases

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AVALIAÇÃO DO POTENCIAL INIBITÓRIO DA ENZIMA HGPRT DE Schistosoma mansoni POR AÇÃO DE ANÁLOGOS DE PURINA

AVALIAÇÃO DO POTENCIAL INIBITÓRIO DA ENZIMA HGPRT DE Schistosoma mansoni POR AÇÃO DE ANÁLOGOS DE PURINA

Hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferases SmHGPRTases functional roles in Schistosoma mansoni

Modelagem e análise molecular da enzima Adenosina Desaminase (ADA) do parasito Schistosoma mansoni

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