Three-dimensional structure determination of the catalytic domain of PlpD, a virulence factor in Pseudomonas aeruginosa

Orientadores: Andréa Dessen de Souza e Silva, David NevesDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Segundo a Organização Mundial da Saúde, doenças infecciosas são a segunda principal causa de morte no mundo. Essas doenças são causadas por organismos patogênicos que podem compartilhar certas similaridades em seu modo de infecção. Bactérias patogênicas são responsáveis por diversas doenças de acometimento humano, sua patogenicidade, na maioria das vezes, apresenta-se associada a secreção de fatores de virulência que são responsáveis pela adesão, invasão e por danos ás células e tecidos do hospedeiro. P. aeruginosa é um patógeno oportunista, multiresistente a antibióticos e é a bactéria Gram negativa principal causadora de infecções hospitalares, podendo levar à óbito por pneumonia e sepse pacientes imunocomprometidos, principalmente pacientes com fibrose cística, AIDS e vítimas de queimadura. A proteína ExoU de P. aeruginosa é um fator de virulência, altamente citotóxico, secretado pela bactéria que apresenta atividade fosfolipase A, degradando a membrana celular e levando a rápida morte celular. ExoU é pertencente a família das proteínas tipo patatina, essas proteínas apresentam regiões homólogas a fosfolipase A2 citosólica humana e regiões homólogas a proteínas patatinas. A proteína PlpD encontrada em linhagens que não codificam ExoU, a saber: PA01 e PA14 de P. aeruginosa apresentam todas as regiões conservadas, classificando-a como uma proteína bacteriana do tipo patatina, assim como a ExoU. Além disso foi mostrado que seu domínio catalítico é secretado pela bactéria e apresenta atividade de lipase, importante para o processo infectivo do patógeno. Como P. aeruginosa, assim como outros patógenos, se tornaram multiresistentes a antibióticos, a busca por novos alvos terapêuticos vem sendo incentivada. A compreensão estrutural dos componentes envolvidos no processo infectivo é essencial para o desenvolvimento de novos agentes terapêuticos. Nesse trabalho a estrutura da porção secretada da proteína PlpD, com atividade catalítica, foi resolvida à uma resolção de 2.14 Angstroms. A análise da proteína mostrou diferenças interessantes entre sua estrutura e de seu homólogo ExoU, fornecendo pistas para a caracterização de seu mecanismo de ação à nível estrutural. Essa tese foi desenvolvida em colaboração com o grupo do Laboratório de Engenharia de Sistemas Macromoleculares de Marselha, França sob coordenação da Drª Sophie BlevesAbstract: According to the World Health Organization, infectious diseases are the second leading cause of deaths worldwide . These diseases are caused by pathogenic organisms that may share certain similarities in their mode of infection. Pathogenic bacteria are responsible for many human diseases, their pathogenicity, most often appears associated with the secretion of virulence factors that are responsible for adhesion, invasion and damage to the cells and tissues of the host. P. aeruginosa is an opportunistic pathogen, multidrug-resistant and the main Gram negative cause of nosocomial infections, this pathogen may lead to death due to pneumonia and septcemia immunocompromised patients, especially patients with cystic fibrosis, AIDS and burn victims. The ExoU protein of P. aeruginosa is a highly cytotoxic virulence factor secreted by the bacterium which has phospholipase A activity by degrading the cell membrane and leading to rapid cell death. ExoU belongs to patatin-like protein family, these proteins have regions homologous to human cytosolic phospholipase A2 and regions homologous to patatins. The PlpD protein is found in strains that do not encode ExoU, namely P. aeruginosa PA01 and PA14. This protein shows all conserved regions of patatin-like proteins, classifying it as a bacterial patatin-like protein, as well as the ExoU. Furthermore it was shown that its catalytic domain is secreted by the bacterium and shows lipase activity, important for the infection process. As P. aeruginosa, as well as other pathogens have become multidrug resistant, the search for new therapeutic targets is being encouraged. The understanding of the structural components involved in the infective process is essential for the development of new therapeutic agents. In this work the structure of the secreted portion of PlpD protein which has catalytic activity was resolved at 2.14 angstroms resolution. The protein analysis showed interesting differences between its structure and its homologous ExoU, providing evidences to the characterization of its mechanism of action at a structural level. This thesis was developed in collaboration with the Macromolecular Engineering Systems Laboratory group in Marseille, France under the coordination of Dr Sophie BlevesMestradoGenetica de MicroorganismosMestre em Genética e Biologia Molecula