Alguns patógenos bacterianos, incluindo aqueles que causam infecções na garganta e pneumonia, são capazes de criar os componentes necessários para replicar seu DNA sem os íons metálicos normalmente necessários. Esse processo pode permitir que bactérias infecciosas se repliquem mesmo quando o sistema imunológico do hospedeiro sequestra íons de ferro e manganês em uma tentativa de retardar a replicação do patógeno. Um novo estudo, que aparece no jornal Proceedings of the National Academy of Science , descreve uma nova subclasse de enzimas ribonucleotídeo redutase sem metal usadas por essas bactérias, uma compreensão do que poderia impulsionar o desenvolvimento de novos, antibióticos mais eficazes.

"Todo organismo usa enzimas ribonucleotídeo redutase (RNR) para fazer os blocos de construção de nucleotídeos necessários para a replicação e reparo do DNA, "disse Amie Boal, professor assistente de química e de bioquímica e biologia molecular na Penn State e o principal autor do artigo. "Porque RNRs são essenciais, eles são alvos de drogas validados para alguns tipos de câncer e infecções virais, mas ainda não foram explorados como alvos de drogas em bactérias patogênicas. Um dos objetivos do nosso trabalho é entender melhor os cofatores exigidos pelos RNRs para funcionar, que esperançosamente inspirará a criação de novos, drogas antimicrobianas potentes que podem inibir a enzima. "

Os RNRs executam uma química muito complexa para converter ribonucleotídeos - os blocos de construção do RNA, que estão presentes na célula - em desoxirribonucleotídeos - os blocos de construção do DNA. Todos os RNRs conhecidos usados ​​durante o metabolismo aeróbio requerem um cofator de íon metálico, que atua como um poderoso agente oxidante para conduzir a conversão. Em seu novo estudo, a equipe de pesquisadores já identificou e descreveu uma nova subclasse de RNR que é capaz de realizar esse processo sem o auxílio de um íon metálico nos patógenos bacterianos que causam infecções na garganta, pneumonia, febre reumática, e outras doenças.

"Exigir um cofator de metal residual é o calcanhar de Aquiles de um RNR, especialmente em bactérias patogênicas, "disse Gavin Palowitch, Ph.D. candidato em bioquímica, microbiologia, e biologia molecular na Penn State e co-autor do estudo. "Quando um patógeno invade seu corpo, uma das coisas que seu sistema imunológico pode fazer é tentar privá-lo de íons de ferro e manganês em uma tentativa de retardar a reprodução. Se você tem uma maneira de fazer DNA que não depende tanto de um cofator de metal, essa é uma nova tática para evitar a resposta imunológica. "

Os pesquisadores mostraram que esta nova subclasse de RNR é capaz de usar um aminoácido modificado em vez de um íon metálico como o agente oxidante que impulsiona a criação de nucleotídeos de DNA. Permanece desconhecido se um metal é necessário para a síntese inicial do aminoácido modificado e então perdido. Mas o estudo estabelece que a modificação requer uma proteína separada para sua instalação.

"A necessidade de outra proteína ativadora é crítica para pensar sobre a inibição dessa enzima com antibióticos, ", disse Boal." As interações proteína-proteína são realmente alvos atraentes para a interrupção por terapêuticas de moléculas pequenas. "