Abstract:
Tap é uma importante bomba de efluxo associada à resistência a múltiplos fármacos
em Myocbacterium tuberculosis. O desenvolvimento de inibidores de efluxo (IEs) para
Tap possivelmente aumentaria a eficácia dos antimicrobianos de segunda linha e
reduziria a duração do tratamento atual. A bomba de efluxo Tap fica localizada na
membrana plasmática, que faz parte de um complexo envelope celular, que tem
importante papel da resistência intrínseca a antimicrobianos. O fosfatidil-mio-inositol
dimanosídeo (PIM2) é um componente essencial do envelope celular e o lipídio mais
predominante na membrana plasmática de M. tuberculosis. Dessa forma, o objetivo
deste trabalho foi desenvolver modelos atomísticos computacionais das estruturas de
uma membrana de PIM2 e da bomba de efluxo Tap de M. tuberculosis, como alvos
no estudo racional de antimicrobianos. Um modelo estrutural de Tap permite estudo
racional de IEs, enquanto um modelo para a membrana de PIM2 aumenta a acurácia
do modelo de bombas de efluxo, além de permitir o estudo de fármacos que interagem
com o envelope celular de M. tuberculosis. Desenvolvemos um modelo molecular de
Tap, ao longo de um extenso estudo de modelagem molecular, que mostrou possível
inibição competitiva entre IEs e antibióticos. Desenvolvemos e analisamos um modelo
de membrana de PIM2 com simulações por Dinâmica Molecular, possibilitando
aprimorar o modelo desta proteína. O modelo de membrana de PIM2 também foi
usado para estudar a interação da membrana do M. tuberculosis com um candidato
ao reposicionamento de fármacos, a mefloquina, por meio de simulações por
Dinâmica Molecular, sendo que os resultados concordaram com as análises
espectroscópicas. Esta tese gerou artigos que descrevem o desenvolvimento destes
dois importantes modelos estruturais, da bomba de efluxo Tap e da PIM2, para o
estudo racional de fármacos.
Tap is an important efflux pump associated with multidrug resistance in Myocbacterium
tuberculosis. The development of efflux inhibitors for Tap could raise the effectiveness
of second line drugs and reduce the duration of the current treatment. Tap efflux pumps
are located in the plasma membrane, which is part of a complex cell envelope, which
plays an important role in intrinsic resistance to antimicrobials. Phosphatidyl-myoinositol dimannoside (PIM2) is an essential component of the cell envelope and the
most predominant lipid in the plasma membrane of M. tuberculosis. Thus, the objective
of this work was to develop atomistic computational models of the structures of a PIM2
membrane and the Tap efflux pump of M. tuberculosis, as targets in the rational study
of antbiotics. A structural Tap model allows a rational study of EIs, while a model for
the PIM2 membrane increases the accuracy of the efflux pump model, and also allows
the rational study of drugs that interact with the M. tuberculosis cell envelope. We
developed a molecular model of Tap, throughout an extensive molecular modelling
study, that showed possible competitive inhibition between EIs and antibiotics. We
developed and analyzed a Molecular Dynamics PIM2 membrane model, that showed
reliability in its interaction with Tap, enhancing the Tap model. The PIM2 membrane
model was also used to study the M. tuberculosis membrane interaction with a
candidate for drug repurposing, mefloquine, throughout Molecular Dynamics, and the
results agreed with the spectroscopic analyses. This thesis generated papers that
describe the development of these two important structural models, the Tap efflux
pump and the PIM2 membrane models, for the rational drugs study.
