Uma equipe de pesquisadores da Taipei Medical University identificou novas possibilidades na biossíntese de compostos bioativos, ao estudar a enzima HapC, proveniente da bactéria marinha Hahella chejuensis. O estudo, liderado pelo professor Andrew H.-J. Wang, foi publicado na revista The FEBS Journal.

A importância dos compostos naturais

Compostos naturais, como a prodigiosina, um pigmento vermelho produzido por certas bactérias, têm grande relevância em medicamentos e produtos agrícolas. Além de sua coloração, a prodigiosina e seus derivados, conhecidos como prodigininas, apresentam atividades antibacterianas, anticancerígenas, imunossupressoras, antifúngicas e de proteção a plantas.

No entanto, a utilização desses compostos em aplicações práticas muitas vezes requer modificações em suas estruturas químicas. Mudanças sutis nas cadeias laterais de uma molécula podem impactar sua interação com alvos biológicos, solubilidade e estabilidade em sistemas vivos.

Explorando a flexibilidade da HapC

A equipe da TMU focou na enzima HapC, que catalisa a etapa final da biossíntese de prodigininas. Para avaliar a flexibilidade da enzima, os pesquisadores utilizaram versões modificadas de um bloco químico chave e analisaram se a HapC conseguiria unir esses blocos a um precursor, formando novas prodigininas.

O resultado foi a produção bem-sucedida de seis prodigininas não nativas em laboratório. Dentre elas, duas—3,4-dimetil-6-metoxiprodiginina e 2-etil-6-metoxiprodiginina—nunca haviam sido produzidas por qualquer enzima formadora de prodigiosina. A variante 2-etil, em particular, não apresentou atividade quando testada com a enzima PigC, comumente estudada, evidenciando o potencial catalítico distinto da HapC.

Compreendendo o funcionamento da enzima

O estudo também investigou o mecanismo de ação da HapC. Como não existe uma estrutura cristalina experimentalmente resolvida da enzima, a equipe construiu um modelo estrutural e utilizou simulações de docking para observar como a enzima se liga ao ATP, intermediários de reação e produtos de prodiginina.

“Queríamos entender como a natureza constrói essas moléculas pigmentadas vermelhas, não apenas analisando o produto final, mas acompanhando as etapas de trabalho da enzima”, disse Wang. A análise sugere um ciclo catalítico em três fases: a enzima se liga ao ATP, posiciona o substrato e transfere um grupo fosfato, e, por fim, libera o produto recém-formado, permitindo que a enzima reinicie o ciclo.

Perspectivas futuras

Os novos compostos não estão sendo apresentados como medicamentos, mas oferecem aos pesquisadores mais análogos de prodiginina para teste e comparação. Com um modelo mais claro dos locais ativos da HapC e de seu ciclo catalítico, os cientistas podem explorar a possibilidade de engenharia da enzima para aceitar mais blocos de construção e produzir bibliotecas de compostos maiores. O próximo passo é testar a atividade biológica desses análogos e avaliar se a HapC pode se tornar uma ferramenta útil na descoberta de produtos naturais em medicina, biotecnologia ou biocontrole agrícola.