Notícia com publicação científica
Novo conhecimento sobre a enzima urease abre caminho para o desenvolvimento de novos medicamentos
Usando microscopia crioeletrônica, pesquisadores conseguiram identificar um estado adicional da enzima urease em ação
Divulgação, Universidade de Bolonha
20 de fevereiro de 2025, 14:14

Fonte

Universidade de Bolonha

Publicação Original

Universidade de Bolonha

Áreas

Biologia, Bioquímica, Biotecnologia, Desenvolvimento de Fármacos, Engenharia Biológica, Microbiologia, Nanotecnologia Farmacêutica, Toxicologia

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Resumo

Um grupo de cientistas usou a técnica de microscopia crioeletrônica para avançar no conhecimento sobre os mecanismos de ação da enzima urease.

Além das conformações aberta e fechada, os cientistas identificaram um terceiro estado da enzima durante sua ação, o que abre caminho para o desenvolvimento de novos fármacos e moléculas capazes de inibir e controlar a ação da urease, com possíveis aplicações nas áreas médica e terapêutica.

Foco do Estudo

Estudar mecanismos de ação da enzima urease com a técnica de microscopia crioeletrônica.

Por que é importante?

A urease é uma enzima muito comum na natureza e requer a presença essencial de dois átomos de níquel para desempenhar um papel fundamental no ciclo biogeoquímico do nitrogênio.

O níquel é um metal altamente tóxico para os seres humanos, mas em alguns sistemas biológicos é indispensável, podendo por isso ser considerado um ‘veneno essencial’.

A urease é o catalisador biológico mais eficiente conhecido e tem a capacidade de acelerar em cem milhões de bilhões de vezes a decomposição da ureia, um composto químico (também presente no sangue e na urina) muito utilizado na agricultura como fertilizante, mas que libera grandes quantidades de amônia e, portanto, produz poluição atmosférica.

A urease também é encontrada em plantas, algas, fungos e é um fator de virulência para muitos microrganismos, incluindo vários patógenos que são perigosos para a saúde humana e podem desenvolver resistência a antibióticos.

Entender o mecanismo de ação da enzima pode, portanto, abrir caminho para o desenvolvimento de novos medicamentos e moléculas capazes de modular sua atividade.

Estudo

Na Itália, um grupo de pesquisa revelou um elemento nunca antes visto nos mecanismos de ação da urease, uma enzima fundamental tanto na área médica e farmacêutica quanto no setor agroalimentar.

Os resultados do estudo – publicado na revista científica International Journal of Biological Macromolecules – foram possíveis graças ao uso da microscopia crioeletrônica (crio-EM): a técnica de imagem permite atingir um nível de resolução muito alto, ao congelar a amostra a ser observada em temperaturas muito baixas.

O estudo foi liderado pelo Dr. Stefano Ciurli e pelo Dr. Luca Mazzei, professores do Departamento de Farmácia e Biotecnologia da Universidade de Bolonha, e contou com a participação de pesquisadores da Universidade de Florença e da Universidade Politécnica de Marche.

Graças à microscopia crioeletrônica, novas perspectivas sobre o mecanismo de funcionamento da urease estão se abrindo. Essa nova técnica nos permite lançar luz sobre aspectos fundamentais da catálise enzimática que eram inacessíveis com a cristalografia de raios X, a tecnologia usada anteriormente para estudar essas enzimas

Dr. Stefano Ciurli, professor do Departamento de Farmácia e Biotecnologia da Universidade de Bolonha

Resultados

Usando microscopia crioeletrônica, os pesquisadores conseguiram ‘observar’ a urease enquanto ela se move pelo espaço, identificando um aspecto nunca antes visto de sua ação.

O acesso ao local onde ocorre a reação enzimática é regulado por um movimento dinâmico de uma porção da proteína que até então só havia sido observada em duas conformações: aberta ou fechada. A nova análise destacou que há também um terceiro estado possível, intermediário entre os dois conhecidos até agora.

A descoberta abre caminho para o desenvolvimento de novos fármacos e moléculas capazes de inibir e controlar a ação da urease, com possíveis aplicações nas áreas médica e terapêutica.

Comparamos duas estruturas da urease presente em uma bactéria: uma em sua forma nativa e outra inibida por uma molécula usada na agricultura. Dessa forma, conseguimos detectar a existência de uma conformação de transição entre o estado aberto inativo e o estado fechado cataliticamente ativo

Dr. Luca Mazzei, pesquisador do Departamento de Farmácia e Biotecnologia da Universidade de Bolonha e primeiro autor do estudo

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Stefano Ciurli

Professor do Departamento de Farmácia e Biotecnologia da Universidade de Bolonha

Dr. Luca Mazzei

Pesquisador do Departamento de Farmácia e Biotecnologia da Universidade de Bolonha

Instituições Citadas

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica International Journal of Biological Macromolecules (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade de Bolonha (em italiano)

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