Análises in silico das beta-lactamases do tipo TEM

Abstract

As beta-lactamases do tipo TEM são enzimas produzidas por bactérias, sendo comumente encontradas em bactérias gram-negativas. Essas enzimas conferem resistência bacteriana aos antibióticos beta-lactâmicos, pois atuam eficientemente na clivagem do anel beta-lactâmico que os constituem. As enzimas TEM são uma das mais prevalentes em bactérias resistentes e podem apresentar múltiplas alterações em seus resíduos de aminoácidos que podem levar ao aumento do seu espectro de ação. Considerando que os beta-lactâmicos são um dos principais grupos de antibióticos disponíveis para o uso clínico, que a resistência é um atual problema mundial, e que as enzimas TEM apresentam uma alta plasticidade fenotípica, capazes de evoluir para formas que acarretam maior resistência, este estudo teve como objetivo realizar análises in silico comparativas entre as variantes das enzimas TEM beta-lactamases. Para isso, foram selecionadas sequências de aminoácidos das beta-lactamases TEM disponíveis no Banco de Dados Nacional de Organismos Resistentes a Antibióticos (NDARO) do NCBI. As sequências foram alinhadas com o auxílio do programa MAFFT para identificação de regiões de similaridade, como também para identificação das posições dos resíduos variáveis dessas enzimas e as suas respectivas substituições de aminoácidos. A partir dessas análises foi feito o levantamento de uma tabela de mutação destacando os principais resíduos dessas enzimas que sofrem substituições de aminoácidos e a substituição observada para cada variante em comparação com a enzima TEM-1, primeira enzima dessa família identificada em bactérias. Pela análise do alinhamento das sequências foi observada a presença dos principais motivos conservados característicos das beta-lactamases da classe, além de serem identificadas quinze posições de resíduos de aminoácidos que são frequentemente substituídos, sendo essas substituições associadas ao funcionamento das enzimas. Foram realizadas análises filogenéticas através do método de agrupamento de vizinhos para comparar as variantes TEM e identificar a similaridade entre elas, através das análises filogenéticas foi observado uma alta similaridade entre as sequências das enzimas TEM. Para avaliação de relações evolutivas entre as sequências, o método filogenético mostrou ser inconclusivo para esse tipo de estudo devido à extrema similaridade entre as sequências. As enzimas TEM são uma das beta-lactamases que evoluem mais rápido e apresentam resíduos e motivos que são cruciais para a sua funcionalidade, analisar a variação presente nesses resíduos e sua importância para variação na atividade da enzima é fundamental para o melhoramento e desenvolvimento de fármacos que sejam capazes de impedir que essas enzimas promovam resistência bacteriana.