Del genoma al blanco molecular: nuevos enfoques para el descubrimiento de antimicrobianos contra Listeria monocytogenes

MIRANDA CLARA PALUMBO; EZEQUIEL SOSA; FEDERICO SERRAL; FLORENCIA CASTELLO; GUSTAVO SCHOTTLENDER; TANIA GORDILLO; SABRINA SOL BOCKOR; MARÍA MERCEDES PALOMINO; DARÍO FERNÁNDEZ DO PORTO

Simposio; 6 Simposio Argentino de jovenes investigadores en bioinformatica 2021; 2021

RSG Argentina

Del genoma al blanco molecular: nuevos enfoques para el descubrimiento de antimicrobianos contra Listeria monocytogenesIntroducción: Listeria monocytogenes es el agente causante de la listeriosis en humanos, unazoonosis originada principalmente con el consumo de alimentos contaminados. Esta enfermedades relevante para la salud pública dada su elevada mortalidad entre grupos de riesgo (20-30%), conel agravante que conlleva el incremento en la aparición de cepas resistentes tanto en el ámbitoclínico como en la industria. En consecuencia, resulta necesario la utilización de estrategias quepermitan la búsqueda racional de nuevos agentes terapéuticos eficaces contra este patógeno. Eneste sentido, existen abordajes computacionales que aprovechan la información disponible enbases de datos de genómica, transcriptómica y proteómica. Este es el caso de Target- Pathogen,una herramienta online que permite clasificar las proteínas de un genoma de acuerdo a supotencial como blanco molecular a partir de su función, esencialidad, contexto metabólico,expresión y drogabilidad estructural.Objetivo: Emplear un enfoque multi-ómico para buscar y priorizar blancos moleculares atractivosque permitan el desarrollo de drogas capaces de combatir a Listeria monocytogenes.Materiales y métodos: En primer lugar, se buscó obtener el estructuroma de L. monocytogenesEGD-e para determinar la drogabilidad de cada proteína codificada en su genoma. Se utilizaron lasestructuras depositadas en el PDB, las restantes se generaron mediante modelado por homologíaempleando Modeller. Seguidamente, fpocket permitió la detección de cavidades proteicas capacesde interactuar con compuestos tipo droga. Luego se evaluó el proteoma de este patógeno contra lasproteínas humanas y de su microbioma por BLASTp, para evitar una posible inhibición cruzada.Adicionalmente, el análisis de esencialidad se realizó por búsqueda de ortólogos en Database ofEssential Genes. El grado de conservación de cada proteína dentro de la especie se determinórealizando un alineamiento múltiple del genoma de 25 cepas patógenas con Mauve. Por último,utilizando Pathway Tools se realizó la reconstrucción de la red metabólica de este patógeno, seguidode un curado manual. La red se representó en forma de grafo empleando Cytoscape paradeterminar las medidas topológicas que la caracterizan. Se calculó la centralidad de cada reacción yse identificaron aquellas denominadas “choke-points” (únicas en consumir o producir un dadometabolito). La totalidad de los datos obtenidos se integraron en Target Pathogen, aplicando unaserie de filtros y una función de ranqueo se obtuvo la lista de proteínas clasificadas de acuerdo a suinterés como blancos de drogas. Resultados: Se obtuvieron 1089 estructuras drogables que nopresentaron homología con proteínas humanas ni con más de un tercio de los microorganismos dela microbiota intestinal. Entre ellas, los blancos más atractivos según la función de ranqueo son lasproteínas FabH, AccA y AccD (síntesis de ácidos grasos), TrpB (biosíntesis de triptofano), Tal1 y Tal2(vía de pentosas fosfato). Todas ellas catalizan reacciones choke-point de elevada centralidad, sonesenciales y se encuentran conservadas en la totalidad de cepas analizadas.Conclusión:Utilizando herramientas bioinformáticas, bases de datos y partiendo de la informacióncontenida en el genoma de Listeria monocytogenes se identificaron blancos proteicos que puedenser utilizados para el futuro desarrollo de inhibidores específicos.PALABRAS CLAVES: Listeria monocytogenes, Blancos de drogas, Reconstrucción metabólica,Modelado estructural.