Identificação e Caracterização de Bacteriocinas com domínio peptidase M23 no gêneo Xanthomonas

Abstract

A resistência bacteriana a antibióticos é um dos principais desafios enfrentados nos setores da saúde pública, agropecuária e meio ambiente. Nesse contexto, as bacteriocinas, macromoléculas antimicrobianas produzidas naturalmente por bactérias, surgem como alternativas promissoras por apresentarem atividade bactericida. Entre elas destaca-se a família de peptidases M23, enzimas hidrolases do peptidoglicano que participam de processos vitais como divisão celular e virulência, além de apresentarem potencial para a descontaminação de superfícies e o controle de biofilmes. Este trabalho teve como objetivo a prospecção in silico de peptidases M23 no gênero Xanthomonas, um grupo bacteriano de interesse fitossanitário e biotecnológico. Foram analisados cem genomas (incluindo trinta e cinco gerados pelo Laboratório de Genética e Biotecnologia Vegetal – LGBV) pertencentes a treze espécies, todos disponíveis no banco de dados NCBI. Para isso, foi desenvolvido um script de mineração, que identificou noventa sequências contendo o domínio “peptidase M23” contendo sete arquiteturas distintas. A caracterização das propriedades físico-químicas e da atividade antimicrobiana predita in silico foi realizada inicialmente por meio das ferramentas Protein Isoelectric Point Calculator, Peptide Property Calculator, Antifungal Peptide Prediction e ToxinPred. As análises revelaram uma variação significativa no ponto isoelétrico e na carga líquida das peptidases M23, características que influenciam diretamente a atividade antimicrobiana das proteínas e são fundamentais no desenvolvimento de peptídeos antimicrobianos racionalmente modificados RAMPs (Rationally Modified Antimicrobial Peptides). Além disso, foram identificadas regiões com possível toxicidade contra bactérias, reforçando o potencial dessas enzimas como candidatas à engenharia de peptídeos antimicrobianos. Na etapa seguinte, foram realizados alinhamentos múltiplos, modelagem estrutural e análise fenética utilizando os softwares Clustal Omega, AlphaFold3 e MEGA v11.0.13, respectivamente. Os resultados revelaram alta similaridade estrutural com outras peptidases conhecidas da mesma família, como por exemplo: Lysostaphin, Staphylolysin e Zoocin A, fortalecendo o potencial biotecnológico dessas moléculas. Os resultados obtidos comprovam a eficácia do script desenvolvido para a prospecção de bacteriocinas em genomas bacterianos, possibilitando a identificação de moléculas bioativas com alto valor biotecnológico. O estudo também contribui para o avanço na compreensão estrutural e funcional das peptidases M23, destacando seu papel como potentes agentes antimicrobianos, com aplicações potenciais na saúde humana e animal, agricultura e na indústria. Assim, o trabalho apresenta contribuições relevantes ao oferecer uma ferramenta computacional eficiente, revelar novos alvos moleculares com potencial terapêutico/bactericida, e abrir caminhos para o desenvolvimento racional de novos peptídeos antimicrobianos, frente ao cenário crescente de resistência bacteriana.