Avaliação de inibidores de urease e desenvolvimento de sistema automatizado para triagem de compostos inibidores e identificação de microrganismos ureolíticos com aplicações agrícolas e clínicas
Fluorescência molecular, inibição enzimática, fertilizantes nitrogenados, interação proteína-ligante, catálise enzimática.
A intensificação do uso de fertilizantes nitrogenados e a crescente preocupação com a sustentabilidade dos sistemas agrícolas tornam o controle da atividade da urease um desafio central para a eficiência do uso do nitrogênio e para a mitigação de impactos ambientais. A urease, ao catalisar a rápida hidrólise da ureia, está diretamente associada a perdas de nitrogênio por volatilização de amônia e a desequilíbrios em ecossistemas agrícolas, além de ser relevante em processos patogênicos mediados por microrganismos ureolíticos. Apesar do uso de inibidores comerciais, como o NBPT, sua eficiência é frequentemente limitada pela instabilidade sob condições ambientais complexas e pela variabilidade dos sistemas naturais. Neste contexto, esta tese investigou o desenvolvimento e a avaliação de novas estratégias químicas e analíticas para o controle da atividade ureolítica em ambientes biológicos e ambientais. Diferentes classes estruturais foram exploradas como fontes de inibidores, abrangendo sistemas orgânicos, organometálicos e nanoestruturados, com destaque para compostos sulfurados, derivados de fósforo e nanopartículas funcionais. Os resultados evidenciam que a eficácia inibitória não depende apenas da afinidade intrínseca pela enzima, mas também é fortemente modulada pela complexidade do meio, especialmente pela presença de substâncias húmicas e de matrizes de solo. A integração de abordagens cinéticas, biofísicas e computacionais revelou que os mecanismos de inibição são multifatoriais, abrangendo desde interações reversíveis no sítio ativo até processos de estabilização de complexos enzima–ligante, com impacto direto na dinâmica conformacional da urease. Paralelamente, demonstrou-se que a resposta enzimática em sistemas reais difere significativamente das condições ideais, reforçando a necessidade de avaliação em matrizes ambientalmente relevantes. Como contribuição adicional, foi desenvolvida uma plataforma analítica automatizada capaz de monitorar a atividade ureásica e avaliar inibidores de forma reprodutível em diferentes matrizes, reduzindo a intervenção manual e ampliando a aplicabilidade analítica em sistemas complexos. Portanto, os resultados desta tese indicam que o avanço no controle da urease depende da integração entre inovação molecular, compreensão mecanística em ambientes reais e desenvolvimento de ferramentas analíticas automatizadas, oferecendo uma base consistente para aplicações futuras na agricultura sustentável e no monitoramento ambiental.