Monitor(a): Giovanna Santini de Lima Santos
Orientador(a): Wellington Luiz de Araújo
O Laboratório de Biologia Molecular e Ecologia Microbiana (LABMEM) utiliza a genética molecular, genômica, e abordagens ecológicas para estudar as interações entre micro-organismos com bactérias, fungos, plantas e animais, avalia e identifica genes associados à síntese de agentes antimicrobianos, ao controle de doenças de plantas e promoção de crescimento vegetal. Além disso, outros projetos em andamento visam conhecer e explorar a diversidade microbiana presente no rio Tietê, buscando avaliar o efeito dos diferentes níveis de poluição nas interações microbianas presentes no sedimento e na água, além de buscar genes e isolados envolvidos com a síntese de bioprodutos de interesse industrial e farmacêutico. Utilizamos também de técnicas de bibliotecas de mutantes e mineração genômica para a identificação de novos genes associados à produção de compostos bioativos. Em minha colaboração com o LABMEM, onde iniciei minha experiência com a pesquisa científica, trabalhei em um projeto associado ao estudo de sistemas de mutagênese em bactérias endofíticas do gênero Burkholderia spp., visando desenvolver ferramentas de biologia molecular para estudos de Ecologia Microbiana de dezembro de 2020 à julho de 2022, sob orientação do professor Dr. Welington Luiz de Araújo e, atualmente, em minha dissertação de mestrado desenvolvo um projeto focado na prospecção de bactérias do rio Tietê produtoras de metabólitos secundários de interesse biotecnológico, em especial antitumorais, onde será caracterizada a análise do perfil citotóxico e metabolômico dos extratos produzidos por essas bactérias.

Monitor(a): Felippe Truglio Machado
Orientador(a): Nadja Cristhina de Souza Pinto
O laboratório de genética mitocondrial procura estudar os mecanismos de manutenção do DNA mitocondrial, como as vias de reparo ocorrem na mitocôndria e o impacto da disfunção destas vias na função mitocondrial e metabolismo celular. Durante muito tempo achavam que a mitocôndria não possuía mecanismos de reparo de DNA, isso porque a maioria dos experimentos de teste de reparo eram feitos com proteínas envolvidas na via de reparo por excisão de nucleotídeos (NER) e até hoje não temos evidências deste tipo de reparo na mitocôndria. Porém, vias de reparo como reparo por excisão de bases (BER), recombinação homóloga (HR), ligação de extremidades não homólogas (NHEJ), possuem atividade na mitocôndria, mas algumas ainda não estão claras quanto ao mecanismo exato. O meu projeto procura entender como ocorre o reconhecimento e sinalização de lesões de quebra de dupla fita do DNA mitocondrial. No caso, procuro saber se a proteína quinase ATM interage com o DNA mitocondrial e com a proteína TFAM que funciona como proteína empacotadora do DNA mitocondrial (similar às histonas do DNA nuclear), tendo alguma função na sinalização de dano ao mtDNA. Além disso, procuro entender se o complexo MRN, formado pelas proteínas Mre11-Rad50-Nbs1, também possuem papel de reconhecimento, sinalização e processamento inicial da lesão no mtDNA, agindo de forma similar ao que ocorre nas vias de reparo nucleares.

Monitor(a): Diana Reis Della Corte Guimarães Pacheco
Orientador(a): Fábio Luís Forti
As células eucarióticas possuem resposta frente aos agentes que causam danos ao DNA, essas reações dependem do acionamento rápido e eficiente de vias de sinalização que levam ao reconhecimento e reparo do material genético lesado possibilitando a manutenção metabólica, sobrevivência e proliferação celular. Sendo assim, o intuito do nosso laboratório é estudar as vias de transdução de sinais, regulação do ciclo celular e mecanismos moleculares de manutenção da estabilidade genômica em células humanas; para isso, são utilizadas diferentes abordagens bioquímicas tais como: proteômica, biologia celular e molecular, biologia de sistemas focadas em redes de interação proteína-proteína a fim de avaliar a atividade/função de proteínas. As enzimas examinadas no nosso grupo são do tipo tirosinas quinases, tirosinas fosfatases duais ou GTPases, os quais possuem muitos representantes recém investigados, consequentemente, com atuação pouco conhecida, o aprofundamento dessas pesquisas nos levará ao melhor planejamento de intervenções moleculares que viabilizam tratamentos terapêuticos para enfermidades como o câncer. No caso do meu projeto, os estudos se concentram em uma fosfatase humana de especificidade dual denominada DUSP12 capaz de desfosforilar tanto resíduos de tirosina quanto resíduos de serina/treonina, essa fosfatase já demonstrou estar envolvida com certos tipos de tumores como leucemia mieloide crônica e hepatocarcinoma, adicionalmente a DUSP12 possui um domínio dedo de zinco ainda pouco elucidado estruturalmente que influencia sua regulação e atividade durante variações REDOX do ambiente em que está enzima fica inserida, portanto meu objetivo é avaliar a cinética dessa enzima utilizando substratos artificiais que emitem fluorescência ou que podem ter a absorbância medida mediante a desfosforilação e comparar essa atividade após a adição de diferentes compostos oxidantes ou redutores, concomitantemente avaliar sua interação com outras proteínas em diferentes linhagens de células tumorais e elucidar, de forma preliminar, a sua estrutura, principalmente na porção do domínio dedo de zinco.

Monitor(a): Thiago da Mata
Orientador(a): Etelvino Bechara
Compostos carbonílicos reativos foram identificados como produtos de oxidação avançada de carboidratos, lipídios, proteínas e bases de DNA, e estão envolvidos em diversas doenças relacionadas à idade, como diabetes, Alzheimer e câncer. Constatou-se também que espécies carbonílicas excitadas ao estado triplete possuem propriedades de iniciar reações tipicamente fotoquímicas mesmo na ausência de luz, como a dimerização das pirimidinas do DNA (CPDs – cyclobutane pyrimidine dimers), relatada em melanócitos horas após a irradiação UV. O acúmulo patológico dessas espécies foi cunhado como “estresse carbonílico”. Nosso grupo estuda a geração de compostos carbonílicos reativos, sua reatividade frente a metabólitos e biomoléculas, bem como supressores, ou seja, alvos prioritários, como aminoácidos ou, no caso do meu projeto, sorbato (2,4-hexadienoato) e seus derivados.

Monitor(a): Rebeca Bueno
Orientador(a): Nadja Cristhina de Souza Pinto
Os organismos vivos estão constantemente expostos a agentes que podem danificar seu DNA. A existência de mecanismos de reparo de DNA contribui para a manutenção da integridade do genoma. Diferentes mecanismos de reparo de DNA evoluíram para reconhecer e lidar com tipos distintos de lesões, deste modo, cada via tem especificidade para um tipo ou uma classe de modificações. Quando tal maquinaria não está presente ou é ineficiente, pode ocorrer acúmulo de lesões no DNA que levam a morte celular ou a mutações, que podem causar doenças como o câncer e neurodegeneração. Porém, não é só apenas o DNA nuclear que está sujeito a danos, o DNA de mitocôndrias (mtDNA) também é afetado por agentes de dano.
As mitocôndrias são popularmente conhecidas como “usinas” das células pois são organelas responsáveis pela produção de ATP através da fosforilação oxidativa, no entanto, desempenham ainda outras funções essenciais como regulação da apoptose e participação na síntese de biomoléculas. Apesar de pequeno em comparação ao DNA nuclear, o mtDNA é imprescindível para o bom funcionamento das células, pois ele codifica para 13 subunidades dos complexos da cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa, 22 RNAs transportadores e 2 RNAs ribossômicos necessários para a transcrição de mtDNA. Portanto, é de se esperar que lesões e mutações no mtDNA podem ser prejudiciais para a célula. É nessa interface, entre o reparo de DNA mitocondrial e o metabolismo, que o Laboratório de Genética Mitocondrial se encontra. Estudando os mecanismos de manutenção da integridade genômica mitocondrial e sua relação com a bioenergética mitocondrial em situações basais, patológicas e durante o envelhecimento.
Em mitocôndrias, a principal e mais bem caracterizada via é a de reparo por excisão de bases (BER), ela é responsável pela remoção de pequenas lesões no DNA, como bases alquiladas e oxidadas, relevantes para o mtDNA uma vez nessa organela há uma maior quantidade de agentes oxidantes e alquilantes. Porém, em relação ao genoma nuclear, pouco se sabe sobre como o mtDNA lida com danos alquilantes. A principal enzima no reparo de bases alquiladas por BER é alquiladenina DNA glicosilase (AAG). AAG teve sua presença demonstrada em mitocôndrias humanas, mas não de camundongos até o momento. Uma vez que as vias de reparo de DNA são alvos de estudos de doenças humanas e ensaios terapêuticos, e agentes alquilantes são comumente utilizados como quimioterápicos, é importante avaliar se o reparo de mtDNA é eficiente contra agentes alquilantes e as suas consequências. Por isso, em meu projeto de mestrado procurei avaliar o papel de AAG no reparo de mtDNA de células de camundongos. Além disso, danos não afetam somente a replicação de DNA, e sim a transcrição, podendo até alterar a regulação da expressão gênica. Portanto, em meu doutorado pretendo avaliar como lesões no mtDNA podem afetar a transcrição de mtDNA e a possível regulação da expressão desse genoma.

Monitor(a): Leandro Teodoro Júnior
Orientador(a): Mari Cleidi Sogayar
O Grupo NUCEL de Terapia Celular é um grupo de pesquisa que atua de modo translacional na área de bioquímica e suas aplicações na clínica médica. As principais linhas de pesquisa se vinculam ao estudo das bases moleculares do controle da proliferação celular e origens de neoplasias; das bases moleculares e terapias celulares para diabetes melito do tipo I; da geração de linhagens celulares produtoras de proteínas recombinantes de interesse biotecnológico e terapêutico; e da investigação das vias moleculares dos processos de diferenciação celular. Meu projeto de pesquisa está enquadrado no primeiro assunto. Investigo mecanismos moleculares relacionados ao tumor de mama triplo negativo em linhagem celular Hs578T. Em meu projeto, trabalho tentando entender como que a linhagem supracitada, quando modificada por knockout em um lncRNA, torna-se mais maligna e quais genes, proteínas e, consequentemente vias moleculares estão associados a este processo, de modo a estabelecer, se possível, marcadores biológicos para este tipo de câncer.

Monitor(a): Gustavo Akio Ogasawara
Orientador(a): Carlos Takeshi Hotta
O relógio biológico é um mecanismo interno fundamental para todos os seres vivos. Por meio dele, nosso corpo sabe a hora certa em que comemos, bebemos ou dormimos, e com isso é possível antecipar processos metabólicos importantes para as atividades fisiológicas de uma vida saudável. Nosso laboratório tem como foco o estudo do relógio biológico em plantas para ajudá-las a crescerem mais e melhor. Para isso, usamos técnicas moleculares, como RT-qPCR, para identificar genes do relógio associados a funções importantes para o metabolismo da planta. O entendimento desse processo nos permite otimizar a eficácia das práticas agrícolas e contribuir para o desenvolvimento de plantas adaptadas a diversos ritmos climáticos, inclusive de outros planetas. Atualmente nosso grupo desenvolve projetos em fisiologia molecular de cana-de-açúcar, arabidopsis, beterraba, sorgo e plantas daninhas. Há ainda um projeto que investiga o desenvolvimento da soja em solo marciano. Ou seja, é um laboratório muito legal, então venha trabalhar com a gente!

Monitor(a): Rafael Dias de Moura
Orientador(a): Nícolas Carlos Hoch
A informação genética, codificada na forma de DNA e armazenada no núcleo das células, é vital para a manutenção dos processos celulares. A molécula de DNA precisa ter sua estrutura preservada para que possa ser devidamente transcrita e replicada, e para que a informação não seja modificada. Contudo, o DNA está constantemente sujeito ao que chamamos de “danos” ou “lesões”, isto é, modificações químicas e estruturais causadas por variados agentes. Estes incluem, entre outros, radicais livres resultantes do metabolismo celular, radiação ultravioleta e erros na replicação. As lesões, por sua vez, podem consistir na adição de grupos funcionais às bases nitrogenadas, pareamentos de base errôneos ou quebras na fita de DNA, por exemplo. Dada a importância da manutenção do DNA, todos os domínios da vida desenvolveram diversos mecanismos para detectar, sinalizar e corrigir essas lesões. Esses mecanismos constituem o que é conhecido como “reparo de DNA”. Em conjunto com as vias de reparo, atuam vias regulatórias do ciclo celular, que podem impedir a replicação do DNA quando necessário. Quando, apesar desses mecanismos, o reparo não é possível, vias de morte celular são desencadeadas.
Uma forma de sinalização de lesões é a ADP-ribosilação, uma modificação pós-traducional de proteínas sintetizada por enzimas da família PARP (poly-ADP-ribosyl polymerase). A ADP-ribosilação em altas quantidades está associada a uma via de morte celular pouco compreendida chamada parthanatos, um dos focos de estudo de nosso laboratório. Além de danos ao DNA, esta modificação também participa da sinalização de diversos outros processos, como a resposta interferon (um tipo de resposta a infecções virais). Nesse contexto, no Laboratório de Estabilidade Genômica estudamos como as células humanas sinalizam e reparam os diferentes tipos de danos ao DNA e as implicações de defeitos nessas vias no ser humano, com enfoque na ADP-ribosilação. Também estudamos o papel de ADP-ribosilação na resposta interferon. Para isso, realizamos o cultivo de células humanas e utilizamos técnicas como PCR, Western blotting, microscopia de fluorescência, ensaio de sobrevivência clonogênica, clonagem molecular, edição genômica com CRISPR/Cas9 e silenciamento gênico por siRNA.

Monitor(a): Ariosvaldo P dos Santos Junior
Orientador(a): Aline Maria da Silva
Atualmente a principal linha de pesquisa desenvolvida em nosso grupo tem como objetivo final a aplicação clínica de fagos contra cepas clínicas bacterianas multidrogas resistentes. Tentamos compreender a interação fago-bactéria e os fatores que definem essa interação. Usamos abordagens bioquímicas, de biologia molecular, genômica, microbiológica e modelos animais para investigar a possível aplicação em fagoterapia contra as cepas clínicas resistentes a antibióticos. Os projetos que atualmente estamos desenvolvendo visam compreender a base molecular da especificidade de fagos contra cepas clínicas de Pseudomonas aeruginosa e validar experimentalmente bons candidatos para aplicação em Fagoterapia. Também estamos investigando as respostas primárias em larvas de Galleria Mellonella frente à infecção com as diferentes cepas de Pseudomonas e os fagos líticos que as infectam, como modelo animal in vivo.

Monitor(a): Laís Yoshie Morikawa Muta
Orientador(a): Nadja Cristhina de Souza Pinto
O Laboratório de Genética Mitocondrial dedica-se ao estudo de mecanismos de manutenção e expressão do DNA mitocondrial (mtDNA), estabelecendo implicações desses mecanismos nas funções centrais do metabolismo mitocondrial e celular. O mtDNA codifica essencialmente para proteínas componentes dos complexos da cadeia de transporte de elétrons e da fosforilação oxidativa, de modo que disfunções em sua expressão impactam o metabolismo celular e estão associadas a cardiopatias, neurodegeneração e câncer. Uma possível modificação epigenética é a metilação do DNA, executada por DNA metiltransferases (DNMTs). Meu projeto busca investigar como proteínas de sinalização de desbalanço redox (p53, PCG1-⍺ e NRF1) regulam a quantidade e atividade de DNMTs mitocondriais e quais os impactos da metilação do mtDNA nas funções mitocondriais.

Monitor(a): Thais Satie Iijima
Orientador(a): Sayuri Miyamoto
Lipídeos possuem uma grande diversidade estrutural e desempenham funções fisiológicas que vão muito além da constituição de membranas biológicas e da participação como moléculas precursoras para a síntese de ATP, podendo contribuir como sinalizadores e reguladores de importantes metabólicas. Podem interagir com proteínas e outras macromoléculas, promovendo alterações estruturais e funcionais. Em contexto fisiológico, são potenciais alvos de oxidação, resultando em uma vasta diversidade de lipídeos oxidados. Até certo grau, essas modificações ocorrem de forma natural, mas elas podem aumentar à medida em que envelhecemos e, em alguns casos, podem acontecer de forma descontrolada, causando danos irreversíveis para as nossas células, que podem ocasionar desenvolvimento de doenças. O grupo investiga a formação e os efeitos biológicos associados de lipídeos oxidados em doenças crônico-degenerativas, utilizando metodologias baseadas em análises por espectrometria de massas. Os projetos atuais têm como foco principal (i) entender o papel de lipídeos oxidados em mecanismos de modificação e agregação proteica; (ii) mapear alterações nos perfis lipídicos associadas ao desenvolvimento de doenças, identificando potenciais biomarcadores, (iii) caracterizar mecanismos pelos quais lipídeos oxidados afetam funções celulares ou modulam processos inflamatórios; (iv) desenvolver estratégias preventivas e terapêuticas.

BIBLIOGRAFIA

Bibliografia

- Voet D. and Voet J.G. “Biochemistry”
- Nelson D. and Cox M. “Lehninger- Principles of Biochemistry”
- Alberts B., Johson A., Lewis J. et al. “Molecular Biology of the Cell”