Laboratórios Participantes

Laboratório de Processos Fotoinduzidos e Interfaces
Responsável: Prof. Maurício da Silva Baptista
Monitoras: Drielli Gomes Vital Fujii

Vocês já pararam para pensar sobre o efeito da luz em nossas vidas? Que consequências a exposição solar pode trazer, sendo elas benéficas ou não? Já imaginou utilizar a luz a nosso favor, incluindo na rotina de terapia, principalmente daquelas doenças mais difíceis de serem tratadas? Essas e mais perguntas são feitas diariamente pelo nosso grupo no Laboratório de Processos Fotoinduzidos e Interfaces (LPFI). Estamos aqui para ajudar na resposta e fazer outras perguntas. A terapia fotodinâmica, como é chamada a técnica utilizada para o tratamento de doenças por meio da luz, tem sido amplamente utilizada em diversas áreas como câncer, infecções causadas por microorganismos, doenças como hipebilirubinemia, entre outras, como alternativa aos tratamentos convencionais a fim de se obter uma terapia eficaz e com menos toxicidade. Uma das linhas de pesquisa do LPFI, entre tantas outras, é a terapia fotodinâmica voltada a entender mecanismos de morte celular em formas parasitárias como a Leishmania amazonensis. As Leishmanioses são um grupo de doenças causadas pelo parasita do gênero Leishmania, são responsáveis por incapacitar e levar à morte milhares de pessoas mundialmente, o tratamento para essas doenças é ineficaz, possui alto custo e alta toxicidade. Como técnicas utilizadas nessa linha de pesquisa, temos, o uso de ferramentas computacionais de desenho molecular, bem como técnicas que envolvem simulações em membrana celular, cultivo celular das formas parasitárias, citometria de fluxo, fluorimetria e irradiadores para explorar ao máximo na busca de respostas e assim, seguir no caminho para o tratamento dessa doença que é tão negligenciada.

 

Laboratório de Química, Bioquímica e Biofísica Computacionais
Responsável: Prof. Guilherme Menegon Arantes
Monitor: Sofia Rodrigues Guedes Camilo

Para termos um bom entendimento de como funcionam as células, estudá-las do ponto de vista molecular é muito importante, entretanto, muitas vezes o que acontece no mundo microscópico acontece em uma escala de tempo muito menor do que estamos acostumados e em uma escala espacial muito menor do que sequer conseguimos imaginar. Dessa forma, apesar dos esforços, muitas questões podem permanecer em aberto se dependermos apenas de métodos experimentais de pesquisa. Por isso, muitas das vezes é mais vantajoso que apliquemos nossos conhecimentos teóricos em simulações da realidade, utilizando modelos físicos e matemáticos para prever acontecimentos ou calcular certas propriedades. No nosso laboratório realizamos simulações computacionais de sistemas químicos e bioquímicos nos baseando em modelos de química quântica e de física clássica. Com esses métodos é possível estudar, por exemplo, a forma com que os elétrons se organizam em uma molécula (ou seja, a estrutura eletrônica dessa molécula), a energia associada na quebra e formação de ligações, o comportamento de um certo sistema ao longo do tempo, entre muitas outras coisas. No momento, alguns dos sistemas em que nosso grupo tem trabalhado envolvem os complexos proteicos que atuam na cadeia transportadora de elétrons, tais como o complexo I, II e III, além de realizarmos estudos com a coenzima-Q, molécula anfifílica que atua transportando elétrons e prótons entre os complexos. Nossos estudos incluem desde análises de reatividade e investigação de propriedades de centros metálicos até simulações de difusão de moléculas em membrana e de ligação de pequenas moléculas/substratos em enzimas.

Laboratório de Proteostase Vascular
Responsável: Dra Thaís Larissa Araujo
Monitores: Everton Gonzaga de Melo e Luiza B. C. T. Coimbra

As proteínas de choque térmico de 70kDa (HSP70, com representantes em todos os reinos da vida) é uma das famílias mais abundantes de chaperonas moleculares. HSP70 regula a proteostase celular em diferentes níveis, auxiliando no enovelamento de cadeias polipeptídicas nascentes, renaturação de proteínas desnaturadas e encaminhar parte das proteínas para vias de degradação. Apesar da nomenclatura, as HSP70s não desempenham funções somente sob condições de choque térmico. Essas macromoléculas também atuam de maneira constitutiva e em exposição a estresses oxidativo, osmótico e mecânico. Nosso grupo busca compreender como a HSP70 participa na proteostase da resposta de células vasculares aos estímulos hemodinâmicos. A melhor compreensão desses mecanismos viabilizará a caracterização da relação entre alterações no fluxo sanguíneo -típicas em algumas doenças vasculares- e a disfunção endotelial. Como modelo biológico de estudo cultivamos células endoteliais humanas. Experimentalmente, aplicamos técnicas de bioquímica e biologia molecular como silenciamento, superexpressão e inibição química ou farmacológica de proteínas, western blotting e espectrometria de massas. Além disso, utilizamos procedimentos de biologia celular: cultura de células e ensaios de caracterização funcional, como ensaios de migração e formação de tubos. * Cada um dos monitores conduzirá uma atividade distinta durante o curso.

 

LABPPRI - Laboratório de Pesquisa em Processos Redox na Inflamação
Monitora: Beatriz Pereira da Silva
Responsável: Profa Dra Flávia Carla Meotti

Após um estímulo inflamatório causado por microorganismos ou por moléculas endógenas, as células do sistema imune produzem oxidantes, uma importante resposta de caráter microbicida e sinalizadora para conter um possível dano celular. O superóxido e o peróxido de hidrogênio são uns dos primeiros oxidantes a serem formados, e ambos são substratos à formação de oxidantes mais potentes. Em neutrófilos, a reação do peróxido de hidrogênio com a mieloperoxidase, uma abundante peroxidase, oxida o cloreto produzindo o ácido hipocloroso, um potente oxidante de ação antimicrobiana. A mieloperoxidase apresenta uma versatilidade catalítica que lhe permite oxidar outros substratos além do cloreto. Recentemente descobrimos que um desses substratos é o ácido úrico, produto final do metabolismo de purinas. Quando em altas concentrações no plasma (hiperuricemia), está associado com doenças como hipertensão, nefrite, artrite e aterosclerose. A reação do ácido úrico com a mieloperoxidase leva a formação dos oxidantes radical de urato e hidroperóxido de urato. Atualmente, o nosso grupo de pesquisa vem buscando entender o efeito dessas espécies em vias de sinalização redox e como esses oxidantes podem modular a ação de células inflamatórias importantes na resposta imunológica, como neutrófilos e macrófagos. A fim de compreender todos esses mistérios, nosso grupo realiza experimentos que envolvem técnicas como: Western Blot, Citometria de Fluxo, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC), Espectrometria de Massas, Microscopia Ótica e Cultura Celular.

 

Laboratório de Processos Fotoinduzidos e Interfaces
Responsável: Prof. Maurício da Silva Baptista
Monitora: Lohanna de Faria Lopes

A luz é inevitável no cotidiano... e em parte, que ótimo que é assim! Mas será que nossa saúde fisiológica deve contar com luz apenas para o suprimento da famosa vitamina D? Será que poderíamos aplicar luz em outras áreas como cosmética capilar? E quanto aos malefícios? Será que os filtros solares existentes no mercado são suficientes para a fotoproteção da pele? Sim, muitas perguntas surgem quando o assunto é luz e por sorte (e com muito trabalho) nós do Laboratório de Processos Fotoinduzidos e Interfaces (LPFI) estamos aqui para ajudar nas respostas (ou fazendo novas perguntas) dentro desse universo chamado fotoquímica! A terapia fotodinâmica, base de algumas das linhas de pesquisa do LPFI, baseia-se na incidência de luz na presença de oxigênio e de uma molécula fotossensível, permitindo a fotooxidação do material biológico e consequente influência em diferentes vias de sinalização. Apesar de sua criação inicial ter como alvo o câncer, a aplicação dessa modalidade terapêutica alcançou outras doenças como inflamações e infecções bacterianas ou parasitárias. Efeitos benéficos envolvendo o tratamento com luz já foram constatados, contudo, há inúmeros mecanismos fotoquímicos a serem elucidados. Experimentalmente contamos com o uso de ferramentas computacionais de desenho molecular, bem como técnicas que envolvem simulações em membrana, síntese de moléculas, cultivo celular de linhagens humanas, bacterianas e parasitárias, citometria de fluxo, PCR, Western-Blotting, imunofluorescência, fluorímetros e irradiadores para explorar ao máximo essa área na busca de respostas e assim, seguir passo a passo no caminho da luz nas células da pele ou de tecidos doentes, desde os primeiros microsegundos após a absorção luminosa até as repostas bioquímicas observadas horas e dias após a exposição inicial.

 

Laboratório de Estabilidade Genômica
Responsável: Prof. Nicolas Carlos Hoch
Monitora: Priscilla Doria de Mattos

O material genético contido em nossas células é surpreendentemente reativo, apesar de ter a função de armazenar informação. O DNA reage com diversos metabólitos celulares, como aldeídos e espécies reativas de oxigênio, diferentes agentes químicos e físicos ao nosso redor, como componentes do cigarro, radiação ultravioleta do sol ou radioatividade, além da própria água, de forma que o DNA precisa ser constantemente reparado da maneira mais fiel possível para evitar o acúmulo de mutações que levam ao câncer, envelhecimento e neurodegeneração. Nós estudamos as vias moleculares de sinalização e reparo destes danos ao DNA, utilizando técnicas de biologia molecular e celular, por exemplo Western Blotting, microscopia de fluorescência, tecnologia CRISPR/Cas9 e ensaios funcionais. Os diversos projetos em desenvolvimento no laboratório se encaixam basicamente em duas áreas de interesse: ADP-ribosilação e reparo de DNA ADP-ribosilação é uma modificação pós-traducional de proteínas com importante função na sinalização da presença de danos ao DNA, remodelamento da cromatina e recrutamento de fatores de reparo de DNA para o local da lesão, além de um tipo de morte celular programada chamada parthanatos. Esta modificação é catalisada por uma classe de enzimas chamadas poli(ADP-ribose) polimerases (PARPs), diversas das quais são ativadas por danos ao DNA. Centenas de proteínas são modificadas por ADP-ribose, outras tantas reconhecem e se ligam a esta modificação, e outras mais são envolvidas na remoção deste “sinal” após a conclusão do reparo. Nós buscamos entender os mecanismos moleculares pelos quais cada um desses eventos sinaliza a presença de danos ao DNA e acelera o seu reparo. Reparo de DNA e doenças genéticas raras Diversas síndromes genéticas raras são causadas por mutações em genes envolvidos na sinalização e reparo de DNA. Estas doenças são geralmente caracterizadas por predisposição ao câncer, envelhecimento precoce, imunodeficiência e/ou problemas neurológicos, como neurodegeneração ou microcefalia. Nós estudamos as consequências moleculares das mutações encontradas em pacientes para entender os mecanismos que contribuem para estas patologias e identificar possíveis alternativas terapêuticas.

 

 

Biologia Estrutural e Funcional de Sistemas de Secreção de Macromoléculas e Vias de Sinalização em Bactérias
Responsável: Prof. Shaker Chuck Farah
Monitor: Santiago Justo Arévalo

O foco principal do nosso laboratório é entender a base estrutural de processos importantes para comportamentos bacterianos complexos. Usamos como modelo o fitopatógeno Xanthomonas citri, causador do cancro cítrico. Nossos trabalhos combinam técnicas de biologia estrutural (cristalografia, RMN, cryo-EM), espectroscopia, microscopia, produção de nocautes gênicos, enzimologia e a análise de redes de interação proteína-proteína. Bactérias podem adotar múltiplos estilos de vida. Em um extremo, há crescimento planctônico em meio líquido em que células vivem individualmente, frequentemente empregando flagelos para nadar na direção de quimioatraentes ou na direção oposta de quimiorepelentes. Outro estilo de vida envolve crescimento em uma superfície como parte de uma comunidade de muitas células (muitas vezes chamadas biofilmes). A habilidade de transitar entre estes, e intermediários, estilos de vida requer a coordenação de uma série de eventos de desenvolvimento celular e uma grande variedade de comportamentos fisiológicos complexos, por exemplo, “quorum sensing”, múltiplos tipos de motilidade, adesão a superfícies, secreção de exopolissacarídeos, surfactantes e enzimas extracelulares e a produção de fatores de virulência. O dinucletídeo bis(3´-5´) di-GMP cíclico (c-di-GMP) desempenha um papel central nesta coordenação no reino de bactérias. O c-di-GMP é sintetizado por diguanilato ciclases (domínios GGDEF), é degradado por duas classes de fosfodiesterases (domínios EAL e HD-GYP) e existe uma variedade de famílias de receptores de c-di-GMP (ie domínios PilZ, FleQ, Clp, domínios GGDEF e EAL não-catalíticos e “riboswitches”). O genoma da Xanthomonas citri codifica dezenas de domínios ciclase, fosfodiesterases e receptores de c-di-GMP, a maioria dos quais estão associados covalentemente ou não-covalentemente a outros domínios com um largo espectro de atividades associadas a sinalização molecular. O nosso desafio é entender os princípios de regulação enzimática das ciclases e fosfodiesterases e os princípios que regulam as afinidades dos receptores para c-diGMP. Também queremos entender os detalhes moleculares das interações entre estes e outros domínios e como estas interações afetam suas atividades enzimáticas e afinidades por c-di-GMP.

 

 

Laboratório de Estudos dos Mecanismos Moleculares da Metástase
Responsável: Profa. Claudiana Lameu Gomes
Monitor: Caio Vinicius Teles Rossini

O câncer é uma doença caracterizada pela proliferação descontrolada das células. Atualmente é uma das causas mais frequentes de morte no mundo e a metástase é responsável por mais de 90% da mortalidade associada ao tumor. Metástase é o espalhamento do câncer do local primário para um local distante no corpo através dos vasos sanguíneos e linfáticos, onde invadem, aderem e proliferam para formar tumores secundários. Evidências apoiam que a metástase tem em seu mecanismo a apropriação indevida de mecanismos homeostáticos que regulam o reparo dos tecidos e autorenovação de células-tronco. Dessa forma, as células tumorais que são capazes de sobreviver às terapias convencionais contra o câncer são responsáveis pela reincidência do tumor e da metástase. Tendo isso em vista, o Laboratório de Estudo dos Mecanismos Moleculares da Metástase (LEM3) tem focado suas pesquisas nos mecanismos utilizados pelas células cancerosas para se disseminarem do local de origem até atingirem novos tecidos e formar metástase. O grupo também investe esforços no entendimento de doenças que estão associadas ao câncer, como a caquexia. Em linhas gerais, a caquexia é uma síndrome metabólica complexa definida por perda contínua de massa muscular (com ou sem perda de massa gorda) que não pode ser totalmente revertida pelo suporte nutricional convencional e leva ao comprometimento funcional progressivo do organismo. Dentre às técnicas utilizadas no laboratório, podem ser citadas a cultura celular, citometria de fluxo, microscopia de fluorescência e citometria de tecidos, RT-PCR e qPCR (PCR em tempo real), ensaios de invasão (quimiotaxia), proliferação, adesão e de morte celular, além de ensaios in vivo de formação de xenotumor para estudos de progressão tumoral, caquexia, metástase e quimioresistência frente a terapias atuais. 

 

Laboratório: Laboratório de Bioquímica da Sinalização Celular
Responsável: Prof.Dr Deborah Schechtman

A dor é um alerta que se mostra fundamental para a manutenção da homeostase dos organismos. Entretanto cerca de 30% da população mundial se encontra acometida por um quadro patológico conhecido como dor crônica. O tratamento da mesma se mostra como um dos grandes desafios da atualidade, principalmente devido ao fato de que os opioides, grupo clássico de analgésicos cuja ação se dá no sistema nervoso central, desencadearem efeitos colaterais como a tolerância farmacológica e a consequente dependência química, além de também possuírem uma eficácia limitada em certos casos. Nesse sentido compreender as vias de sinalização da dor se mostra como essencial para o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas. Um dos caminhos de formação da dor inflamatória inicia-se com a liberação do fator de crescimento neural (NGF) e a ativação do seu receptor de alta afinidade, o receptor de trompomiosina quinase A (TrkA) nos neurônios sensoriais periféricos, o que também ativa o receptor de potencial transitório vanilóide tipo 1 (TRPV1), levando a uma despolarização dos neurônios sensoriais e posteriormente a ascensão desse estímulo nervoso até o encéfalo, onde será interpretado como dor. Nosso grupo visa compreender as vias de sinalização envolvidas no processo de formação e propagação do estímulo doloroso, que por sua vez envolvem vias de sinalização mediadas pela TrkA. Um melhor conhecimento e identificação de pontos chaves das vias de sinalização da dor nos auxiliará no desenvolvimento de novos alvos para o tratamento da dor. Com esse intuito, são utilizadas diversas técnicas em nosso laboratório, tais como: PCR em tempo real, clonagem e expressão de proteínas, Western Blot, imunoprecipitação, cultura celular, ensaios de comportamento animal dentre outras.