Desenvolvimento de plataformas para o estudo de proteínas de trans-membrana para aplicações em medicina, agricultura e biotecnologia

• Processo: 18/14799-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2018
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2022
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Acordo de Cooperação: Durham University
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Ariel Mariano Silber
• Beneficiário: Ariel Mariano Silber
• Pesquisador Responsável no exterior: Paul William Denny
• Instituição Parceira no exterior: Durham University (DU), Inglaterra
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/06034-2 - O papel biológico de aminoácidos e seus metabólitos derivados em Trypanosoma cruzi, AP.TEM
• Assunto(s): Bioenergética Proteínas de membrana transportadoras Lipídeos de membrana Aminoácidos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioenergética | estresse redox | metabolismo de aminoácidos | Transportadores de metabólitos | Bioquímica e metabolismo

Resumo

A análise de proteínas desde um ponto de vista funcional, estrutural e bioquímico teve em décadas recentes um grande impulso. Por exemplo, o Protein Data Bank (estabelecido em 1971) contem atualmente estruturas de >130,000 proteínas, derivadas do uso de difração de raios X, RMN, e microscopia eletrônica. Comparando com as aproximadamente 10,000 em 1999, >97% (>126,000) dessas estruturas são proteínas solúveis, relativamente fáceis de expressar, purificar, caracterizar funcionalmente e cristalizar. Porém, mais de uma cada quatro proteínas em eucariotas são proteínas de trans-membrana (TM) (Nature Protocols e Reviews Molecular Cell Biology collection, 2017). Este retraso na obtenção de dados para proteínas TM pode ser atribuído a vários fatores, dentre eles o fato de que a interface entre dois tipos de ambientes físico-químicos usualmente possui propriedades que não são facilmente predizíveis a partir da combinação das características individuais de cada parte do sistema. Além disso, as dificuldades encontradas no isolamento e avaliação de complexos formados por proteínas TM associadas a membranas, dificultam a nossa compreensão dessas proteínas e suas interações com os lipídeos, que atualmente é baseado em apenas um pequeno punhado de estudos biofísicos e estruturais em sistemas modelo. A fim de fazer uma mudança nesta área e alcançar novos níveis de conhecimento, há uma clara necessidade de desenvolver novas abordagens e ferramentas que possam ser usadas para definir e caracterizar mais dessas proteínas complexas e membranosas. Nosso objetivo é desenvolver uma rede multidisciplinar altamente colaborativa com pesquisadores de diferentes áreas de especialização em química de proteínas e lipídios e bioquímica. Compartilhando e explorando conhecimento especializado em Durham (desenvolvimento de bioensaio, modelagem de membrana, biologia estrutural), USP (bioquímica, biologia estrutural) e LNBio (biofísica, screening de alto rendimento), este projeto colaborativo desenvolverá uma rede multidisciplinar para o desenvolvimento de ferramentas para entender estrutura e função das proteínas TM. Tais ferramentas facilitarão a aquisição de uma compreensão mais profunda dessas unidades funcionais estudadas, permitindo a investigação de interações proteína-membrana e conformações funcionais e complementando a pesquisa colaborativa atual entre Durham e São Paulo (MRC GCRF "Rede de Doenças Tropicais Negligenciadas"). Além de nos permitir responder a perguntas de longa data como - Como as proteínas interagem com as membranas lipídicas? Como a composição de uma membrana afeta a função e a localização? - as tecnologias desenvolvidas também facilitarão a consideração adicional desse grande mas misterioso grupo de proteínas como alvos de drogas, alvos de herbicidas / pesticidas e motores de biossíntese para a indústria. (AU)