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Investigação do papel de Vesículas Extracelulares (VEs) na iniciação, propagação, regeneração e modelação da mineralização biológica

Resumo

Vesículas Extracelulares (VEs) têm sido relacionadas a uma ampla gama de funções em desenvolvimento na imunologia, angiogênese e biologia de células-tronco, bem como à diversas patologias. As VEs são organelas bioativas que podem transportar informações genéticas, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos entre as células, influenciando assim sobre diversas funções moleculares, como na sinalização e regulação da expressão gênica das células-alvo. Uma classe especial de VEs chamadas Vesículas da Matriz (MVs) são protagonistas em uma das teorias mais aceitas para a formação dos primeiros cristais de hidroxiapatita e propagação mineral para a formação óssea em vertebrados. Porém, ainda existem impotantes lacunas nesta teoria que necessitam ser investigadas, como: Qual o papel efetivo das vesículas no processo? Qual o papel das proteínas/enzimas que as compõem? Como as interações entre o colágeno e as proteínas/enzimas presentes nas vesículas podem ser responsáveis pela nucleação e consequente propagação da mineralização? Como estas interações regulam o processo de mineralização mediado por MVs? Como o pH e fosfo-substratos influenciam na formação e propagação dos cristais de hidroxiapatita mediados por MVs? Mediante tais questionamentos, o presente projeto visa isolar VEs com qualidade e quantidade suficiente para entender a natureza das interações entre vesículas nativas e proteínas osteogênicas. Modelos de membrana como proteolipossomos e monocamadas de Langmuir enriquecidos com proteínas importantes no processo de mineralização servirão para determinar em detalhes os mecanismos de formação de apatita e a função dessas proteínas durante o processo. O projeto é inovador e interdisciplinar, tendo como proponente e colaboradores pesquisadores das áreas de bioquímica, físico-química, farmácia e odontologia. Desta forma, será abrangido desde o estado da arte biofísica (reologia, fluidez), metodologias de instrumentos (Microscopia de força atômica acoplada a espectroscopia Raman aumentada por ponta (AFM-Tip Enhanced Raman Spectroscopy), microscopia TEM, BAM, microanálises de raios-X por energia dispersiva, RAMAN e SPR), metodologias bioquímicas (isolamento e caracterização de VEs nativas, produção de proteínas recombinantes), biologia celular (condrócitos primários, osteoblastos e osteoclastos), até funções e aplicações das VEs in vitro e in vivo utilizando sistemas miméticos de proteolipossomos na área de regeneração óssea. Detalhes altamente resolvidos sobre a natureza das interações entre VEs nativas ou proteolipossomos com proteínas importantes no processo de biomineralização poderão ser obtidos. A proposta de pesquisa fornecerá informações detalhadas de capacidade de mineralização das VEs, detalhando sua capacidade de nucleação, propagação, regeneração e ainda degradação (reabsorção). Outro ponto muito forte da proposta de pesquisa é o desenvolvimento de abordagens metodológicas que podem ser generalizadas para investigações de VEs. Poucos laboratórios no mundo focam suas pesquisas no descobrimento das funções dessas vesículas, tornando a proposta de pesquisa muito original. Vesículas modelo e nativas apresentam um grande potencial biotecnológico e poderão ser utilizadas para selecionar inibidores com o intuito de prevenir a calcificação patológica, bem como propiciar a regeneração/reabsorção óssea. (AU)