Complexos biológicos em ação, in vitro e in silício (Explorando Big-Data em criomicroscopia eletrônica)

• Processo: 20/06062-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Marin Gerard van Heel
• Beneficiário: Marin Gerard van Heel
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Campinas , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: Campinas
• Pesquisadores principais: Rodrigo Villares Portugal
• Pesquisadores associados: Andre Luis Berteli Ambrosio ; Angelo Luiz Gobbi ; Daniel Guerra Giraldez ; Gabriela Dias Noske ; Pedro Ismael da Silva Junior ; Shaker Chuck Farah
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/09969-1 - Estudos estruturais de diversas hemocianinas em diferentes conformações/estados funcionais, BP.PD; 25/02851-5 - Informação Local da Casca de Fourier (FSI) para avaliação de Estruturas Biológicas 3D., BP.IC; 24/03080-0 - Integração de métodos e software de análise de partículas individuais no ambiente de operação de criomicroscopia eletrônica., BP.TT; + mais bolsas vinculadas 24/03426-3 - Otimização do processamento de dados local e global após coleta de dados de criomicroscopia eletrônica de partículas individuais, BP.PD; 24/03118-7 - Desenvolvimento de infraestrutura para criomicroscopia eletrônica resolvida no tempo, BP.PD; 23/04847-0 - Desenvolvimento de uma plataforma para busca de ligantes para a proteína Spike de SARS-CoV-2 por criomicroscopia eletrônica, BP.DD; 20/01156-8 - Propriedades locais de complexos biológicos estudados por métricas locais de criomicroscopia eletrônica, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Biologia estrutural Espectroscopia resolvida no tempo Big data
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cryo-EM | Multivariate Statistical Analysis | Single Particle Analysis | Structural Biology | Time-Resolved | Single Particle Cryogenic Electron Microscopy

Resumo

Moléculas biológicas em solução são a base da vida. Soluções vitrificadas de complexos biológicos podem agora ser visualizadas diretamente em um microscópio eletrônico criogênico (crio-ME), e fornecer uma janela para a visualização do funcionamento de nossas máquinas biomoleculares. No entanto, as moléculas toleram apenas uma dose muito baixa de exposição a elétrons e os dados brutos são, portanto, necessariamente muito ruidosos. Enormes conjuntos de dados (~Terabytes) devem ser coletados para atingir informação suficiente para responder a perguntas biológicas sutis. Extrair informações intrínsecas de dados muito ruidosos pode exigir a resolução de alguns dos maiores problemas de autovetor-autovalor conhecidos pela ciência. Décadas de avanços metodológicos levaram à atual "revolução da resolução" crio-ME. Especialmente importante foi o recente advento de eficientes "detectores diretos de elétrons " que levaram a uma avalanche de novas estruturas (2017 Wiley Award; 2017 Nobel Prize in Chemistry). A última geração de criomicroscópio eletrônico foi recentemente instalada no LNNano/CNPEM. Com esse projeto queremos alcançar uma massa crítica de pesquisadores no novo centro de crio-ME para catapultar o Brasil para a vanguarda da comunidade internacional da área. Criaremos procedimentos eficientes de coleta e processamento de dados para a comunidade brasileira. Esses procedimentos incluirão metodologia avançada de instrumentação (preparação de amostras, câmeras, controle de qualidade de dados, correção completa do CTF de conjunto de dados, etc.) bem como metodologia de biologia estrutural (análise 4D, refinamentos locais, modelagem atômica, identificação de glicosilação, etc.). Estas novas metodologias ajudaram a otimizar a produção da instrumentação do LNNano/CNPEM. Devemos treinar uma nova geração de especialistas para a qual há uma enorme demanda (e para combater a contínua fuga de cérebros). Todos os pesquisadores também resolverão estruturas de crio-ME, como as de patógenos virais relevantes para o Brasil (entre eles, zika e dengue). (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

PERALTA-MARTINEZ, RAMON; VISENTIN, ARACELI; SALGUEIRO, MARIANO; BORKOSKY, SILVIA SUSANA; ALEIXO, MARIANA ARAUJO AJALLA; PORTUGAL, RODRIGO VILLARES; SANCHEZ, IGNACIO ENRIQUE; PRAT-GAY, GONZALO. Protein-RNA condensation kinetics via filamentous nanoclusters. Protein Science, v. 34, n. 6, p. 14-pg., 2025-06-01. (20/06062-1, 22/05088-2)

ADAMOSKI, DOUGLAS; DIAS, MARILIA MEIRA; QUESNAY, JOSE EDWIN NECIOSUP; YANG, ZHENGYI; ZAGORIY, IEVGENIIA; STEYER, ANNA M.; RODRIGUES, CAMILA TANIMOTO; DA SILVA BASTOS, ALLINY CRISTINY; DA SILVA, BIANCA NOVAES; COSTA, RENNA KAROLINE ELOI; et al. Molecular mechanism of glutaminase activation through filamentation and the role of filaments in mitophagy protection. NATURE STRUCTURAL & MOLECULAR BIOLOGY, v. 30, n. 12, p. 33-pg., 2023-10-19. (17/15340-2, 17/11766-5, 21/01504-9, 21/03933-4, 14/12663-7, 19/16351-3, 21/13736-1, 16/09077-4, 14/20673-2, 20/06062-1, 13/07600-3)

DE NIZ, MARIANA; GARCIA, RODRIGO ESCOBEDO; RAMIREZ, CELINA TERAN; PAKOWSKI, YSA; ABONZA, YURINEY; BIALY, NIKKI; ORR, VANESSA L.; OLIVERA, ANDRES; ABONZA, VICTOR; ALLEVA, KARINA; et al. Building momentum through networks: Bioimaging across the Americas. JOURNAL OF MICROSCOPY, v. 294, n. 3, p. 20-pg., 2024-05-15. (20/06062-1, 22/05088-2)