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DEGRADAÇÃO ENZIMÁTICA DE EXOPOLISSACHARÍDEOS DE BIOFILMES MICROBIANOS: Abordagens de Biofísica Estrutural, Biotecnologia Molecular e Bioquímica Sintética em estudos de CAZymes em busca de novas ferramentas enzimáticas para tratamentos antimicrobianos

Processo:21/08780-1
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Temático
Data de Início da vigência: 01 de março de 2023
Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2028
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
Pesquisador responsável:Igor Polikarpov
Beneficiário:Igor Polikarpov
Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Município da Instituição Sede:São Carlos
Pesquisadores associados:Ana Carolina Migliorini Figueira ; André Luis Souza dos Santos ; Camila Alves de Rezende ; Cristina Kurachi ; Eduardo Ribeiro de Azevedo ; Fernando Segato ; Francisco Eduardo Gontijo Guimaraes ; Marcos Pileggi ; Mario de Oliveira Neto ; Natalia Mayumi Inada
Auxílio(s) vinculado(s):24/00533-3 - Biorrefino de hemiceluloses e lignina do bagaço de cana-de-açúcar, AP.R
Bolsa(s) vinculada(s):25/19752-0 - Imobilização de CAZymes em sistema nanoestruturado: uma estratégia nanobiotecnológica inovadora para degradação de biofilmes de bactérias multirresistentes, BP.PD
25/07324-3 - Síntese Verde de Nanocompósitos Multimetálicos para Aplicações Antimicrobianas e Antibiofilme, BP.PD
23/18441-5 - Degradação da matriz extracelular de biofilmes de micro-organismos patogênicos, BP.DR
+ mais bolsas vinculadas 23/13115-2 - Estudos estruturais e bioquímicos das glicosil hidrolases da Saccharum officinarum envolvidas na degradação do arabinoxilano no processo de formação do aerênquima, BP.DR
23/12553-6 - Clonagem e expressão e cristalização de proteínas envolvidas na degradação de carboidratos complexos encontrados em exopolissacarídeos de biofilmes microbianos, BP.TT
23/10037-0 - Caracterização e aplicação de glicosil hidrolases bacterianas para degradação de biofilme de Streptococcus mutans., BP.IC
23/07897-8 - Estudos bioquímicos e estruturais de CAZymes com potencial na degradação de exopolissacharídeos de biofilmes microbianos, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Biotecnologia molecular  Biologia estrutural  Bioquímica  Antibióticos  Biofilmes  Hidrólise  Biopolímeros  Anti-infecciosos 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Ação antibiótica | Biologia Molecular Estrutural | Bioquímica Sintética | CAZymes | Exopolisacarídeos de biofilmes microbianos | Hidrolise de biopolímeros | Biotecnologia Molecular Estrutural

Resumo

As consequências da resistência microbiana aos antibióticos em um futuro próximo podem representar uma catástrofe para a saúde pública com estimadas 700 mil mortes por ano, além de internações prolongadas e doenças potencialmente intratáveis. Considerando apenas a resistência antimicrobiana, o número estimado de mortes aumentará para mais de 10 milhões de mortes/ano até 2050, caso esta situação não seja controlada. As infecções hospitalares já são um problema extremamente sério de saúde pública brasileira e mundial, causando milhares de mortes todos os dias além do aumento constante dos custos de tratamentos médicos avaliados em $33 bilhões por ano nos Estados Unidos e E13 a E24 bilhões por ano na União Europeia.Estima-se que 99% dos microrganismos da Terra vivam em biofilmes. A formação de biofilmes bacterianos pode conferir aumento da resistência aos antibióticos em 10 a 1.000 vezes. Os biofilmes têm uma estrutura complexa que agrega células microbianas dentro de uma matriz extracelular, composta principalmente de exopolissacarídeos, DNA extracelular e proteínas, onde os exopolissacarídeos representam a principal fração. No âmbito deste projeto estamos propondo conduzir estudos sistemático de enzimas ativas em carboidratos complexos (CAZymes) com potencial na degradação e prevenção da formação dos biofilmes bacterianos, usando técnicas de Biofísica Estrutural, Biotecnologia Molecular e Bioquímica Sintética. Caracterizações bioquímicas e estrutural das enzimas de famílias de CAZymes recentes e ainda pouco exploradas serão conduzidas e as enzimas com potencial atividades específicas para degradação exopolissacarídeos de biofilmes serão identificadas. As CAZymes com atividades contra diferentes biopolímeros de matriz extracelular serão combinadas para alcançar maiores níveis de desestruturação e prevenção de formação de biofilmes. A ação enzimática também será potencializada pelo uso combinado com os antibióticos existentes e/ou a terapia fotodinâmica. Além disso, seguindo abordagens de Bioquímica Sintética e visando interferir com a formação de biofilmes, os circuitos enzimáticos serão desenvolvidos e testados. A degradação enzimática de biofilmes pode reforçar nosso arsenal da terapia antimicrobiana e fornecer importantes informações para o desenvolvimento de estratégias revolucionárias dos tratamentos de infecções persistentes. (AU)

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Publicações científicas (14)
(As publicações científicas contidas nesta página são originárias da Web of Science ou da SciELO, cujos autores mencionaram números dos processos FAPESP concedidos a Pesquisadores Responsáveis e Beneficiários, sejam ou não autores das publicações. Sua coleta é automática e realizada diretamente naquelas bases bibliométricas)
HIGASI, PAULA M. R.; POLIKARPOV, IGOR. . Cellulose, v. N/A, p. 9-pg., . (21/08780-1)
KANE, AISSATA OUSMANE; CORTEZ, ANELYSE ABREU; PELLEGRINI, VANESSA OLIVEIRA ARNOLDI; NGOM, BALLA DIOP; FILGUEIRAS, JEFFERSON G.; DE AZEVEDO, EDUARDO R.; POLIKARPOV, IGOR. . INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 201, p. 13-pg., . (15/13684-0, 21/08780-1)
MATEUS XAVIER-QUEIROZ; PEDRO RICARDO VIEIRA HAMANN; HEIDI AARØ ÅMDAL; IGOR POLIKARPOV; FERNANDA CRISTINA PETERSEN; ANTÔNIO PEDRO RICOMINI-FILHO. . Braz. J. Oral Sci., v. 23, . (20/15092-1, 23/07897-8, 21/08780-1)
DE ARAUJO, EVANDRO ARES; CORTEZ, ANELYSE ABREU; PELLEGRINI, VANESSA DE OLIVEIRA ARNOLDI; VACILOTTO, MILENA MOREIRA; CRUZ, AMANDA FREITAS; BATISTA, PAULO RICARDO; POLIKARPOV, IGOR. . Carbohydrate Polymers, v. 329, p. 18-pg., . (21/08780-1)
DABUL, ANDREI NICOLI GEBIELUCA; SAMANIEGO, LORGIO VICTOR BAUTISTA; CORTEZ, ANELYSE ABREU; SCANDELAU, SAMUEL LUIS; LIBERATO, MARCELO VIZONA; KUBO, AGATHA M. S.; RODRIGUES, ANA BEATRIZ; GROTTO, REJANE M. T.; VALENTE, GUILHERME; RALL, VERA LUCIA MORES; et al. . Acta Biomaterialia, v. 208, p. 14-pg., . (21/08780-1, 22/02261-5, 24/00533-3)
KANE, AISSATA OUSMANE; SCOPEL, EUPIDIO; CORTEZ, ANELYSE ABREU; ROSSI, BRUNO ROBERTO; PELLEGRINI, VANESSA OLIVEIRA ARNOLDI; REZENDE, CAMILA ALVES; POLIKARPOV, IGOR. . Cellulose, v. 30, n. 18, p. 16-pg., . (19/19360-3, 21/08780-1, 15/13684-0, 21/12071-6, 18/23769-1)
SEPULCHRO, ANA GABRIELA VEIGA; VACILOTTO, MILENA MOREIRA; DIAS, LUCAS D.; PELLEGRINI, VANESSA O. A.; VELASCO, JOSMAN; INADA, NATALIA M.; SEGATO, FERNANDO; POLIKARPOV, IGOR. . CHEMBIOCHEM, v. N/A, p. 14-pg., . (21/08780-1, 24/00533-3, 19/13569-8, 13/07276-1, 14/50857-8)
BRIGANTI, LORENZO; MANZINE, LIVIA R.; CAPETTI, CAIO CESAR DE MELLO; ARAUJO, EVANDRO ARES DE; PELLEGRINI, VANESSA DE OLIVEIRA ARNOLDI; GUIMARAES, FRANCISCO EDUARDO GONTIJO; NETO, MARIO DE OLIVEIRA; POLIKARPOV, IGOR. . International Journal of Biological Macromolecules, v. 274, p. 16-pg., . (21/08780-1)
SILVA, JESSICA PINHEIRO; DABUL, ANDREI NICOLI GEBIELUCA; RALL, VERA LUCIA MORES; SILVA, CAROLINE ROSA; ESMERINO, LUIS ANTONIO; PILEGGI, MARCOS; TUON, FELIPE FRANCISCO; DE OLIVEIRA NETO, MARIO; NAKAYAMA, DARLAN; MIRANDA, ALEJANDRA ESTELA; et al. . WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY, v. 41, n. 10, p. 11-pg., . (21/08780-1, 23/07897-8, 24/00533-3)
SAMANIEGO, LORGIO VICTOR BAUTISTA; HIGASI, PAULA MIWA RABELO; CAPETTI, CAIO CESAR DE MELLO; CORTEZ, ANELYSE ABREU; PRATAVIEIRA, SEBASTIAO; PELLEGRINI, VANESSA DE OLIVEIRA ARNOLDI; DABUL, ANDREI NICOLI GEBIELUCA; SEGATO, FERNANDO; POLIKARPOV, IGOR. . International Journal of Biological Macromolecules, v. 247, p. 12-pg., . (21/08780-1)
DE OLIVEIRA ARNOLDI PELLEGRINI, VANESSA; DE JESUS BERNARDO, APARECIDO; ROSSI, BRUNO ROBERTO; LEITE, RAMON RESENDE; POSSATTO, JOAO FERNANDO; DABUL, ANDREI NICOLI GEBIELUCA; FONTANA, CARLA RAQUEL; DLAMINI, ZOLILE WISEMAN; MAHULE, TEBOGO SFISO; MOSEPELE, BELDA Q.; et al. . SCIENTIFIC REPORTS, v. 15, n. 1, p. 18-pg., . (21/08780-1, 24/00533-3)
NAKAMURA, ALINE MINALI; GODOY, ANDRE SCHUTZER; KADOWAKI, MARCO ANTONIO SEIKI; TRENTIN, LUCAS N.; GONZALEZ, SINKLER E. T.; SKAF, MUNIR S.; POLIKARPOV, IGOR. . FEBS Journal, v. 291, n. 22, p. 21-pg., . (19/17373-0, 13/08293-7, 21/08780-1, 19/17371-8)
CORTEZ, ANELYSE ABREU; DE QUEIROZ, MATEUS XAVIER; DE OLIVEIRA ARNOLDI PELLEGRINI, VANESSA; PELLEGRINI, VANESSA OLIVEIRA ARNOLDI; DE MELLO CAPETTI, CAIO CESAR; DABUL, ANDREI NICOLI GEBIELUCA; LIBERATO, MARCELO VIZONA; PRATAVIEIRA, SEBASTIAO; RICOMINI FILHO, ANTONIO PEDRO; POLIKARPOV, IGOR. . WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY, v. 39, n. 12, p. 12-pg., . (20/15092-1, 21/08780-1)
CAPETTI, CAIO CESAR DE MELLO; PELLEGRINI, VANESSA DE OLIVEIRA ARNOLDI; VACILOTTO, MILENA MOREIRA; CURVELO, ANTONIO APRIGIO DA SILVA; FALVO, MAURICIO; GUIMARAES, FRANCISCO EDUARDO GONTIJO; ONTANON, ORNELLA M.; CAMPOS, ELEONORA; POLIKARPOV, IGOR. . Food and Bioprocess Technology, v. 17, n. 7, p. 13-pg., . (19/10942-0, 21/08780-1)