Estabelecimento de uma plataforma experimental e computacional para o estudo das interações entre microrganismos e hospedeiro mediadas por ácidos siálicos

• Processo: 20/08554-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2028
• Área do conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Lívia Soares Zaramela
• Beneficiário: Lívia Soares Zaramela
• Instituição Sede: Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Frederico Alisson da Silva ; Marcelo Damário Gomes
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/06686-6 - Mapeamento das vias do metabolismo de ácidos siálicos bacterianas em dados de sequenciamento de doenças inflamatórias intestinais, BP.IC; 23/14358-6 - Estudo em larga escala dos mecanismos de incorporação de ácidos siálicos por microrganismos da microbiota intestinal humana, BP.DR; 24/10047-9 - Análise de genômica e metagenômica comparativa para avaliar a base genética da síntese, metabolismo e incorporação de ácidos siálicos por bactérias., BP.DD; 24/03785-3 - Estabelecimento de comunidades microbianas sintéticas para o estudo da cooperação ou competição entre as bactérias patogênicas e a bactérias comensais na presença de ácidos siálicos., BP.MS; 23/17650-0 - Avaliação da atividade funcional de enzimas envolvidas no metabolismo de ácidos siálicos em diferentes dietas, BP.IC
• Assunto(s): Microbiologia Biotecnologia Biologia computacional Interações hospedeiro-patógeno Microbiota Ácidos siálicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dados biológiocos em larga escala | Interação patógeno-hospedeiro | microbioma humano | Microbiologia, Bioinformática, Biotecnologia.

Resumo

Os microrganismos estão envolvidos numa complexa rede de interações com outros membros da comunidade microbiana, com o hospedeiro e com o meio ambiente. A elucidação da natureza dessas interações é uma tarefa desafiadora uma vez que comunidades microbianas usualmente são compostas por centenas de diferentes microrganimos que interagem de maneira diversa. O desenvolvimento de métodos experimentais em larga escala (ômicas), como a sequenciamento do RNA ribossomal 16S, a metagonômica, metatranscritômica, metaproteômica e metabolômica, tem permitido estudar a estrutura das comunidades microbiomas, as interações entre seus membros e a dinâmica dessas comunidades in situ. A interpretação de dados em larga escala requer o uso de ferramentas computacionais avançadas, conhecimentos de estatística e bancos de dados robustos. As interações entre microrganismos e hospedeiro são muito dinâmicas: podem ser facultativas ou obrigatórias, podem envolver respostas moleculares intensas ou não, e em geral resultam em benefícios à saúde do hospedeiro ou doenças. Interações entre microrganismos e hospedeiro mediadas por ácidos siálicos apresenta essa natureza dualista, ora associada com saúde, ora associada com patologias. Os ácidos siálicos são ceto-açúcares de nove carbonos encontrados principalmente em mamíferos como unidades terminais de glicoconjugados. Eles não apenas representam uma barreira para os microrganismos que habitam ou invadem a superfície da mucosa animal, mas também representam potenciais fontes de carbono, nitrogênio e componentes da parede celular de microrganismos, e estão envolvidos na colonização, persistência e crescimento de bactérias. Nesse projeto propomos construir uma plataforma experimental e uma plataforma computacional para estudar os diferentes mecanismos de interação entre microrganismos e hospedeiros mediados por ácidos siálicos. Experimentos de cooperação microbiana em comunidades microbianas sintéticas, imuno-precipitação utilizando anticorpos anti-ácidos siálicos seguidos por sequenciamento em larga escala e biologia molecular clássica nós permitirá identificar microrganismos capazes de metabolizar e incorporar ácidos siálicos em suas superfícies celulares. Análises computacionais de dados de genômica e metagenômica revelarão a base genéticas do metabolismo dos ácidos siálicos em microrganismos, o que permitirá um mapeamento da distribuição dos mecanismos de interação mediados por ácidos siálicos em diferentes contextos (saúde e doença). Como resultado final, a utilização de abordagens computacionais e experimentais nos permitirá identificar potenciais alvos para intervenções médicas, o que contribuirá para o desenvolvimento biotecnológico da pesquisa no Brasil. (AU)