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Estrutura e reatividade de hemoproteínas, hemopeptídeos e porfirinas em meios homogêneos e heterogêneos: aspectos básicos e aplicados à nanotecnologia

Processo: 08/04948-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de março de 2009 - 30 de abril de 2013
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biofísica - Radiologia e Fotobiologia
Pesquisador responsável:Iseli Lourenço Nantes Cardoso
Beneficiário:Iseli Lourenço Nantes Cardoso
Instituição-sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
Pesq. associados:Adelaide Faljoni Alário ; Ana Maria Carmona-Ribeiro ; Antonio Carlos Fávero Caires ; Claudio Saburo Shida ; Ivarne Luis dos Santos Tersariol ; Marilene Demasi ; Mauricio da Silva Baptista ; Otaciro Rangel Nascimento ; Paolo Di Mascio ; Paulo Sergio Santos ; Sayuri Miyamoto ; Sergio Brochsztain ; Soraya Soubhi Smaili ; Tiago Rodrigues ; Vitor Marcelo Silveira Bueno Brandão de Oliveira ; Yassuko Iamamoto
Bolsa(s) vinculada(s):12/19004-3 - Efeito de microperoxidases na expressão de enzimas antioxidantes: estudos com diferentes agentes carreadores marcados com quantum dots, BP.PD
12/08322-4 - Mecanismos de reação de manganês meso-tetrakis porfirinas com peróxidos de lipídeos de membranas: contribuições para o entendimento dos efeitos biológicos, BP.PD
10/10349-2 - Estudo dos efeitos de compostos de telúrio e tiosemicarbazonas sobre grupos tiólicos de proteínas, BP.DR
+ mais bolsas vinculadas 09/17049-7 - Perfil evolutivo das mudanças estruturais que permitiram a participação de citocromo c na apoptose, BP.PD
09/18517-4 - Mutações de ponto em citocromo c para investigar sítios da proteína envolvidos na interação com membranas, na formação de complexos não-covalentes com o heme e na ativação de caspases e sinalização de apoptose, BP.IC
09/08029-2 - Hemoproteínas e hemopeptídeos como agentes indutores de morte celular, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Oxigênio  Radicais livres  Nanotecnologia 

Resumo

Este projeto abrange o estudo de vários aspectos da estrutura e da reatividade de citocromo c, HRP, microperoxidases e porfirinas na presença e na ausência de micelas, membranas e partículas. Este projeto inclui também estudar a interação e a reatividade dos citocromos respiratórios com lipídeos de membrana em lipossomos modelo e mitocôndrias isoladas. Portanto, o presente projeto possui duas grandes metas: desenvolver e estudar sistemas catalíticos com interesse na área básica e aplicada à nanotecnologia e estudar os mecanismos de interação de citocromo c com membranas biológicas e como isto afeta suas funções e susceptibilidade a danos por espécies excitadas e radicalares. Para atingir esses objetivos utilizaremos técnicas físicas, químicas e métodos computacionais. Os principais estudos para atingir esses objetivos serão: 1- Estudo de sistemas catalíticos contendo porfirinas como centro ativo envolvendo estrutura e função de HRP, microperoxidases e porfirinas em meios homogêneos bem como associadas a interfaces catiônicas, nanotubos de carbono, nanotubos de TiO2 e à sílica mesoporosa MCM-41. 2- Interação de citocromo c com modelos de membrana mitocondrial interna e seus efeitos sobre a reatividade e a susceptibilidade da hemoproteína às espécies excitadas e radicalares. Especificamente serão abordadas as seguintes as questões descritas a seguir. a) Estudo das interações eletrostática e lipídeo estendida dos sítios A e L de citocromo c com modelos de membrana interna mitocondrial contendo lipídeos íntegros e oxidados por radicais livres e por oxigênio singlete. b) Efeito de citocromo c na geração de oxigênio singlete a partir de cardiolipina oxidada: participação dos mecanismos de Russell e transferência de energia a partir de carbonilos tripletes. c) Efeito fotodinâmico de fenotiazinas sobre citocromo c livre e associado a lipossomos. 3- Perfil evolutivo das mudanças estruturais que permitiram a participação de citocromo c na apoptose. A literatura carece de estudos mais sistemáticos que comprovem quais aquisições ou perdas estruturais dotaram citocromo c da capacidade de induzir apoptose. Para tanto, pretendemos clonar e expressar citocromo c dos procariotos Paracoccus c550, Rhodospirillum c2 e Chlorobium c555, de eucariotos Euglena (protozoário), Neurospora (fungo), Drosophila (inseto), Thunnus (peixe), Xenopus (anfíbio), Cheloniidae (réptil), Gallus (ave), promover a microinjeção dessas moléculas de citocromo c em células de aorta de coelho e monitorar a capacidade das mesmas de induzir apoptose por meio de análise por microscopia de fluorescência e confocal. De acordo com os resultados obtidos, promoveremos mutações sítio específicas em citocromo c de cavalo para determinar as mudanças estruturais que foram cruciais para que citocromo c pudesse desempenhar a função pró-apoptótica além do transporte de elétrons na cadeia respiratória. Esses estudos serão complementados com a capacidade desses citocromos de induzir ativação de caspases em extratos das células de aorta de coelho, por meio do uso de substrato fluorescente, bem como a capacidade de induzir vazamento lisossomal, por meio de microscopia confocal. O estudo da capacidade de citocromos de procariotos disparar apoptose se justifica pelo fato de que são estruturalmente relacionados ao citocromo c eucariótico. Ao contrário do citocromo c eucariótico, os de procarioto exibem considerável variabilidade de sequência e de tamanho da cadeia polipeptídica. Apesar de apresentarem essa variabilidade, suas estruturas de raio X são muito semelhantes, com aminoácidos aromáticos na cavidade do grupo heme e "clusters" de resíduos de lisina ao redor da cavidade do grupo prostético. Além disso, outra discussão ainda persiste na literatura envolvendo o papel que a atividade redox de citocromo c poderia exercer no processo de apoptose e esse aspecto também será abordado pela técnica de microinjeção associado à capacidade de promover externalização de fosfatidilserina. (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)
CASTANHEIRA, BRUNA; TRINDADE, FABIANE DE JESUS; ANDRADE, LUANA DOS SANTOS; NANTES, ISELI LOURENCO; POLITI, MARIO JOSE; TRIBONI, EDUARDO REZENDE; BROCHSZTAIN, SERGIO. Dye photodegradation employing mesoporous organosilicas functionalized with 1,8-naphthalimides as heterogeneous catalysts. JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A-CHEMISTRY, v. 332, p. 316-325, JAN 1 2017. Citações Web of Science: 2.
FERREIRA, JULIANA C.; ICIMOTO, MARCELO Y.; MARCONDES, MARCELO F.; OLIVEIRA, VITOR; NASCIMENTO, OTACIRO R.; NANTES, ISELI L. Recycling of the High Valence States of Heme Proteins by Cysteine Residues of Thimet-Oligopeptidase. PLoS One, v. 8, n. 11 NOV 1 2013. Citações Web of Science: 2.
GOTO, LEANDRO S.; HOKKA, CARLOS O.; LIMA, JOSE F.; PRIETO, TATIANA; ARAUJO, ANA PAULA U.; NANTES, ISELI L.; NASCIMENTO, OTACIRO R. Structure and Peroxidase Activity of Ferric Streptomyces clavuligerus orf10-encoded Protein P450CLA: UV-Visible, CD, MCD and EPR Spectroscopic Characterization. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 23, n. 5, p. 913-920, MAY 2012. Citações Web of Science: 2.

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Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa

SISTEMA MULTIFUNCIONAL DE SÍNTESE FOTOQUÍMICA DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO CONVENCIONAL E DEUTERADO, NANOESTRUTURAS METÁLICAS, POLIMERIZAÇÃO DO CORANTE BR1020160083052 - Universidade Federal do ABC (UFABC) . Iseli Lourenço Nantes; Érica Gislaine Aparecida De Miranda - 14 de abril de 2016