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Sistemas miméticos de vesículas da matriz: sistemas de proteolipossomos multienzimticos para estudos da biomineralização

Processo: 09/17407-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de fevereiro de 2010 - 31 de julho de 2012
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Enzimologia
Pesquisador responsável:Pietro Ciancaglini
Beneficiário:Pietro Ciancaglini
Instituição-sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
Assunto(s):Biologia celular  Biomimética  Fosfatase alcalina  Diester fosfórico hidrolases   Pirofosfato de cálcio  Calcificação fisiológica  Matriz extracelular 

Resumo

A mineralização de cartilagem e osso ocorre por uma série de processos físico-químicos e bioquímicos que juntos facilitam a deposição de hidroxiapatita (HA) em areas específicas da matriz extracelular (MEC). Evidências experimentais mostram a presença de cristais de HA junto com fibrilas de colágeno na MEC e também no interior do lúmen de vesículas da matriz (MVs) derivadas de condroblastos e osteoblastos. Os pesquisadores na área da mineralização óssea geralmente estão divididos entre apoiar o mecanismo de mineralização mediado pelas MVs e aquele mediado por colágeno. Nós não vemos nenhuma incompatibilidade entre estes mecanismos. Acreditamos que a mineralização óssea é iniciada primariamente dentro do lúmen das MVs e, em uma segunda etapa, os cristais de HA crescem além das fronteiras das MVs e tornam-se expostos ao meio extracelular, onde continuam a se propagar junto com as fibrilas de colágeno. A fosfatase alcalina tecido não-específica (TNAP) tem um papel crucial em limitar a concentração de pirofosfato inorgânico (PPi) extracelular, um inibidor da mineralização, para manter uma razão Pi/PPi adequada para a mineralização óssea normal. A função primária da TNAP é degradar o pirofosfato inorgânico extracelular (ePPi), um potente inibidor da mineralização, que é produzido ectoplasmicamente pela atividade enzimática da nucleotídeo pirofosfatase/fosfodiesterase-1 (NPP1). Ambas as enzimas agem ao nível da membrana de osteoblastos e de MVs derivadas de osteoblastos. Assim, este projeto, que será realizado em colaboração com o laboratório do Prof. Dr. José Luis Millan, do Burnham Institute for Medical Research, La Jolla, Califórnia, EUA e permitirá comparar o comportamento de lipossomos contendo em sua superfície TNAP, NPP1 ou ambas as enzimas em combinação, bem como comparar as propriedades cinéticas e a habilidade de calcificação destas vesículas simplificadas e artificiais com aquelas de MVs selvagem. Tais estudos ajudarão a desenvolver e validar o sistema de lipossomos como um sistema in vitro alternativo para se estudar os eventos iniciais que induzem o processo de calcificação biológica. O desenvolvimento de tal sistema nanovesicular artificial que possa mimetizar a calcificação biológica poderá potencialmente ser útil para o reparo/tratamento de defeitos craniofaciais e outros defeitos esqueléticos, bem como para facilitar a mineralização de implantes dentários baseados em titânio. (AU)