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Oxigênio singlete e peróxidos em química biológica

Processo: 12/12663-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de dezembro de 2012 - 30 de novembro de 2017
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Metabolismo e Bioenergética
Pesquisador responsável:Paolo Di Mascio
Beneficiário:Paolo Di Mascio
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo, SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):15/13491-8 - Estudo da marcação isotópica de Gluconacetobacter diazotrophicus por espectrometria de massas (MALDI-TOF/TOF) e estudo da morfologia de vesículas por microscopia eletrônica de varredura, BP.IC
Assunto(s):DNA  Peróxidos  Oxigênio singleto  Espectrometria de massas  Oxirredução 

Resumo

O metabolismo aeróbico e diversas reações envolvidas em processos toxicológicos e farmacológicos podem gerar espécies "reativas" de oxigênio e de nitrogênio capazes de provocar danos em biomoléculas e desencadearem processos deletérios. A célula encontra-se protegida contra esses danos por uma linha de defesa antioxidante, onde enzimas e compostos biológicos desempenham um papel importante. O equilíbrio entre os processos pró-oxidantes e antioxidantes constitui a condição normal da vida aeróbica. O desequilíbrio favorável ao estado pró-oxidante desencadeia o chamado estresse oxidativo. A formação do oxigênio singlete (1O2) em sistemas biológicos tem sido amplamente demonstrada e relacionada com processos celulares diversos tais como o mecanismo de defesa contra vírus e bactérias, promovido por células fagocitárias. O oxigênio singlete é uma das principais espécies envolvidas nos efeitos citotóxicos da terapia fotodinâmica. Além disso, 1O2 está relacionado com ativação da expressão gênica induzida por luz UV-A. O 1O2 apresenta alta reatividade, oxida muitas funções orgânicas ricas em elétrons, como sulfetos, aminas e fenóis. Sendo assim, são importantes alvos biológicos do 1O2 moléculas fundamentais como ácidos graxos insaturados, proteínas e DNA. Entretanto, mostrar inequivocamente o papel do oxigênio singlete em sistemas biológicos tem sido difícil devido a dificuldades em se obter 1O2 livre de outras espécies reativas. Os nossos estudos estão centralizados em desvendar os mecanismos pelos quais espécies reativas de oxigênio, principalmente o oxigênio singlete, desempenham papéis fisiológicos e patológicos. Com este intuito sintetizamos fontes apropriadas de 1O2 baseadas na termólise de endoperóxidos. Esses compostos são quimicamente inertes e têm sido empregados como fontes versáteis e "limpas" de 1O2. Essa abordagem tem sido utilizada em nossos trabalhos para a detecção de lesões em biomoléculas (DNA, lipídeos e proteínas) e para investigar compostos de ocorrência natural com atividade de supressão de 1O2. Os estudos sobre a peroxidação de lipídios têm aumentado nos últimos anos devido a descobertas sobre o papel dos hidroperóxidos lipídicos em câncer de pele induzido por UV, aterosclerose, doenças neurodegenerativas e diversas outras patologias. Os peróxidos (ROOH) são compostos potencialmente deletérios capazes de promover danos em biomoléculas, incluindo proteínas e DNA. Por terem, geralmente, vida média mais longa que os radicais livres precursores, tornam possíveis translocações na célula, entre células, ou entre lipoproteínas e células. Desta forma, a toxicidade dos ROOH e suas ações como efetores podem se manifestar em locais da célula mais distantes do seu sítio de formação. Estudos recentes sugerem que ROOH estão envolvidos nos eventos iniciais responsáveis pela liberação do citocromo c da mitocôndria e indução da apoptose. Tal sinalização pode determinar se uma célula vai sobreviver, ou não, frente a um insulto oxidativo. Grande parte dos efeitos citotóxicos e genotóxicos de ROOH tem sido atribuído a formação de radicais livres e de produtos secundários e terciários resultantes de sua decomposição. Este estudo tem por objetivo investigar a formação de oxigênio singlete via hidroperóxidos de lipídios, proteínas e DNA em sistemas biológicos. Reações de oxigênio singlete com biomoléculas e os mecanismos biológicos associados à formação desta espécie também serão investigados. A formação e a caracterização das reações envolvidas nos mecanismos citotóxicos e genotóxicos mediados pelos ROOH em sistemas biológicos também são objetivos deste projeto. Com este intuito serão desenvolvidas metodologias para a detecção e quantificação de diferentes classes de ROOH, baseadas em HPLC-MS/MS utilizando compostos marcados isotopicamente como padrões internos. Também serão caracterizados danos em proteínas, em particular no citocromo c, e em DNA mitocondrial resultantes da interação com ROOH. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre o auxílio:
Na hora do aperto 

Publicações científicas (24)
(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)
MACEDO-RAYGOZA, GLORIA M.; VALDEZ-SALAS, BENJAMIN; PRADO, FERNANDA M.; PRIETO, KATIA R.; YAMAGUCHI, LYDIA F.; KATO, MASSUO J.; CANTO-CANCHE, BLONDY B.; CARRILLO-BELTRAN, MONICA; DI MASCIO, PAOLO; WHITE, JAMES F.; BELTRAN-GARCIA, MIGUEL J. Enterobacter cloacae, an Endophyte That Establishes a Nutrient-Transfer Symbiosis With Banana Plants and Protects Against the Black Sigatoka Pathogen. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 10, MAY 7 2019. Citações Web of Science: 0.
STANLEY, CHRISTOPHER P.; MAGHZAL, GHASSAN J.; AYER, ANITA; TALIB, JIHAN; GILTRAP, ANDREW M.; SHENGULE, SUDHIR; WOLHUTER, KATHRYN; WANG, YUTANG; CHADHA, PREET; SUARNA, CACANG; PRYSYAZHNA, OLEKSANDRA; SCOTCHER, JENNA; DUNN, LOUISE L.; PRADO, FERNANDA M.; NGUYEN, NGHI; ODIBA, JEPHTHAH O.; BAELL, JONATHAN B.; STASCH, JOHANNES-PETER; YAMAMOTO, YORIHIRO; DI MASCIO, PAOLO; EATON, PHILIP; PAYNE, RICHARD J.; STOCKER, ROLAND. Singlet molecular oxygen regulates vascular tone and blood pressure in inflammation. Nature, v. 566, n. 7745, p. 548+, FEB 28 2019. Citações Web of Science: 2.
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