Engenharia de proteínas como fonte de materiais sustentáveis

• Processo: 17/23851-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2018
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2019
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
• Pesquisador responsável: Marisa Masumi Beppu
• Beneficiário: Marisa Masumi Beppu
• Pesquisador visitante: Bradley Olsen
• Instituição do Pesquisador Visitante: Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Engenharia de proteínas Proteínas Biologia sintética Intercâmbio de pesquisadores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biologia Sintetica | Proteinas | Engenharia de Proteínas

Resumo

A natureza tem desenvolvido estruturas com propriedades e desempenho destacáveis, como materiais leves para voo, superfícies de baixa fricção, e fibras de alta resistência, que tem servido de inspiração para diversos avanços tecnológicos. Muitos destes sistemas baseiam-se em proteínas, macromoléculas com sequências de aminoácidos que se organizam hierarquicamente em estruturas complexas, cujo uso tem sido explorado em inovações na área da medicina, segurança, energia e sustentabilidade. Utilizando a biologia molecular para programar genes artificiais, é possível produzir proteínas biossintéticas com quase qualquer combinação dos 20 aminoácidos naturais e vários não naturais. Enquanto as técnicas usadas para construir materiais a partir de proteínas têm evoluído de forma constante, o entendimento da engenharia e física destes sistemas não está no mesmo nível de conhecimento. Como exemplo, as proteínas possuem estruturas hierárquicas que vão muito além do que se pode obter com polímeros sintéticos, podendo ser utilizadas para o desenvolvimento de novos materiais com diversas funcionalidades a medida que o entendimento e replicação destas estruturas for melhor compreendido. Os materiais proteicos também apresentam desafios fundamentais relacionados ao nível de expressão e o método de purificação das proteínas, o que tende a desacelerar o ciclo de inovações em sistemas proteicos. Considerando o rápido desenvolvimento de tecnologias de alto rendimento e evolução da biologia sintética, há uma grande oportunidade para enfrentar estes desafios e criar alternativas para intensificar este ciclo de inovação. Neste projeto, o Prof. Bradley D. Olsen, Professor Associado no Departamento de Engenharia Química do MIT, atuará como professor visitante na Faculdade de Engenharia Química da UNICAMP entre Agosto de 2018 e Junho de 2019, para auxiliar no desenvolvimento de novos materiais baseados em proteínas sintéticas a partir de diversas colaborações com instituições de ensino e pesquisa do estado de São Paulo. O projeto partirá de três objetivos: 1. Estudo dos princípios básicos de expressão proteica, visando acelerar a descoberta de novos materiais a partir do desenvolvimento de estratégias que permitam prever se uma determinada proteína será sintetizada com sucesso; 2. Análise técnico-econômica de bioprocessos para produção de materiais proteicos de interesse industrial, visando melhorar a compreensão de mercados potenciais e a indicação de tópicos de pesquisa com potencial para mudar o custo de produção de materiais baseados em proteínas; 3. Uso de proteínas recombinantes, produzidas através de biologia sintética, para a produção de recobrimentos nanoestruturados produzidos pela técnica layer-by-layer, combinando a funcionalidade biológica das proteínas com este método de revestimento flexível e ajustável, para o desenvolvimento de aplicações de interesse clínico. O Prof. Olsen é um dos jovens pesquisadores pioneiros nas áreas de ciência de polímeros e materiais baseados em proteínas, tendo publicado mais que 100 artigos em jornais de alto impacto, desenvolvido dez patentes premiadas e orientado mais de 40 estudantes de pós-graduação em menos de oito anos como professor. Nos últimos anos, o Prof. Olsen tem realizado inúmeras colaborações com pesquisadores brasileiros, bem como visitas técnicas e cursos de curta duração em instituições brasileiras, além da organização do 1° Congresso Pan-americano de Polímeros, o que evidencia seu profundo interesse em colaborar com a comunidade acadêmica brasileira. Sua experiência na área de engenharia de proteínas, associada ao seu interesse em intensificar suas colaborações no Brasil, proporcionam um cenário muito favorável para que a execução deste projeto colabore para o avanço das fronteiras do conhecimento na área ciência de engenharia de materiais, gerando resultados promissores do ponto de vista científico e tecnológico. (AU)