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Estrutura e função de sistemas de secreção bacterianas

Processo: 17/17303-7
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de março de 2018 - 28 de fevereiro de 2023
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
Pesquisador responsável:Shaker Chuck Farah
Beneficiário:Shaker Chuck Farah
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores principais:Cristiane Rodrigues Guzzo Carvalho ; Roberto Kopke Salinas
Pesq. associados:Robson Francisco de Souza ; Rodrigo Villares Portugal
Auxílios(s) vinculado(s):18/26396-1 - EMU concedido no processo 2017/17303-7: robô de vitrificação, AP.EMU
18/26394-9 - EMU concedido no processo 2017/17303-7: single tilt cryotransfer Hölder, AP.EMU
18/20391-8 - Implementação de técnicas modernas de RMN multidimensional heteronuclear no instrumento de 800 MHz da Central Analítica do IQUSP, AV.EXT
18/20526-0 - EMU concedido no processo 2017/17303-7: sistema AKTA, AP.EMU
18/08822-3 - Estudo do papel do sistema com no desenvolvimento de biofilme mediado pelo pilus Tipo IV de Xanthomonas citri subsp. citri, AV.EXT
Bolsa(s) vinculada(s):19/12234-2 - Estudos estruturais sobre o pilus Tipo IV e T4SS de Xanthomonas citri, BP.PD
19/09482-4 - Estudo bioquímico, genético e funcional de R-bodies em Xanthomonas citri, BP.IC
18/21076-9 - Estrutura da secretina do pilus Tipo IV de Xanthomonas citri, BP.DR
+ mais bolsas vinculadas 18/21450-8 - Estudos de cryo-EM sobre os sistemas de secreção Tipo IV Xanthomonadaceae, BP.PD
18/09277-9 - Investigação dos requerimentos estruturais para o reconhecimento pela proteína VirD4 de toxinas secretadas pelo Sistema de Secreção do Tipo IV, BP.PD
16/00458-5 - Caracterização estrutural e funcional de sistemas de secreção do Tipo IV de Xanthomonas citri, BP.PD
15/18237-2 - Exploração genética sobre os mecanismos de regulação do Sistema de Secreção do Tipo IV em Xanthomonas citri e como esse sistema medeia a morte contato-dependente, BP.PD
14/04294-1 - Estudos estruturais e funcionais do Sistema de Secreção do Tipo IV de Xanthomonas citri, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Proteínas  Biologia estrutural  Xanthomonas citri  Bactérias gram-negativas  Sistemas de secreção tipo IV 

Resumo

Bactérias possuem complexos multiproteicos grandes (multi-mega Dalton) que transportam proteínas efetoras através de membranas bacterianas para o meio extracelular ou diretamente dentro de outras células. Esses sistemas também medeiam a transferência horizontal de material genético (conjugação) entre células bacterianas e formas homólogas especializadas desses sistemas evoluíram para pili e flagelos bacterianos. Portanto, os sistemas de secreção macromolecular são determinantes importantes para a adaptação bacteriana, competição e sobrevivência em diversos nichos ambientais. No decurso do projeto temático anterior, demonstramos a importância do pili tipo IV (T4P) na motilidade twitching e na formação de biofilmes em Xanthomonas citri e caracterizamos os principais reguladores da biogênese do T4P. Também mostramos que o sistema de secreção de Xanthomonas citri tipo IV (T4SS) fornece a essas células a capacidade de matar outras espécies bacterianas Gram-negativas de maneira dependente do contato. Esta foi a primeira demonstração do envolvimento de um T4SS em matança bacteriana e aponta para esta classe especial de T4SS como um determinante importante para a sobrevivência de Xanthomonas durante encontros competitivos com outras espécies bacterianas no meio ambiente. Neste projeto, propomos seguir várias linhas de pesquisa sobre a estrutura molecular, função molecular e relevância fisiológica dessas nano-máquinas complexas em Xanthomonas citri, bem como em outros membros da família Xanthomonadaceae. Especificamente, seguiremos duas linhas gerais de investigação. Projeto 1: estudos sobre os sistemas de secreção do tipo IV de Xanthomonadaceae. Nós planejamos i) determinar a estrutura dos componentes individuais do T4SS de X. citri, bem como os sub-complexos principais e o complexo inteiro; ii) realizar estudos estruturais e enzimológicos sobre as toxinas segregadas por este sistema, bem como seus inibidores cognatos; iii) estudar a base molecular do reconhecimento de toxinas pelo aparelho do T4SS; iv) estudar a localização celular e a regulação da expressão do T4SS, e v) ampliam nossos estudos do sistema X. citri aos T4SS homólogos encontrados em outras espécies bacterianas, incluindo Stenotrophomonas, Lysobacter e em algumas espécies das ordens de Betaproteobactérias Burkholderiales e Neisseriales. Projeto 2: estudos sobre o pilus tipo IV (T4P) em Xanthomonas citri. Planejamos investigar i) como a atividade ATPase de PilB é regulada pelos componentes PilZ, FimX e c-diGMP e outros componentes da membrana interna (plataforma); ii) as estruturas dos complexos PilB-PilZ e PilB-PilZ-FimX; iii) os papéis das pilinas menores conservadas nas espécies Xanthomonadaceae; iv) o papel da PilU, a terceira e mal compreendida ATPase; v) como os sinais ambientais específicos controlam as funções dependentes de T4P nas espécies Xanthomonas; vi) como o T4P contribui para a competitividade de Xanthomonas em interações antagônicas com outras espécies bacterianas, e vii) a estrutura do pilus extracelular (polímero das subunidades PilA). Nestes estudos empregaremos métodos de Biologia Estrutural (cristalografia, ressonância magnética nuclear, criomicroscopia eletrônica, SAXS, simulações moleculares) a produção e caracterização de nocautes gênicos, microscopia de fluorescência, enzimologia, estudos de expressão gênica e bioinformática. O projeto inclui o treinamento de estudantes de graduação, pós-graduação, pós-doutores e colaborações com pesquisadores de outras instituições brasileiros e estrangeiros. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Pós-doutorado em bioquímica com bolsa da FAPESP 

Publicações científicas (4)
(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)
ANTUNES, VICTOR U.; LLONTOP, EDGAR E.; VASCONCELOS, FERNANDA N. DA COSTA; DE LOS SANTOS, YOSSEF LOPEZ; OLIVEIRA, RONALDO J.; LINCOPAN, NILTON; FARAH, CHUCK S.; DOUCET, NICOLAS; MITTERMAIER, ANTHONY; FAVARO, DENIZE C. Importance of the beta 5-beta 6 Loop for the Structure, Catalytic Efficiency, and Stability of Carbapenem-Hydrolyzing Class D beta-Lactamase Subfamily OXA-143. BIOCHEMISTRY, v. 58, n. 34, p. 3604-3616, AUG 27 2019. Citações Web of Science: 0.
BAYER-SANTOS, ETHEL; CESETI, LUCAS DE MORAES; FARAH, CHUCK SHAKER; ALVAREZ-MARTINEZ, CRISTINA ELISA. Distribution, Function and Regulation of Type 6 Secretion Systems of Xanthomonadales. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 10, JUL 17 2019. Citações Web of Science: 0.
SGRO, GERMAN G.; OKA, GABRIEL U.; SOUZA, DIORGE P.; CENENS, WILLIAM; BAYER-SANTOS, ETHEL; MATSUYAMA, BRUNO Y.; BUENO, NATALIA F.; DOS SANTOS, THIAGO RODRIGO; ALVAREZ-MARTINEZ, CRISTINA E.; SALINAS, ROBERTO K.; FARAH, CHUCK S. Bacteria-Killing Type IV Secretion Systems. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 10, MAY 21 2019. Citações Web of Science: 1.
SGRO, GERMAN G.; COSTA, TIAGO R. D.; CENENS, WILLIAM; SOUZA, DIORGE P.; CASSAGO, ALEXANDRE; DE OLIVEIRA, LUCIANA COUTINHO; SALINAS, ROBERTO K.; PORTUGAL, V, RODRIGO; FARAH, CHUCK S.; WAKSMAN, GABRIEL. Cryo-EM structure of the bacteria-killing type IV secretion system core complex from Xanthomonas citri. NATURE MICROBIOLOGY, v. 3, n. 12, p. 1429-1440, DEC 2018. Citações Web of Science: 8.

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