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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 - 29 de fevereiro de 2024
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):20/04680-0 - Desenho de diferentes fragmentos da proteína de superfície, spike, do SARS-CoV-2, para desenvolvimento de testes rápidos e de vacina, AP.R
18/26394-9 - EMU concedido no processo 2017/17303-7: single tilt cryotransfer Hölder, AP.EMU
18/26396-1 - EMU concedido no processo 2017/17303-7: robô de vitrificação, AP.EMU
+ mais auxílios vinculados 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 - menos auxílios vinculados
Bolsa(s) vinculada(s):21/10590-6 - Sistemas de secreção do tipo IV conjugativos na família Xanthomonadaceae: Investigando diversidade estrutural e funcional, BP.PD
22/04601-8 - Estudo por criomicroscopia eletrônica da adsorção de um fago ao pilus tipo IV, BP.DD
21/08683-6 - Estudos sobre as toxinas do sistema de secreção tipo IV (X-Tfes) e antitoxinas (XTfis), BP.DD
+ mais bolsas vinculadas 21/03933-4 - Estudos de Cryo-EM sobre os sistemas de secreção tipo IV Xanthomonadaceae, BP.PD
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
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)

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Publicações científicas (10)
(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)
BAYER-SANTOS, ETHEL; CENENS, WILLIAM; MATSUYAMA, BRUNO YASUI; OKA, GABRIEL UMAJI; DI SESSA, GIANCARLO; MININEL, IZABEL DEL VALLE; ALVES, TIAGO LUBIANA; FARAH, CHUCK SHAKER. The opportunistic pathogen Stenotrophomonas maltophilia utilizes a type IV secretion system for interbacterial killing. PLOS PATHOGENS, v. 15, n. 9, . (17/02178-2, 11/07777-5, 15/25381-2, 18/04553-8, 17/17303-7, 16/00458-5, 15/18237-2)
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, . (18/04553-8, 17/17303-7, 17/02178-2, 18/01852-4, 17/02318-9)
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, . (17/17303-7, 17/22822-3)
VENTURA FERNANDES, BIANCA H.; FEITOSA, NATALIA MARTINS; BARBOSA, ANA PAULA; BOMFIM, CAMILA GASQUE; GARNIQUE, ANALI M. B.; ROSA, IVANA F.; RODRIGUES, MAIRA S.; DORETTO, LUCAS B.; COSTA, DANIEL F.; CAMARGO-DOS-SANTOS, BRUNO; et al. oxicity of spike fragments SARS-CoV-2 S protein for zebrafish: A tool to study its hazardous for human health. Science of The Total Environment, v. 813, . (19/00195-2, 18/07098-0, 20/05761-3, 17/17303-7, 20/04680-0, 14/04294-1, 19/21739-0, 19/19939-1, 19/18356-2, 19/14285-3, 19/12234-2)
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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.; et al. Bacteria-Killing Type IV Secretion Systems. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 10, . (17/02178-2, 18/01852-4, 17/17303-7)
SIBINELLI-SOUSA, STEPHANIE; HESPANHOL, JULIA T.; NICASTRO, GIANLUCCA G.; MATSUYAMA, BRUNO Y.; MESNAGE, STEPHANE; PATEL, ANKUR; DE SOUZA, ROBSON F.; GUZZO, CRISTIANE R.; BAYER-SANTOS, ETHEL. A Family of T6SS Antibacterial Effectors Related to L,D-Transpeptidases Targets the Peptidoglycan. CELL REPORTS, v. 31, n. 12, . (18/04553-8, 17/02178-2, 16/09047-8, 19/00195-2, 17/17303-7, 18/25316-4, 16/00458-5, 18/13819-1)
LLONTOP, EDGAR E.; CENENS, WILLIAM; FAVARO, DENIZE C.; SGRO, GERMAN G.; SALINAS, ROBERTO K.; GUZZO, CRISTIANE R.; FARAH, CHUCK S.. he PilB-PilZ-FimX regulatory complex of the Type IV pilus from Xanthomonas citr. PLOS PATHOGENS, v. 17, n. 8, . (15/18237-2, 19/12234-2, 17/17303-7)
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, . (17/17303-7, 11/07777-5)
OKA, GABRIEL U.; SOUZA, DIORGE P.; CENENS, WILLIAM; MATSUYAMA, BRUNO Y.; CARDOSO, MARCUS V. C.; OLIVEIRA, LUCIANA C.; LIMA, FILIPE DA SILVA; CUCCOVIA, IOLANDA M.; GUZZO, CRISTIANE R.; SALINAS, ROBERTO K.; et al. tructural basis for effector recognition by an antibacterial type IV secretion syste. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, v. 119, n. 1, . (18/09277-9, 15/18237-2, 17/17303-7, 16/00458-5)

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