Estrutura e função de sistemas de secreção bacterianas

• Processo: 17/17303-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de março de 2018 - 28 de fevereiro de 2025
• 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
• Pesquisadores 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): 22/02828-5 - Estudos sobre a a função de sistemas de secreção do tipo IV bactericidas de espécies da ordem Xanthomonadales, BP.DD; 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; + mais bolsas vinculadas 21/08683-6 - Estudos sobre as toxinas do sistema de secreção tipo IV (X-Tfes) e antitoxinas (XTfis), BP.DD; 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biologia Estrutural | Competição bacteriana | Microbiologia Molecular | Pilus tipo IV | sistemas de secreção de macromoléculas | Xanthomonas | Proteínas

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)

Publicações científicas

(12)

(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)

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