Integração de abordagens in silico e in vivo para estudo da evolução de sítios de ligação de fatores de transcrição em Escherichia coli

• Processo: 17/16783-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2017
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2018
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia - Biologia e Fisiologia dos Microorganismos
• Pesquisador responsável: Rafael Silva Rocha
• Beneficiário: Cauã Antunes Westmann
• Supervisor: Orkun S. Soyer
• Instituição Sede: Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Warwick, Inglaterra
• Vinculado à bolsa: 16/05472-6 - Engenharia e prospecção de novos elementos regulatórios em bactéria através de abordagens de biologia sintética, BP.MS
• Assunto(s): Biologia sintética
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biological Innovation | Evolution of regulatory systems | Principles of design | Promoter engineering | Biologia Sintética

Resumo

A inovação biológica a nível molecular é essencial para promover novas estratégias de adaptação em organismos vivos. Assim, o estudo da dinâmica deste processo é fundamental para prever e engenheirar novas funções biológicas. No contexto da regulação transcricional, a inovação impulsiona a diversidade dos processos de tomada de decisão celulares, atuando tanto em elementos trans quanto cis-reguladores. Neste projeto, nos concentramos no estudo dos Sítios de Ligação de Fatores de Transcrição (Transcription Factor Binding Sites - TFBSs), que podem evoluir rapidamente no genoma devido a mutações espontâneas. Propomos uma nova abordagem para explorar os princípios evolutivos subjacentes à inovação transcricional em bactérias utilizando Escherichia coli como modelo. Com base em nossos resultados preliminares, hipotetizamos que os TFBSs bacterianos podem ser reconhecidos por mais de um único fator de transcrição. Deste modo, os principais objetivos deste projeto são: (i) testar a hipótese atual através da exploração in silico de um grande conjunto de TFBSs de E. coli e (ii) combinar resultados computacionais com dados experimentais gerados pelo candidato para fornecer um modelo geral para a evolução de TFBSs em bactérias. O objetivo final é utilizar esse ciclo iterativo entre abordagens in silico e in vivo tanto para compreender os sistemas transcricionais quanto para gerar princípios de design para engenharia de novas funções regulatórias em bactérias. Destacamos, neste contexto, que o laboratório do Dr. Orkun Soyer, onde o atual projeto será desenvolvido, está exatamente na interface entre abordagens computacionais e experimentais para decifrar os princípios evolutivos de sistemas biológicos, proporcionando um ambiente próspero para que o candidato desenvolva suas habilidades e a presente proposta de pesquisa. Este projeto também estabelecerá novas abordagens computacionais que serão posteriormente implementados em Ribeirão Preto com um impacto importante no projeto principal do grupo.