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Desenvolvimento de uma plataforma computacional modular extensível para análises de experimentos de metabolômica e metagenômica: Inovando com a descoberta de novas atividades enzimáticas e produtos naturais de interesse farmacêutico derivados

Processo: 19/05026-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Apoio a Jovens Pesquisadores
Vigência (Início): 01 de março de 2019
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2021
Área do conhecimento:Interdisciplinar
Pesquisador responsável:Ricardo Roberto da Silva
Beneficiário:Ricardo Roberto da Silva
Instituição-sede: Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:17/18922-2 - Desenvolvimento de uma plataforma computacional modular extensível para análises de experimentos de metabolômica e metagenômica: inovando com a descoberta de novas atividades enzimáticas e produtos naturais de interesse farmacêutico derivados, AP.JP
Assunto(s):Biologia computacional   Metabolômica   Metagenômica

Resumo

A evolução no volume de dados gerados nos experimentos modernos de ciências ômicas temsuscitado o desenvolvimento de novos métodos analíticos para explorar conjuntos complexos dedados multidimensionais. Ao mesmo tempo que os novos experimentos disponíveis apresentamdesafios conceituais, a recente disponibilidade de um grande número de dados experimentaispúblicos fornece pela primeira vez a oportunidade de aplicar as tecnologias desenvolvidas emoutros campos para o manejo de megadados (Big Data). Esta possibilidade vem de encontro àdemanda nacional por uma plataforma comunitária para análise e gerenciamento de grandesconjuntos de dados, explorando o potencial da biodiversidade brasileira para a descoberta deprodutos naturais com aplicações farmacêuticas. Estima-se que 60% de todos os medicamentosatualmente registrados tenham um produto natural envolvido no seu desenvolvimento e que abiodiversidade brasileira corresponda a cerca de 20% da biodiversidade mundial. Análises baseadasem megadados possibilitam a detecção de correlações entre as variáveis amostradas (e.g.metabólitos) e o estado do sistema em estudo (e.g. paciente sadio versus paciente doente), que nãopodiam ser observadas com a profundidade e detalhamento com que os sistemas eram analisadosanteriormente. Recentemente diversos métodos de predição de vias biossintéticas de produtosnaturais foram automatizados e se tornaram disponíveis publicamente. A validação em larga escaladessas predições foi demonstrada através da aplicação da metabolômica não-direcionada combinadaa superexpressão em larga escala de proteínas e utilização de lisados celulares para a descoberta denovas atividades enzimáticas e novas estruturas de metabólitos. Esta abordagem é relativamentesimples e de baixo custo, e apresenta um grande potencial biotecnológico. Dentro deste contexto, opresente projeto tem por objetivo a extensão de uma instância da plataforma Galaxy para análise deexperimentos de ciências ômicas. O fluxo de análises contará com módulos originais paraotimização da detecção de íons em experimentos de metabolômica não direcionada, pareando adescoberta de vias biossintéticas e novas estruturas de produtos naturais. Essa infraestrutura seráutilizada para suportar colaborações estratégicas implementando uma plataforma de expressãoheteróloga em microrganismos. Para potencializar o uso comunitário da plataforma, explorando ouso de análises de estatística multivariada aplicadas para diferentes sistemas biológicos a presenteproposta prevê a integração a dois Projetos Temáticos da FAPESP ligados ao Biota. Um delesfornecendo suporte em espectrometria de massas, coordenado pelo Prof. Dr. Norberto PeporineLopes e outro sobre bioprospecção de produtos naturais marinhos coordenados pela Prof. Dra.Letícia Veras Costa Lotufo. Visando ampliar o projeto para o reino vegetal iniciamos também umainteração com o Projeto do Programa SPEC da FAPESP coordenado pelo Prof. Dr. Jonathan JamesLloyd que visa um estudo de grande amostragem experimental sobre o Bioma negligenciado daCaatinga. Essas interações permitirão um acesso a uma diversa coleção de megadados que somadasaos experimentos aqui propostos serão utilizadas para validar uma plataforma integrando recursosdigitais em múltiplas camadas. Esta abordagem introduz um manejo racional de hardware e aimplementação flexível de software sob demanda que deverá criar uma nova linha de pesquisa quebeneficiará a estrutura de pesquisa da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto(FCFRP-USP).

Publicações científicas
(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)
DOS SANTOS, ANCELY F.; INAGUE, ALEX; ARINI, GABRIEL S.; TERRA, LETICIA F.; WAILEMANN, ROSANGELA A. M.; PIMENTEL, ANDRE C.; YOSHINAGA, MARCOS Y.; SILVA, RICARDO R.; SEVERINO, DIVINOMAR; DE ALMEIDA, DARIA RAQUEL Q.; GOMES, VINICIUS M.; BRUNI-CARDOSO, ALEXANDRE; TERRA, WALTER R.; MIYAMOTO, SAYURI; BAPTISTA, MAURICIO S.; LABRIOLA, LETICIA. Distinct photo-oxidation-induced cell death pathways lead to selective killing of human breast cancer cells. CELL DEATH & DISEASE, v. 11, n. 12 DEC 14 2020. Citações Web of Science: 0.
MCAVOY, ANDREW C.; JAIYESIMI, OLAKUNLE; THREATT, PAXTON H.; SELADI, TYLER; GOLDBERG, JOANNA B.; DA SILVA, RICARDO R.; GARG, NEHA. Differences in Cystic Fibrosis-Associated Burkholderia spp. Bacteria Metabolomes after Exposure to the Antibiotic Trimethoprim. ACS INFECTIOUS DISEASES, v. 6, n. 5, p. 1154-1168, MAY 8 2020. Citações Web of Science: 0.
BIN KANG, KYO; WOO, SUNMIN; ERNST, MADELEINE; VAN DER HOOFT, JUSTIN J. J.; NOTHIAS, LOUIS-FELIX; DA SILVA, RICARDO R.; DORRESTEIN, PIETER C.; SUNG, SANG HYUN; LEE, MINA. Assessing specialized metabolite diversity of Alnus species by a digitized LC-MS/MS data analysis workflow. Phytochemistry, v. 173, MAY 2020. Citações Web of Science: 0.

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