Variantes da enzima mitocondrial aldeído desidrogenase 1B1 e suas implicações clínicas

• Processo: 20/02134-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2020
• Data de Término da vigência: 02 de setembro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Metabolismo e Bioenergética
• Pesquisador responsável: Julio Cesar Batista Ferreira
• Beneficiário: Ruda Prestes e Albuquerque
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07937-8 - Redoxoma, AP.CEPID
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/07621-0 - Busca por pequenas moléculas sintéticas ativadoras da enzima mitocondrial aldeído desidrogenase 1B1, BE.EP.DR
• Assunto(s): Aldeído desidrogenase Biologia computacional Neoplasias bucais Cardiopatias Etanol Proteínas recombinantes Cultura de células Animais geneticamente modificados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aldeído Desidrogenase 1B1 | Variantes Genéticas | metabolismo de aldeídos

Resumo

Aldeídos são moléculas altamente reativas no interior de sistemas biológicos, onde são capazes de se ligar covalentemente a biomoléculas (DNA e proteínas) e provocar prejuízos funcionais. O ataque por aldeídos pode ter origem tanto exógena, pela absorção direta destas moléculas, quanto endógena, como na metabolização do etanol (gerando acetaldeído) ou durante o processo de peroxidação lipídica mitocondrial (gerando 4-hidroxinonenal). A principal linha de defesa biológica contra o ataque destas moléculas reside na oxidação dos aldeídos a ácidos carboxílicos, realizada por enzimas da superfamília Aldeído Desidrogenase (ALDH). Dentre as 17 proteínas pertencentes a este grupo, existem duas que residem no compartimento mitocondrial, ALDH2 e ALDH1B1. A primeira, principal enzima metabolizadora de acetaldeído, possui uma variante inativa frequentemente encontrada na população do leste asiático, responsável por reações agressivas ao consumo de álcool e uma maior susceptibilidade a doenças cardiovasculares (decorrente de prejuízo no metabolismo mitocondrial). A segunda ainda é alvo de uma pesquisa incipiente. Sabe-se que sua expressão está aumentada em diferentes tipos de tumor. Além disso, o gene da ALDH1B1 é caracterizado pela presença de variantes com elevada frequência em etnias específicas, sugerindo possíveis adaptações envolvidas na relação genótipo-ambiente. Entretanto, pouco se sabe sobre o impacto dessas variantes na bioquímica da ALDH1B1, bem como seu efeito fisiológico. Uma dessas variantes (R107L), presente em alta frequência em asiáticos e latinos, foi recentemente associada ao maior risco de infarto em chineses hipertensos, semelhante à mutação E504K na ALDH2. Dados preliminares do nosso grupo (em colaboração com o lab da profa. Daria Mochly-Rosen - Stanford U.) sugerem uma associação entre a ocorrência da variante ALDH1B1 R107L e intolerância ao consumo de álcool em mexicanos (saudáveis). Considerando 1) a elevada frequência populacional de algumas variantes de ALDH1B1; 2) suas associações com fenótipos deletérios como doença cardiovascular e intolerância ao consumo de etanol; e 3) a falta de informações na literatura, decidimos estudar o contexto bioquímico, celular e fisiológico dessas variantes da ALDH1B1, bem como caracterizar suas frequências na população brasileira saudável e portadora de Câncer de boca (doença altamente modulada pelo consumo de álcool e acúmulo de aldeídos). Para isso, estudaremos as sete variantes da ALDH1B1 mais frequentes na população mundial (R107L, A86V, V253M, V176I, G193FS, G388FS, V470A). Nossos resultados preliminares utilizando bioinformática sugerem que algumas dessas variações afetam negativamente estabilidade e funcionalidade da enzima ALDH1B1. A partir desse ponto, iniciaremos uma caracterização funcional e fisiológica dessas variantes em três níveis distintos de complexidade biológica: proteína recombinante isolada, cultura celular e animal transgênico em condições basais e estressoras. Além disso, analisaremos a frequência das variantes da ALDH1B1 em 240 indivíduos saudáveis e 60 indivíduos portadores de Câncer de boca, em colaboração com o ICESP. Esse trabalho será de grande valia para o planejamento e o desenvolvimento de futuros estudos pré-clínicos e clínicos focados na utilização de enzimas que metabolizam aldeídos como marcadores ou alvos no tratamento personalizado de doenças como Câncer e doenças cardíacas (caracterizadas pelo acúmulo de aldeídos). Vale ressaltar que essa proposta está vinculada ao projeto Redoxoma, um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão apoiado pela FAPESP. Além disso, contaremos com a colaboração dos professores Dr. Daria Mochly-Rosen e Dr. Che-Hong Chen, ambos da Universidade de Stanford, Profa. Dra. Marisa Gennari de Medeiros do IQ-ISP, e Dr. Gilberto de Castro do ICESP. (AU)