Propriedades locais de complexos biológicos estudados por métricas locais de criomicroscopia eletrônica

• Processo: 20/01156-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2021
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Marin Gerard van Heel
• Beneficiário: Sayan Bhakta
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/06062-1 - Complexos biológicos em ação, in vitro e in silício (Explorando Big-Data em criomicroscopia eletrônica), AP.TEM
• Assunto(s): Glicosilação Resolução
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise de Partículas Isoladas | Criomicroscopia eletrônica | glicosilação | resolução | Criomicroscopia Eletrônica

Resumo

A Microscopia Eletrônica Criogênica (Cryo-EM) evoluiu de "blobologia" em baixa resolução, há algumas décadas, para resultados quase atômicos hoje, permitindo a determinação de novo de estruturas de complexos macromoleculares: uma verdadeira "revolução de resolução". A avaliação da resolução dos resultados de Cryo-EM é realizada usando a medida global de Fourier Shell Correlation (FSC). Entretanto, perda local de resolução pode aparecer, podendo ser associadas a mudanças conformacionais, ligadas à função biológica dos complexos. Tais efeitos locais não podem ser medidos por uma métrica global. Existem propostas para definir uma resolução local, mas essas usam métricas locais, diferentes das métricas globais, levando a escalas de resolução inconsistentes entre si. A FSC se estabeleceu como a métrica de excelência de resolução global em Cryo-EM, cada vez mais utilizada também em: tomografia de raios-X, cristalografia de raios-X, microscopia de luz etc. Tanto a resolução local quanto a global podem ser avaliadas na mesma escala, usando a mesma função de limiar (threshold function). Análises preliminares confirmam a validade da abordagem proposta e já nos permitem, por exemplo, a visualização direta de hélices transmembranas em um vírus envelopado, com ou sem a bicamada fosfolipídica. Também conseguimos visualizar a glicosilação no exterior de complexos grandes (inclusive vírus). As aplicações desta metodologia incluem estudos das interações de fatores com o ribossomo, o que pode inspirar o desenvolvimento de novos antibióticos. O trabalho proposto será uma simbiose entre o desenvolvimento de metodologias e estudos de sistemas biológicos complexos. Considera-se também o desenvolvimento de ferramentas computacionais intuitivas para a interpretação de resultados biológicos.