Desvendando o mecanismo de biomineralização das vesículas da matriz: uma abordagem por microscopia crioeletrônica

• Processo: 19/26059-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2022
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Ana Paula Ramos
• Beneficiário: Marcos Antonio Eufrásio Cruz
• Supervisor: Nico Sommerdijk
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Radboud Institute for Molecular Life Sciences (RIMLS), Holanda
• Vinculado à bolsa: 17/20846-2 - Explorando o papel da matriz lipídico-proteica-mineral na biomineralização óssea: uma abordagem biofísica empregando-se filmes automontados, BP.DR
• Assunto(s): Biomineralização Osso e ossos Colágeno Microscopia crioeletrônica Físico-química de superfícies
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biomineralização | colageno | microscopia crioeletrônica | Osso | Vesiculas da matriz | Físico-química de superfícies

Resumo

A biomineralização de tecidos duros, como osso e dentina, envolve uma sequência complexa de eventos espaço-temporalmente regulados pelas células formadoras da matriz mineralizada. Uma grande questão que ainda perdura na compreensão desse processo é a origem da fase mineral. Alega-se desde a sua descoberta na década de 1960, que as vesículas da matriz (MVs) são as entidades responsáveis por nuclear e fornecer fosfato de cálcio. As MVs atuam como nanorreatores inteligentes, exibindo um maquinário enzimático que trabalha em orquestração para controlar a proporção entre fosfato e pirofosfato necessária para desencadear a formação de mineral. Nesse processo, fosfatos de cálcio são nucleados mediado pela composição lipídica das MVs e posteriormente entregue à matriz extracelular para propagar a mineralização do colágeno. Neste projeto, propomos o uso de técnicas avançadas de microscopia eletrônica criogênica para rastrear a formação de minerais nas MVs e suas interações na matriz extracelular. As MVs serão isolados de culturas in vitro de células-tronco mesenquimais ósseas humanas (hBMSC) diferenciadas a osteoblastos sob estímulos osteogênicos. A mineralização nas MVs será visualizada por microscopia eletrônica de transmissão criogênica com resolução temporal de modo a rastrear o caminho pelo qual o mineral é formado nas MVs. Utilizando colágeno tipo I auto-montado, acompanharemos a mineralização guiada por MVs em diferentes momentos, a fim de verificar as etapas que culminam na infiltração da fase precursora de fosfato de cálcio nas fibrilas de colágeno e sua posterior cristalização. Para monitorar a formação de MVs em um ambiente próximo ao tecido ósseo nativo, usaremos um modelo in live de cultura 3D de hBMSC diferenciadas para osteoblastos/osteócitos. Usando este modelo, resolução espaço-temporal será alcançada através de ferramentas microscópicas avançadas, incluindo microscopia confocal de fluorescência 3D, e crio-FIB/SEM, bem como a correlação entre microscopia ótica e eletrônica em estado criogênico. O professor Nico Sommerdijk é um especialista de renome mundial no uso de abordagens de criomicroscopias para explorar mecanismos de biomineralização e esperamos, ao final deste projeto, aprimorar o conhecimento atual sobre o papel desempenhado pelas MVs durante a formação óssea. (AU)