Estudos da assimetria da membrana plasmática: membranas modelo mimetizando células saudáveis e cancerígenas, e estratégias terapêuticas para tratamento de câncer

• Processo: 23/05540-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Thais Azevedo Enoki Liarte
• Beneficiário: Thais Azevedo Enoki Liarte
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/04046-4 - Estudos da assimetria da membrana plasmática: membranas modelo mimetizando células saudáveis e cancerígenas, e estratégias terapêuticas para tratamento de câncer, AP.JP
• Assunto(s): Biofísica Membrana plasmática Peptídeos catiônicos antimicrobianos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: antimicrobial peptides | Anti-tumor peptides | Asymmetric lipid bilayers | Coexistence of liquid phases (Ld+Lo) | Domain line tension | Inter-leaflet coupling | Biophysics

Resumo

A membrana plasmática (MP) proporciona a proteção e a manutenção da célula. Sendo composta por uma bicamada lipídica, com duas monocamadas de composição lipídica distintas (assimétricas), as proteínas estão distribuídas nessa matriz lipídica de centenas de lipídios. A monocamada exoplasmática contém composição lipídica que pode formar coexistência de fases, líquida desordenada (Ld) + líquida ordenada (Lo). Por outro lado, a monocamada citoplasmática contém composição lipídica para formar uma fase fluida simples, se isolada da monocamada externa. A arquitetura da membrana celular é importante para a sinalização e funcionamento das células. A perda de sua assimetria, como por exemplo a exposição de fosfatidilserina (PS) da monocamada interna para a externa, pode indicar apoptose, morte programada da célula. Em células cancerígenas, PS é exposto na monocamada externa. Devido a alguma disfunção, essas células não são corretamente eliminadas. Em tratamentos terapêuticos de câncer, peptídeos antimicrobianos (PAMs) tem como alvo o lipídio PS, e atuam rompendo as células tumorais. Propomos investigar a assimetria da MP usando modelos in vitro de células saudáveis e células cancerígenas. Para construir membranas assimétricas vamos controlar a fusão das monocamadas externas de duas bicamadas lipídicas, que trocam lipídios por difusão. Essa fusão parcial (ou hemifusão) é feita usando vesículas gigantes e um extenso reservatório de lipídios, uma bicamada lipídica montada sobre um suporte. Propomos caracterizar modelos da MP, onde uma monocamada com separação de fases (Ld+Lo) induz domínios na monocamada oposta. Os domínios que são induzidos por ordem são enriquecidos em colesterol, e propomos investigar se a distribuição não uniforme de colesterol, nessa monocamada de composição fluida, poderia criar a distribuição não uniforme de outros lipídios. Vamos investigar aspectos da exposição de lipídios PS, e como PAM com atividade anti-tumoral pode perturbar as propriedades físico-químicas e mecânicas de membranas assimétricas. Vamos correlacionar essas perturbações com a atividade dos peptídeos em destruir a membrana modelo de células cancerígenas. Nós buscamos entender quais perturbações são mais agressivas para destruir a membrana. As membranas assimétricas são um modelo mais realístico para a membrana plasmática. Nós propomos encontrar um diferente mecanismo de ação para descrever a interação de PAMs com os nossos modelos de membranas. Tais mecanismos podem elucidar novas estratégias para aumentar a atividade anti-tumoral dos PAMs do estudo. O nosso estudo promove acesso a informações que não podem ser extraídas com estudos em membranas modelo simétricas. (AU)

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)

ENOKI, THAIS A.; HEBERLE, FREDERICK A.. Experimentally determined leaflet-leaflet phase diagram of an asymmetric lipid bilayer. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, v. 120, n. 46, p. 11-pg., 2023-11-14. (23/05540-5, 22/04046-4)

FEIGENSON, GERALD W.; HUANG, JUYANG; ENOKI, THAIS A.. An Unexpected Driving Force for Lipid Order Appears in Asymmetric Lipid Bilayers. Journal of the American Chemical Society, v. 145, n. 40, p. 6-pg., 2023-09-08. (23/05540-5, 22/04046-4)