Desenvolvimento de ferramentas de CRISPR-Cas9 para o estudo da estrutura mitocondrial por microscopia de expansão

• Processo: 23/12636-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Sandra Martha Gomes Dias
• Beneficiário: Mell Kimberly Damini
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/05726-6 - Metabolismo no microambiente e o papel das trocas metabólicas na progressão tumoral, AP.TEM
• Assunto(s): Proteína 9 associada à CRISPR Repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente espaçadas Microscopia de super-resolução
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cas9 | Crispr | Determinação estrutural in situ | Microscopia de expansão | Microscopia de super-resolução | Microscopia de super-resolução

Resumo

A biologia celular tem experimentado uma revolução na última década, impulsionada em grande parte pelos avanços tecnológicos em técnicas de microscopia. A capacidade de visualizar estruturas celulares em detalhes sem precedentes tem proporcionado insights profundos sobre a complexidade e dinâmica da célula viva. Com os recentes avanços em microscopia de expansão, particularmente técnicas como proExM (Protein-retention Expansion Microscopy) e ONE (one-step nanoscale expansion), agora é possível visualizar detalhes moleculares com uma clareza sem precedentes. Estas técnicas emergentes têm o potencial de revolucionar nossa compreensão das estruturas celulares, permitindo-nos mergulhar mais profundamente nas intrincadas redes de interações moleculares. O grupo de pesquisa tem experiência na compreensão da morfologia mitocondrial com a formação de filamentos das distintas isoformas da enzima glutaminase - que tem importante papel no metabolismo tumoral -, já observadas in situ e modulando a morfologia mitocondrial. A formação destes filamentos dentro da mitocondria mostram-se na literatura como importantes para o modular a progressão de tumores e interferindo em processos cognitivos de pacientes que apresentam mutações capazes de modular esse fenômeno. Neste contexto, o projeto visa explorar a fronteira da microscopia de expansão para elucidar a morfologia mitocondrial através da oligomerização da enzima glutaminase, utilizando sistemas de expressão endógena com a modificação do genoma por CRISPR para o knock-in de proteínas fluorescentes e avaliar in situ a capacidade das glutaminases de formar filamentos e modular a morfologia mitocondrial. Através dessas técnicas avançadas, busca-se obter uma resolução sem precedentes da ultraestrutura celular, oferecendo insights sobre a dinâmica e organização de enzimas metabólicas e potencializando descobertas estruturais inovadoras.