Nucleação heterogênea de cristais de proteínas a partir da aplicação de estruturas metal-orgânicas

• Processo: 23/17742-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Ana Carolina de Mattos Zeri
• Beneficiário: Gustavo Duarte Verçosa
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Biologia estrutural Cristalografia de proteínas Muramidase
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biologia Estrutural | Cristalografia de Proteínas | estruturas metal-orgânicas | lisozima | Nucleação heterogênea | Zif-8 | Cristalização de macromoléculas

Resumo

A relação entre a estrutura tridimensional de proteínas e suas funções é bem estabelecida, na qual a disposição dos átomos determina o enovelamento e, consequentemente, a forma e atividade da proteína. Por conta disso, ao analisar a estrutura dessas macromoléculas, é possível identificar mecanismos relacionados à ação biológica e desenvolver fármacos que modulam essas funções. A cristalografia por difração de raios X é o método mais comumente utilizado para obter informações sobre a estrutura tridimensional de macromoléculas. No entanto, um desafio experimental é a obtenção de cristais de proteínas que sejam suficientemente bem ordenados para permitir uma difração de alta qualidade. Isso ocorre, pois a cristalização de macromoléculas biológicas é um processo empírico, baseando-se na tentativa e erro, o que exige grandes quantidades de proteína pura e monodispersa, além de elevados custos com reagentes. Uma alternativa para melhorar a eficiência desse processo tem sido a implementação de nucleação heterogênea pelo uso de nanomateriais que possuem elevada área superficial, capacidade de formar redes porosas, além da possibilidade de funcionalização da superfície. Esses materiais melhoram a cristalização, otimizando as condições, permitindo o crescimento de cristais em condições metaestáveis e aumentando a reprodutibilidade dos experimentos. Neste projeto de Iniciação Científica, será realizada uma investigação centrada em uma das estruturas de zeolíticas de imidazolato (ZIFs), a ZIF-8. O objetivo principal consiste em sintetizar essas estruturas metal-orgânicas (MOFs) para explorar a nucleação direcionada de cristais de proteínas e analisar as interações moleculares subjacentes a esse processo. Além disso, serão abordados estudos relacionados aos pesos moleculares das macromoléculas e ao método de aplicação, a fim de aprofundar a compreensão dos mecanismos que regem a formação dos cristais.