Caracterização da formação de condensados sólidos funcionais dos neuropeptídeos CRH e Neuropeptídeo Y no contexto de ansiedade e depressão

• Processo: 24/10392-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Luis Felipe Santos Mendes
• Beneficiário: Murilo de Oliveira Souza
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/06006-0 - Elucidando o impacto de condensados líquidos e sólidos funcionais de proteínas na via de secreção, AP.GR
• Assunto(s): Espectroscopia Hormônio liberador de corticotrofina Neuropeptídeo Y
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: amilóides funcionais | Crio-microscopia eletrônica | Espectroscopia | hormônio liberador de corticotrofina | Neuropeptídeo Y | Biofísica de proteínas desordenadas e condensados proteicos

Resumo

A biologia estrutural está passando por uma revolução com os avanços em crio-microscopia eletrônica (Cryo-EM) e inteligência artificial (IA), que permitem estudar proteínas de alta massa molecular e grandes complexos proteicos com precisão sem precedentes. Essas tecnologias, contudo, ainda não abordam completamente as proteínas intrinsecamente desordenadas (IDPs) e suas regiões intrinsecamente desordenadas (IDRs), especialmente no contexto da formação de condensados sólidos e líquido-líquido (LLPS). As IDPs são dinâmicas e respondem de diversas formas ao ambiente, o que as torna desafiadoras para estudo.Condensados sólidos formados por IDPs possuem uma história complexa e desempenham um papel fundamental em várias patologias, como Alzheimer, Parkinson, diabetes tipo 2 e cânceres. Por muitos anos, agregados amiloides eram vistos apenas como estados aberrantes de agregação proteica, mas estudos recentes demonstram que eles também têm funções nativas importantes devido à sua capacidade de transformar proteínas solúveis em insolúveis, alta estabilidade e resistência à proteólise. Além disso, agregados amiloides desempenham um papel na hipótese de origem da vida, sendo estruturas simples e estáveis que podem interagir e modelar biomembranas.Um exemplo funcional de condensados sólidos do tipo amiloide é o armazenamento e liberação de neuropeptídeos via grânulos de secreção. Neuropeptídeos podem atingir concentrações extremamente altas dentro de vesículas celulares e são liberados em resposta a gatilhos de estresse. Este processo de empacotamento explora a transição para a forma amiloide, que deve ser reversível para permitir a dispersão dos neuropeptídeos na corrente sanguínea. Contudo, os requisitos moleculares e físico-químicos para a desagregação de neuropeptídeos ainda são pouco compreendidos.Neuropeptídeos, como CRH e Neuropeptídeo Y, desempenham papéis cruciais na fisiologia do estresse e são relevantes clinicamente para transtornos de humor relacionados ao estresse. Antagonistas do receptor CRH, como o pexacerfont, estão sendo investigados para tratar transtornos de ansiedade, enquanto altos níveis de CRH são associados a condições como depressão e Alzheimer. Por outro lado, o Neuropeptídeo Y atua como um ansiolítico endógeno, promovendo resiliência ao estresse e amortecimento da resposta ao medo.Este projeto de doutorado visa realizar uma descrição detalhada do processo de formação de amiloides funcionais por neuropeptídeos, focando nos neuropeptídeos CRH e Neuropeptídeo Y. O trabalho envolverá a produção desses neuropeptídeos por expressão heteróloga e/ou síntese peptídica em fase sólida, e a caracterização físico-química do processo de formação de condensados amiloides em condições biologicamente relevantes. Serão utilizadas técnicas como dicroísmo circular, fluorescência estática, diversas microscopias e ressonância magnética nuclear de estado sólido. Este estudo terá impacto significativo na compreensão de como as células controlam a formação e liberação de neuropeptídeos funcionais, além de contribuir para o manejo farmacológico e aplicações terapêuticas desses neuropeptídeos no tratamento de ansiedade e depressão.O cronograma do projeto inclui a realização de disciplinas do programa, produção e caracterização dos neuropeptídeos, e estágio BEPE para aprofundamento em técnicas de Cryo-EM. Os resultados esperados irão fornecer uma base sólida para novas abordagens terapêuticas e farmacológicas no contexto de transtornos de humor relacionados ao estresse.