Determinantes Moleculares e Estruturais da Formação de Filamentos da Glutaminase C in vitro e in situ: Implicações para a Biologia Mitocondrial em Células Tumorais.

• Processo: 24/22806-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Andre Luis Berteli Ambrosio
• Beneficiário: Lorgio Victor Bautista Samaniego
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/05726-6 - Metabolismo no microambiente e o papel das trocas metabólicas na progressão tumoral, AP.TEM
• Assunto(s): Glutaminase Biologia estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Crio-microscopia eletrônica | filamentos | glutaminase | Biologia Estrutural

Resumo

Células cancerígenas apresentam vias glicolíticas e glutaminolíticas aumentadas, consumindo glicose e glutamina em alta velocidade. A intensificação da glicólise (efeito Warburg) e da glutaminólise fornece intermediários essenciais para a síntese de aminoácidos, ácidos nucleicos e lipídeos, além de energia, glutationa e NADPH para o equilíbrio redox. A glutamina também contribui para manter o fenótipo indiferenciado e metastático, sendo seu metabolismo associado à agressividade tumoral. A glutaminase (EC 3.5.1.2) é a principal enzima na via de degradação deste aminoácido em câncer. Nosso grupo determinou a estrutura da glutaminase C por Cryo-EM de partículas únicas na presença do ativador fosfato inorgânico (Pi) e revelou que ela forma filamentos alongados compostos de protômeros tetraméricos. Mostramos, por microscopia de fluorescência confocal, eletrônica de transmissão e tomografia em condições criogênicas, que esses filamentos se formam dentro das mitocôndrias quando as células apresentam baixos níveis de glutamina. A formação destes filamentos dentro das mitocôndrias as torna mais alongadas (por resistência a fissão) e resistentes a mitofagia. O principal objetivo deste projeto é avançar no entendimento dos determinantes moleculares da formação desses filamentos, resolvendo a estrutura de mutantes que estabilizam os filamentos por Cryo-EM e Cryo-ET. Especificamente, as variantes humanas K320hA (relacionada ao loop de ativação) e S482hC (relacionada à tríade catalítica), que apresentam filamentação independente de Pi e uma superativação enzimática. Complementarmente, a variante quase inativa R382hE, associada à interface de filamentação (incapaz de formar filamentos) também será analisada. Paralelamente, outro objetivo será comparar a capacidade de filamentação dessas variantes em um contexto mitocondrial, utilizando técnicas de microscopia de fluorescência.