Estudos estruturais de diversas hemocianinas em diferentes conformações/estados funcionais

• Processo: 25/09969-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Marin Gerard van Heel
• Beneficiário: Angela Rocio Nino Santisteban
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/06062-1 - Complexos biológicos em ação, in vitro e in silício (Explorando Big-Data em criomicroscopia eletrônica), AP.TEM
• Assunto(s): Aracnídeos Biologia estrutural Bioquímica de proteínas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Analise de Particula Unica | Aracnídeos | Biologia Estrutural | Cryo-EM | Hemocianinas | Variabilidade global e local | Bioquímica de proteínas

Resumo

A maioria das aranhas realiza a respiração por meio de uma combinação de pulmões foliáceos e traqueias, utilizando hemocianina como pigmento respiratório [Prestwich 1983]. Diversas famílias de aranhas apresentam características morfológicas e fisiológicas específicas. Espécies mais evoluídas, com um sistema traqueal altamente desenvolvido, tendem a apresentar uma redução na concentração e/ou funcionalidade da hemocianina, acompanhada de um aumento na taxa metabólica máxima [Schmitz 2016].As hemocianinas encontram-se dissolvidas livremente na hemolinfa dos artrópodes e constituem proteínas alostéricas de grande porte, compostas por múltiplos hexâmeros. Cada hexâmero é formado por monômeros distintos com massa molecular aproximada de 75 kDa. Os pesos moleculares das hemocianinas variam de 450 kDa, como observado em um único hexâmero na lagosta-espinhosa (Panulirus interruptus), até mais de 3,6 mDa em estruturas compostas por oito hexâmeros (48-méricos), como ocorre no caranguejo-ferradura (Limulus polyphemus).Devido ao seu elevado peso molecular e à facilidade de purificação, as hemocianinas figuraram entre as primeiras macromoléculas analisadas por técnicas de análise estatística multivariada de imagens [van Heel & Frank 1981] e por métodos de classificação automática [van Heel 1984]. Notavelmente, a introdução da principal métrica contemporânea de avaliação de resolução - a Correlação de Anel de Fourier (FRC, Fourier Ring Correlation) - teve origem em estudos com hemocianinas [van Heel 1982].Atualmente, conhecem-se poucos detalhes sobre as propriedades alostéricas de ligação ao oxigênio das hemocianinas e sua fundamentação estrutural. A elucidação das estruturas quaternárias desta complexa família hierárquica de oligômeros é crucial para a compreensão dos mecanismos de interação alostérica que conferem alta cooperatividade na fixação de oxigênio.Adicionalmente, há uma ampla diversidade de estruturas de hemocianinas pertencentes a espécies de relevância ecológica significativa para o Brasil, cuja caracterização permanece pendente. Este projeto de pesquisa em hemocianinas terá como foco principal o desenvolvimento metodológico, com ênfase em abordagens voltadas à análise da variabilidade estrutural local [Bhakta & Van Heel 2024]. Suas grandes dimensões moleculares tornam essas proteínas modelos ideais para a investigação de metodologias voltadas à avaliação de resolução e informação em escalas locais e globais. (AU)