Estabelecimento de uma plataforma experimental e computacional para o estudo das interações entre microrganismos e hospedeiro mediadas por ácidos siálicos

Resumo

Os microrganismos estão envolvidos numa complexa rede de interações com outros membros da comunidade microbiana, com o hospedeiro e com o meio ambiente. A elucidação da natureza dessas interações é uma tarefa desafiadora uma vez que comunidades microbianas usualmente são compostas por centenas de diferentes microrganimos que interagem de maneira diversa. O desenvolvimento de métodos experimentais em larga escala (ômicas), como a sequenciamento do RNA ribossomal 16S, a metagonômica, metatranscritômica, metaproteômica e metabolômica, tem permitido estudar a estrutura das comunidades microbiomas, as interações entre seus membros e a dinâmica dessas comunidades in situ. A interpretação de dados em larga escala requer o uso de ferramentas computacionais avançadas, conhecimentos de estatística e bancos de dados robustos. As interações entre microrganismos e hospedeiro são muito dinâmicas: podem ser facultativas ou obrigatórias, podem envolver respostas moleculares intensas ou não, e em geral resultam em benefícios à saúde do hospedeiro ou doenças. Interações entre microrganismos e hospedeiro mediadas por ácidos siálicos apresenta essa natureza dualista, ora associada com saúde, ora associada com patologias. Os ácidos siálicos são ceto-açúcares de nove carbonos encontrados principalmente em mamíferos como unidades terminais de glicoconjugados. Eles não apenas representam uma barreira para os microrganismos que habitam ou invadem a superfície da mucosa animal, mas também representam potenciais fontes de carbono, nitrogênio e componentes da parede celular de microrganismos, e estão envolvidos na colonização, persistência e crescimento de bactérias. Nesse projeto propomos construir uma plataforma experimental e uma plataforma computacional para estudar os diferentes mecanismos de interação entre microrganismos e hospedeiros mediados por ácidos siálicos. Experimentos de cooperação microbiana em comunidades microbianas sintéticas, imuno-precipitação utilizando anticorpos anti-ácidos siálicos seguidos por sequenciamento em larga escala e biologia molecular clássica nós permitirá identificar microrganismos capazes de metabolizar e incorporar ácidos siálicos em suas superfícies celulares. Análises computacionais de dados de genômica e metagenômica revelarão a base genéticas do metabolismo dos ácidos siálicos em microrganismos, o que permitirá um mapeamento da distribuição dos mecanismos de interação mediados por ácidos siálicos em diferentes contextos (saúde e doença). Como resultado final, a utilização de abordagens computacionais e experimentais nos permitirá identificar potenciais alvos para intervenções médicas, o que contribuirá para o desenvolvimento biotecnológico da pesquisa no Brasil. (AU)