B|OloGy InSiTe - Bio IFMA

Por Fábio de Castro


Agência FAPESP – Formado pela junção de dois rios altamente poluídos – o Piracicaba e o Tietê –, o Reservatório de Barra Bonita, no interior paulista, tem seus 384 quilômetros quadrados repletos de cianobactérias, algo recorrente nesse tipo de ambiente em todo o mundo.
Por meio de diferentes processos, esses microrganismos – também conhecidos como algas azuis – liberam nas águas imensas quantidades de matéria orgânica dissolvida (MOD), que podem causar eventos indesejáveis como o assoreamento, agravando ainda mais as condições ambientais do reservatório. Por outro lado, podem também promover eventos ecológicos de interesse científico.
Com o objetivo de fundamentar a busca de soluções para esse problema, um grupo de pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) estudou, durante os últimos cinco anos, o destino da MOD e os processos envolvidos com sua liberação por cianobactérias naquele reservatório.
O estudo, realizado no âmbito de um Projeto Temático apoiado pela FAPESP, foi coordenado por Armando Augusto Henriques Vieira, do Centro de Ciências Biológicas e da Saúde da UFSCar. Segundo ele, as pesquisas geraram várias publicações e suas conclusões poderão ser extrapoladas para outros reservatórios no país.
“Conhecendo o comportamento da MOD liberada pelas cianobactérias poderemos selecionar prováveis soluções para esse tipo de problema. Os resultados podem ser transpostos para outros casos, porque quase todos os reservatórios no Brasil estão poluídos e eutrofizados – isto é, têm excesso de nutrientes – e em quase todos as cianobactérias predominam”, disse Vieira à Agência FAPESP.
Segundo o pesquisador, os dois rios que formam o Reservatório de Barra Bonita estão altamente poluídos, com uma carga de esgoto industrial e doméstico que leva à eutrofização, facilitando a proliferação das cianobactérias e, consequentemente, de MOD. O aumento da biomassa presente na água leva a uma diminuição do oxigênio, provocando a morte de inúmeros organismos.
“Quando as cianobactérias morrem, elas se decompõem e liberam imensas quantidades de MOD. Descobrimos que parte dessa biomassa pode ser modificada pela radiação ultravioleta do Sol, gerando novos compostos diferentes dos que foram excretados pelos microrganismos”, disse Vieira.
Parte da MOD liberada pelas cianobactérias é reabsorvida não só por outras bactérias, mas também por diferentes organismos eucarióticos. Nessa MOD encontram-se grandes quantidades dos chamados polissacarídeos extracelulares, que podem ser utilizados como fonte de carbono e nitrogênio – já que sempre existe uma porcentagem de proteína associada aos polissacarídeos extracelulares – por populações de algumas espécies de zooplânctons.
“Medimos e quantificamos essas transformações que a matéria orgânica sofre ao longo do tempo. Avaliamos também a atividade enzimática das bactérias, identificando a quantidade e o tipo de enzimas liberadas pelas bactérias no reservatório. Atualmente estamos estudando a diversidade das bactérias que se associam à MOD de cada uma das principais espécies de cianobactérias do reservatório”, disse Vieira.
A maior parte dos dados, de acordo com o cientista, já foi publicada em revistas nacionais e internacionais. O estudo também gerou diversas teses e dissertações com abordagens específicas sobre a atividade das cianobactérias.
“Surgiram diversos problemas interessantes e agora vamos partir para a análise de todos os compostos identificados. Com os dados que reunimos até o momento vamos publicar um livro de divulgação, que será uma síntese de todas as pesquisas”, adiantou Vieira.
Estudando as enzimas e os açúcares presentes na água, os pesquisadores aprofundaram o conhecimento sobre a dinâmica do fluxo de matéria orgânica.
“Alguns polissacarídeos são liberados pelas cianobactérias em estado coloidal, transformando-se em agregados gelatinosos que se grudam continuamente com detritos e outras espécies, formando uma espécie de biofilme flutuante que se torna cada vez maior e no qual há crescimento de bactérias”, afirmou.
Esse processo, segundo o professor, interfere no fluxo vertical da MOD em direção ao fundo do reservatório. "Certas espécies, como alguma diatomáceas, utilizam esse processo como uma maneira para afundar, mantendo-se em ambientes onde o tempo de residência das águas é baixo  – como ocorre em pequenos reservatórios  –, evitando que elas sejam 'lavadas' para fora do reservatório", disse.
Reações solares
A ação da radiação solar sobre o processo de formação da MOD, segundo Vieira, foi um dos aspectos mais surpreendentes do estudo. “Achávamos que a radiação solar aumentaria o ataque bacteriológico sobre a MOD. Mas descobrimos que o processo de radiação e o processo bacteriológico competem entre si”, disse.
Os pesquisadores achavam inicialmente que a MOD acumulada em grandes quantidades seria prontamente atacada por bactérias e transformada em CO2 e que, portanto, apenas uma pequena parcela dessa matéria orgânica dissolvida seria transportada.
“Como o ambiente é turbulento, há uma intensa mistura das águas, fazendo com que a MOD na superfície seja constantemente renovada e exposta à radiação ultravioleta do Sol. Achávamos que essa radiação facilitaria a quebra de moléculas e a decomposição da matéria orgânica. Mas o que ocorre é o contrário: grande parte dessas moléculas se transforma em compostos refratários ao ataque bacteriológico  – ou seja, inibe o ataque de bactérias. A síntese desses compostos se daria por condensação em moléculas maiores e por transformações diretas em compostos refratários por degradação”, explicou.
O impacto ambiental causado pelo acúmulo de cianobactérias é muito grande, de acordo com Vieira. Em torno das barragens, acumulam-se as chamadas manchas verdes, formadas pela exposição das bactérias ao Sol. Nesses locais e nessas condições, as cianobactérias envelhecidas morrem, liberando então grande quantidade de MOD, acompanhada de toxinas que, devido à proximidade dos vertedouros, são exportadas a jusante do reservatório.
"Além disso, o acúmulo de cianobactérias diminui a diversidade de peixes. Até há poucos anos era possível encontrar em grande quantidade, na região de Barra Bonita, peixes como trairão, piranha, lambari e outros. Hoje, eles não são encontrados com facilidade e alguns nem existem mais. Apenas as tilápias predominam”, disse Vieira.

Fonte: Agência FAPESP

Agência FAPESP – O Brasil guarda debaixo d’água um reservatório valioso para o fornecimento de produtos como medicamentos, combustíveis e até mesmo um filtro solar natural de ótimo desempenho.
São as algas marinhas, cujo potencial muito além dos sushis foi destacado pelo professor Pio Colepicolo Neto, do Departamento de Bioquímica do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP), no Workshop sobre biodiversidade marinha: avanços recentes em bioprospecção, biogeografia e filogeografia, realizado pelo Programa Biota-FAPESP e que termina nesta sexta-feira (10/9), na sede da Fundação.
Colepicolo coordena o Projeto Temático “Estudos de bioprospecção de macroalgas marinhas, uso da biomassa algal como fonte de novos fármacos e bioativos economicamente viáveis e sua aplicação na remediação de áreas impactadas (biodiversidade marinha)”, que também integra o Biota-FAPESP.
“Por estarem expostas a ambientes e situações adversas, as algas desenvolvem, como metabólitos secundários, moléculas químicas extremamente sofisticadas e diferentes das estruturas produzidas por plantas terrestres”, disse à Agência FAPESP.

Segundo o cientista, já se sabe que as algas marinhas desempenham uma função fundamental no ambiente: elas respondem por cerca da metade do oxigênio liberado na atmosfera; delas saem o dimetil sulfeto, principal gás responsável pela formação de nuvens; são biorremediadoras de águas poluídas; e podem ser utilizadas como um biomarcador de poluição. Colepicolo também mostrou que as algas podem ser fornecedoras de compostos únicos e extremamente complexos.
“Essas moléculas encontram vasta aplicação na indústria farmacêutica ao servir de base para a fabricação de antiinflamatórios, antifúngicos, antivirais, bactericidas, antioxidantes e mais uma enorme gama de produtos que podem ser desenvolvidos de forma inovadora, estratégica e economicamente importante para o Brasil”, destacou.

As aplicações dessas substâncias vão além da medicina. Na agricultura, por exemplo, antifúngicos extraídos de macroalgas podem ser aplicados sobre frutas como mamão, morango e figo e, com isso, pode-se aumentar o tempo de vida útil da fruta na prateleira de três a quatro semanas.
“Podemos ganhar até um mês de viabilidade em produtos agrícolas que são exportados”, disse o professor da USP, ressaltando a importância econômica de aplicações como essa.
Outro grande potencial das micro e macroalgas marinhas é fornecer o princípio ativo para protetores solares naturais. Há cinco anos, em um outro projeto apoiado pela FAPESP sob a coordenação de Colepicolo, o grupo de pesquisa isolou de macroalgas da costa brasileira as micosporinas (MAA), substâncias químicas de baixo peso molecular, com alta capacidade de absorver radiação ultravioleta (UV).

Algumas micosporinas são também antioxidantes. Essas substâncias têm a finalidade de protegê-las contra os efeitos danosos de UV, função exercida pelos flavonoides nas plantas terrestres.
Por ficarem mais expostas ao sol, as algas tropicais são as que mais apresentam substâncias resistentes aos raios UV. Esses protetores solares naturais das algas são particularmente importantes para os biomas marinhos, pois também fornecem proteção solar a outros organismos como peixes, moluscos, zooplâncton e corais.

“As algas marinhas produzem essas substâncias e muitos peixes adquirem proteção solar ao se alimentar desses organismos fotossintetizantes”, explicou o pesquisador.
O fenômeno do branqueamento de corais é causado pela ausência desses protetores naturais fornecidos pelas algas. A ausência das algas que vivem em simbiose com os corais os deixam expostos à radiação. Com isso, eles acabam sofrendo a ação direta dos raios UV, perdem coloração e morrem. Ambientalmente, esse efeito é extremamente danoso, pois perdem-se componentes importantes do equilíbrio ecológico marinho.

O desempenho do protetor natural também chamou a atenção dos pesquisadores. Em testes, o absorvedor de UV das algas apresentou um espectro de absorção muito próximo ao mais eficiente produto sintético vendido no mercado.

“A indústria cosmética poderá se beneficiar de dois efeitos do produto – sua ação antioxidante e de proteção contra UV – e, com isso, oferecer produtos com ação sinérgica contra o estresse oxidativo, câncer de pele e envelhecimento precoce”, afirmou.
Colepicolo estima que, além de protetores para a pele, as micosporinas poderão ser usadas na base de tintas e vernizes para proteger materiais que ficam expostos à luz solar, como prédios e barcos.


Biocombustíveis
O pesquisador também abordou no workshop as perspectivas de produção de algas marinhas em regiões próximas à costa brasileira, um subprojeto integrante do Projeto Temático. “As fazendas de cultivo de macroalgas ajudariam a preservar as espécies, uma vez que evitam a extração e eventual predação dessas plantas em seu ambiente natural”, disse.

Em parceria com a professora Eliane Marinho-Soriano, do Departamento de Oceanografia e Limnologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Colepicolo espera desenvolver sustentabilidade em cultivos integrados que envolvam a criação de organismos diferentes.
A primeira experiência é o cultivo de macroalgas e a criação de camarões em um único tanque do tamanho de um campo de futebol, em média, a 1,5 metro de profundidade.

A cada três meses, mesmo tempo de crescimento ideal das macroalgas, os camarões são coletados e as águas eutrofizadas dos tanques são devolvidas aos mangues da região. Com os cultivos integrados, as macroalgas colaboram para a purificação da água absorvendo o excesso de nitrogênio, fosfato e outros resíduos para seu desenvolvimento, servindo assim de biorremediadoras ambientais.

“A parceria com a professora Eliane da UFRN é muito importante. No Rio Grande do Norte há alta incidência de radiação solar, o que aumenta a produtividade das algas”, disse Colepicolo, explicando que a luz solar aumenta a velocidade de desenvolvimento e de reprodução das plantas aquáticas.
Para o professor da USP, as algas podem ainda ser uma boa fonte de biocombustíveis e suprir a demanda por biodiesel que não consegue ser atendida somente pelas fontes animais e vegetais terrestres atuais. Esse também é um dos braços de pesquisa contemplados pelo Projeto Temático.
Para esse objetivo, o pesquisador defende o melhoramento de cultivos e a aplicação de engenharia molecular, além de pesquisas em extração e refino do óleo de alga. Esses esforços poderiam tornar o combustível de alga competitivo em relação ao similar obtido do petróleo.

“A bioenergia de algas tem duas frentes diferentes de pesquisa. Primeiramente, as microalgas, ricas em lipídios, ou gorduras, são ideais para a fabricação de biodiesel”, disse Colepicolo, ressaltando que, diferentemente dos vegetais terrestres, o cultivo de algas não necessita de fertilizantes nem de pesticidas.

“Já as macroalgas possuem um alto teor de açúcar. Algumas espécies apresentam entre 50% e 60% de seu peso seco em polissacarídeos. São açúcares que, ao serem degradados por enzimas específicas, transformam-se em monômeros fermentáveis que dão origem ao etanol”, completou.
As macroalgas podem participar das pesquisas do etanol de terceira geração provenientes de carboidratos. “Trata-se de uma alternativa sustentável e ecologicamente correta, pois só usa água salgada e luz solar para crescer e não é necessária a utilização de agrotóxicos e fertilizantes”, disse.

Mais informações: www2.iq.usp.br/docente/piocolep

Fonte: Agência FAPESP

Fábio de Castro
 Agência FAPESP – Um grupo de pesquisadores do Brasil e dos Estados Unidos descobriu um composto químico que, secretado por diversos predadores, provoca o comportamento de medo em camundongos. A pesquisa, segundo os autores, contribui para aumentar a compreensão sobre o comportamento animal pode abrir caminho, no futuro, a entender como as informações sensoriais são processadas no cérebro humano.

O artigo que descreve os resultados do estudo – e foi capa da edição da última sexta-feira (14/5) da revista Cell – é assinado por Fabio Papes, professor do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Darren Logan e Lisa Stowers, pesquisadores do Instituto de Pesquisa Scripps, dos Estados Unidos.

Os experimentos foram apresentados e explicados pelos pesquisadores em vídeo disponibilizado pela Cell na internet.



De acordo com Papes, metade de sua contribuição à pesquisa foi realizada durante seu pós-doutorado no instituto norte-americano, entre 2006 e 2008. De volta ao Brasil há um ano e oito meses, deu continuidade aos estudos na Unicamp, com apoio da FAPESP na modalidade Auxílio à Pesquisa – Jovem Pesquisador.

Segundo ele, o estudo demonstrou que no órgão vomeronasal – órgão presente nas narinas de muitas espécies de animais e capaz de captar os mensageiros químicos conhecidos como feromônios – há neurônios específicos para detectar as moléculas que induzem ao medo.

Pelos próximos três anos, com o projeto Jovem Pesquisador, Papes estudará quais são os receptores que detectam essas moléculas, de que maneira essa detecção resulta em atividade elétrica no cérebro e como esse processo é interpretado para gerar um comportamento.

“A compreensão desse sistema poderá nos ajudar no futuro a controlar problemas como fobias, o estresse pós-traumático – que gera custos sociais muito grandes –, síndrome do pânico e esquizofrenia, por exemplo”, disse Papes à Agência FAPESP.

De acordo com Papes, nos sistemas sensoriais da visão, da audição e do olfato, os estímulos físicos – respectivamente a luz, o som e as moléculas – são transformados pelo sistema nervoso em atividade elétrica. Esses impulsos elétricos transmitidos por células neurais, são interpretados e transformados em respostas comportamentais ou hormonais.

“O estudo dessa transformação é importante do ponto de vista médico, porque doenças mentais, neurodegenerativas e fobias estão ligadas a esse mecanismo. O sistema olfativo é um excelente modelo para o estudo dessa transformação, porque a ligação entre estímulo e comportamento é direta, independente do aprendizado e da memória. Os animais respondem de maneira inata a algumas moléculas”, explicou.

Camundongos mutantes

O medo, de acordo com Papes, por ser um comportamento que tem relação com o sistema olfativo e gera respostas inatas em animais, foi escolhido como foco do estudo. Dados da literatura mostravam que camundongos de laboratório respondiam de maneira inata ao odor de seus predadores sem qualquer contato visual com eles – mesmo que jamais tivessem sido expostos a esses odores.

“Os animais reagiam com comportamento de medo mesmo sem qualquer experiência prévia com os predadores. Isso indicava que os camundongos tinham genes que os preparavam para detectar os odores e dar uma resposta comportamental. Decidimos então estudar a lógica dessas respostas sob o ponto de vista molecular: quais são os compostos envolvidos, quais são os receptores e como os neurônios envolvidos fazem a transformação do estímulo em comportamento de medo”, disse Papes.

O órgão volmeronasal, descoberto há cerca de 200 anos e presente em todos os vertebrados terrestres, segundo Papes, é um tubo de fundo cego que está conectado à cavidade nasal por um canículo. A parede em torno de seu centro vazado é formada por neurônios expostos ao meio – algo incomum nos organismos. “O órgão está envolvido na geração de diversos comportamentos, sejam eles sexuais, de agressividade e, como agora mostra a nova pesquisa, de medo”, disse.

Com as novas tecnologias disponíveis, que permitem manipular geneticamente os camundongos, foram criadas linhagens de animais mutantes cujo órgão volmeronasal não possui função. Com isso, tornou-se possível determinar com certeza quando o órgão está ou não envolvido com uma resposta comportamental.

“O experimento inicial consistiu em avaliar a resposta de medo de camundongos a odores de diversos predadores, como gatos, cobras, ratos e furões.Ao contrário dos camundongos normais, que têm respostas comportamentais a esses odores, os animais mutantes não tiveram resposta apropriada. Ao contrário, a resposta originalmente defensiva se transformou em resposta atrativa: os mutantes eram atraídos pelo odor dos predadores”, afirmou.

Além da exposição aos odores, os camundongos também foram colocados juntos aos predadores anestesiados. O resultado foi surpreendente: os camundongos mutantes foram atraídos pelos predadores, ainda que os outros sistemas sensoriais não estivessem alterados. Com essa abordagem genética e celular, os pesquisadores confirmaram o envolvimento do órgão volmeronasal com as respostas comportamentais.

Identificando a “proteína do medo”

O próximo passo consistia em descobrir quais são as moléculas e os odores que induzem à resposta comportamental. Não se trata de uma busca trivial: os odores são formados de compostos complexos, em concentração muito baixa. “São moléculas soltas no ar”, disse Papes. O grupo decidiu estudar os odores que induzem à resposta de medo na urina de ratos. O material foi submetido a um fracionamento bioquímico, isto é, a mistura complexa foi dividida em diversas frações de compostos purificados.

“Testamos cada uma das frações em ensaios comportamentais até identificar o composto purificado que induz ao comportamento de medo em resposta à urina de rato. Analisamos esse composto com espectrometria de massas para identificar seus componentes e descobrimos que se tratava de proteínas – algo incomum, pois a maior parte dos odores correspondem a moléculas pequenas e voláteis”, disse.

A proteína descoberta, segundo Papes, pertence à família das Proteínas Majoritárias da Urina (MUP, na sigla em inglês), que são secretadas na urina, na saliva, no suor, e no sangue. Um experimento complementar foi feito para provar que a proteína era de fato responsável pelo estímulo: a molécula foi produzida sinteticamente, a fim de garantir que não houve qualquer contaminação, e os animais foram novamente expostos a ela. O fenômeno comportamental permaneceu semelhante ao observado com o odor da urina de rato.

Em seguida, os cientistas procuraram determinar quais eram as células sensoriais envolvidas. O tubo do órgão vomeronasal é recoberto por neurônios que não são homogêneos: cada um tem um receptor diferente. A complexidade do sistema olfativo é muito ampla, segundo Papes. Na retina há três tipos de receptores, o que permite enxergar milhões de cores diferentes. Enquanto isso, no sistema olfativo, existem mais de 1.500 receptores – é a maior família de proteínas existente na natureza.

“Isso acontece porque a quantidade de moléculas detectadas pelo sistema olfativo é muito mais ampla que as faixas do espectro de luz. No caso dos humanos, o sistema visual suplantou a capacidade olfativa, mas para todas as espécies de mamíferos o olfato é o principal sistema sensorial”, disse o cientista.

Neurônios específicos

Se cada neurônio dentro do tubo do órgão vomeronasal expressa proteínas diferentes, os cientistas queriam saber se existem células específicas para detectar exclusivamente os “feromônios do medo”. Para entender a lógica celular do processo, os pesquisadores realizaram mais um experimento, utilizando a técnica conhecida como cálcio intracelular.

Esse experimento consistiu em colocar dentro de uma célula neuronal um corante fluorescente que responde ao cálcio. Quando a célula é ativada, o cálcio penetra em seu interior e se liga ao corante. Com uma técnica especial de microscopia, o grupo conseguiu observar com precisão quando a célula neuronal com corante era ativada. Como se trata de um pequeno órgão no interior da cabeça, o experimento não podia ser feito in vivo. Assim, o órgão vomeronasal foi removido e os neurônios foram estudados in vitro.

“Expusemso esses neurônios com corante fluorescente aos odores. Assim pudemos constatar que de fato as proteínas que identificamos – esse ‘feromônios do medo’ – eram detectados, no órgão vomeronasal, por uma população de neurônios específica para esse tipo de estímulo”, afirmou Papes.

A partir de agora, o cientista se dedicará a estudar quais são os receptores que, nesses neurônios especiais, detectam as MUP e de que maneira essa detecção resulta em atividade elétrica dentro do cérebro.

O artigo The Vomeronasal Organ Mediates Interspecies Defensive Behaviors through Detection of Protein Pheromone Homologs, de Fabio Paepes, Darren Logan e Lisa Stowers, pode ser lido por assinantes da Cell em www.cell.com.

Fonte: Agência FAPESP

Durante esse semestre (2010.1), os alunos da turma de Bioquímica, sob o comando do Prof. Márcio Silva, realizaram um trabalho de modelagem molecular por homologia com a ajuda do biólogo formado pelo Instituto, Ricardo Tajra, que realizou o mesmo trabalho para sua monografia.
A turma foi dividida em 2 equipes em que cada uma ficaria responsável pela modelagem e caracterização de uma proteína ainda não estudada. As duas proteínas foram:



Fosforibosil transferase (Candida albicans)

Pectin liase (Aspergillus fumigatus)











O trabalho foi aprensentado em forma de slides domonstrando as seguintes características:

1. Identifique as proteínas molde e modelo (nome e organismo a que pertence);
2. Descreva os diferentes níveis de organização estrutural observados no modelo;
3. Classifique a proteína quanto:

  - Número de cadeias da proteína molde (monômero, dímero etc....) e se ocorre à formação de Protômeros;

     - (molde) Composição (identifique se existe grupo prostético) apo proteína etc...;

- (modelo) Forma (principalmente a, b, etc...;

4. (modelo) Identificar os resíduos C-terminal e N-terminal;
5. Comparar as estruturas primarias dos PDBs (molde e modelo) através de um alinhamento e descrever o resultado em termos de identidade e homologia justificado a possibilidade de modelagem molecular por homologia.
6. Represente uma parte da estrutura primária (molde e modelo) considerada segmento fixo e outra considerado segmento variável.

7. Observar a proporção de cada resíduo;
8. Observar a disposição dos resíduos hidrofílicos e hidrofóbicos na estrutura;
9. Observar a ocorrência de pontes de hidrogênio;
10. Enumerar os elementos de estrutura secundária enfatizando as principais interações que os mantem;
11. Comparar a ocorrência efetiva de resíduos de aminoácidos com a probabilidade relativa de que um determinado resíduo de aminoácido ocorre nos três tipos mais comuns de estrutura secundária;
12. Analisar se ocorrem dobras b do tipo II;
13. Observar a ocorrência e pontes dissulfeto;
14. Executar rotações na cadeia lateral de um resíduo de arginina descrever o que acontece;
15. Verificar a ocorrência de pontes salinas;
16. Mostras os gráficos de avaliação do modelo.

Mais informações em: http://ctab.appliedbiosystems.com.br

21/1/2010

De acordo com o primeiro autor do artigo, Pietro Ciancaglini, professor do Departamento de Química da Universidade de São Paulo (USP), em Ribeirão Preto, entender os mecanismos bioquímicos da mineralização é fundamental para que, no futuro, seja possível controlar o processo.



“Entendendo o papel das enzimas, ou seja, como elas atuam separadamente e em conjunto, será possível, por exemplo, acelerar ou controlar esse processo, fazendo com que haja uma intervenção humana no processo de biomineralização”, disse Ciancaglini à Agência FAPESP .



Segundo o pesquisador, grande parte dos resultados obtidos no estudo foi fruto do projeto intitulado “Mudanças da organização molecular induzida pelo microambiente lipídico na atividade da fosfatase alcalina reconstituída em lipossomos: mecanismo cinético de regulação da enzima”, que tem o apoio da FAPESP na modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular, concluído em novembro do ano passado.



O processo de biomineralização consiste no acúmulo de mineral constituído principalmente por íons de fosfato e cálcio, que formam um sal de fosfato de cálcio cuja estrutura se transforma em hidroxiapatita – o mineral encontrado dentro do tecido rígido.



Os pesquisadores desenvolveram um modelo voltado para tentar entender como duas enzimas – a fosfatase alcalina (TNAP) e a nucleosídeo trifosfato difosfohidrolase 1 (NPP1)– atuam em conjunto no processo. “Isolando o tecido, pudemos avaliar as consequências da falta de cada uma das duas enzimas no processo de mineralização”, explica.



Nos testes feitos em ratos, com a colaboração de José Luis Millán, do Sanford Children’s Health Research Center do Instituto Burnham, nos Estados Unidos, os pesquisadores conseguiram identificar um “papel duplo” da NPP1. Embora a função dessa enzima ainda não esteja bem definida, acredita-se que ela esteja envolvida nos processos de calcificação óssea.



“Descobrimos que a TNAP é a enzima que hidrolisa tanto ATP (adenosina trifosfato) e pirofosfato nas MVs. A NPP1 não tem uma função principal na produção de pirofosfato a partir de ATP ao nível de MVs, em contraste com essa sua função já aceita na superfície de osteoblastos e condrócitos, mas age como uma fosfatase na ausência de TNAP. Deste modo, a NPP1 pode atuar na ausência da outra, ou seja, ela desempenha um papel duplo, que é fundamental para estabelecer um equilíbrio entre as concentrações de pirofostafo e de fosfato”, explica.



O docente da USP ressalta que apesar de ainda não terem conseguido reproduzir o modelo, os resultados são bastante animadores. “A descrição do mecanismo de como as duas enzimas funcionam é totalmente inédito”, acrescenta.



Desafio científico



De acordo com o docente, ao avançar no entendimento sobre calcificação mediada pelas vesículas da matriz será possível, por exemplo, acelerar o tratamento em pacientes que sofreram fraturas ou com defeitos ósseos.



“Pessoas com problemas esqueléticos poderão ganhar mais tempo na recuperação. Além disso, desvendar os mecanismos da mineralização permitirá que pessoas com implantes dentários baseados em titânio tenham vantagens das aplicabilidades dessa pesquisa, de tal forma que os pacientes ganharão em tempo de tratamento e em qualidade de vida”, explica Ciancaglini.



Segundo Ciancaglini, o crescimento de ossos, dos mais longos aos chatos ou cartilaginosos, se dá de forma muito similar. “Mas os mecanismos bioquímicos que estão envolvidos no funcionamento desse processo ainda não estão elucidados, especialmente quando estão relacionados com alguma doença, como raquitismo, osteoporose e hipofosfatasia – uma doença metabólica hereditária responsável pela perda prematura dos dentes de leite e má formação óssea”, diz.



De acordo com o cientista, no caso da hipofosfatasia, os indivíduos crescem com a falta de uma enzima muito importante no processo de biomineralização, a TNAP. Além dela, existem pelo menos mais quatro importantes enzimas envolvidas nesse processo.



Ciancaglini afirma que em outro estudo, publicado na revista Journal of Biological Chemistry o grupo construiu um sistema para “mimetizar” as vesículas naturais. “Tentamos simular o processo que ocorre naturalmente”, declarou.



Segundo ele, apesar de existirem importantes grupos de pesquisa sobre biomineralização no país e na América Latina, eles ainda trabalham de forma dispersa. “Por isso, estamos organizando um simpósio Latin American Symposium on the molecular mechanisms of skeletal mineralizatio para aglutinar esses diferentes grupos e podermos caminhar mais rapidamente nas pesquisas”, diz.



O simpósio ocorrerá de 18 e 21 de maio em Foz de Iguaçu (PR). Promovido em parceria com a Sociedade Brasileira de Bioquímica e Biologia Molecular (SBBq), será realizado em conjunto com 39ª Reunião Anual da SBBq.



O artigo Kinetic analysis of substrate utilization by native and TNAP-, NPP1- or PHOSPHO1-deficient matrix vesicles, de Pietro Ciancaglini, José Luis Millán e outros, pode ser lido por assinantes em http://www.jbmronline.org/doi/pdf/10.1359/jbmr.091023.


Fonte: Agência FAPESP

20/1/2010


Agência FAPESP – Um novo tipo de desinfetante de ação instantânea e de alta eficiência contra bactérias, vírus, fungos e príons será divulgado em artigo na edição de fevereiro do Journal of General Virology.

O desinfetante, segundo os cientistas, atua contra uma ampla gama de patógenos, inclusive contra alguns resistentes a produtos normalmente usados em hospitais, como o enterovírus ou a bactéria Mycobacterium avium, que causa uma doença parecida com a tuberculose em indivíduos imunocomprometidos.

Em estudos anteriores o mesmo grupo alemão havia identificado uma composição detergente alcalina que se mostrou eficiente na erradicação de príons da superfície de instrumentos cirúrgicos.

Príons são agregados supramoleculares formados por proteínas com capacidade de modificar outras proteínas que causam doenças como a encefalopatia espongiforme bovina e a de Creutzfeldt-Jakob, esta última que atinge humanos. Príons são difíceis de eliminar, por serem muitos resistentes à inativação.

No novo estudo, os pesquisadores misturaram a formulação alcalina anterior com quantidades variadas de álcool e testaram a capacidade de desinfecção de microrganismos em equipamentos usados em cirurgia. O grupo verificou que a mistura original adicionada a propanol a 20% foi a mais eficiente na desinfecção e também para evitar a fixação de proteínas nas superfícies.

Segundo Michael Beekes, um dos coordenadores do estudo, a fórmula encontrada não é a ideal, algo praticamente impossível de se obter. “Mesmo eliminar uma certa variedade de patógenos com uma única fórmula é difícil. Alguns microrganismos, como micobactérias, poliovírus, esporos fúngicos e príons são particularmente resistentes à inativação”, disse.

“Os príons são também conhecidos por sua capacidade de se grudar em superfícies. Além disso, desinfetar instrumentos complexos usados em neurocirurgias, por exemplo, representa um grande e importante desafio, porque esses equipamentos são sensíveis ao calor”, destacou.
O artigo Fast broad-range disinfection of bacteria, fungi, viruses and prions (DOI vir.0.016337-0), de Michael Beekes e outros, poderá ser lido em breve por assinantes do Journal of General Virology em http://vir.sgmjournals.org.


Fonte: Agência FAPESP