B|OloGy InSiTe - Bio IFMA

18.02.11
Por Mônica Pileggi


Agência FAPESP – Compreender a interação natural entre duas proteínas para inibir a divisão de uma bactéria – e, dessa forma, possivelmente evitar a sua proliferação – é tema de proposta aprovada na chamada da Rede de Biologia Estrutural em Tópicos Avançados de Ciências da Vida – SMOLBnet 2.0.


O projeto "SMOLBnet 2.0: combinando genética e RMN para dissecar interações proteína-proteína fundamentais para o funcionamento do complexo de divisão bacteriana", coordenado pelo professor Frederico José Gueiros Filho, do Departamento de Bioquímica do Instituto de Química da Universidade de São Paulo, pretende estudar como a proteína conhecida como FtsZ interage com outras duas presentes na bactéria: MinC e MciZ.

A equipe do laboratório de Gueiros há anos vem desvendando o que se passa dentro das células das bactérias, especificamente o trabalho das proteínas que promovem a divisão.

“Existe um grupo de cerca de 20 proteínas especializadas em executar a divisão das bactérias. O maestro de todas é a FtsZ. Ela é interessante porque tem a capacidade de encontrar o exato local onde a célula precisa se dividir. Ao formar uma ‘cintura’ na parte interna da bactéria, ela atrai outras proteínas de divisão para esse anel que acabou de formar”, disse Gueiros à Agência FAPESP.

São essas proteínas atraídas por FtsZ que alteram a parede externa da bactéria. No momento da divisão, a parede da bactéria para de se expandir no comprimento e passa a crescer para dentro, formando um disco ou septo, que separa a bactéria em duas células filhas.

Um aspecto importante do processo de divisão é que ele precisa ser bem regulado e não pode ocorrer a qualquer momento. Para isso, a própria bactéria possui proteínas que funcionam como inibidores naturais da divisão. Um exemplo é a proteína MinC, que se liga à proteína FtsZ e impede que ela forme o anel de divisão na hora e locais errados.

Ao estudar o efeito da proteína MinC sobre FtsZ, a equipe deseja primeiro entender o processo natural de inibição da divisão. “Não há dúvidas, no entanto, de que as informações obtidas poderão servir de inspiração para o desenvolvimento de um antibiótico capaz de impedir a proliferação das bactérias. É como se fosse um processo de engenharia reversa: nós estudamos o inibidor da bactéria e usamos os princípios aprendidos para fazer o nosso inibidor”, explicou Gueiros.

Os testes do projeto, cujo início está previsto para março deste ano, serão realizados com Bacillus subtilis. “Essa bactéria, que vive no solo e não é patogênica, é o que chamamos de um sistema modelo. É um organismo muito fácil de ser estudado e que serve de exemplo para outros. Como o mecanismo de divisão é semelhante em todas as bactérias – todas têm FtsZ –, o que aprendemos com Bacillus subtilis é aplicável a muitas outras espécies, inclusive as patogênicas”, disse.

Formas complementares
As proteínas são formadas por diversas moléculas de aminoácidos encadeadas. Seu formato tridimensional globular lembra um coral esférico, com cavidades e saliências na superfície. Para ligar umas às outras, essas proteínas devem ter, além da afinidade química, uma complementaridade de formas.

Para saber que partes de FtsZ e MinC estão envolvidas nesse encaixe a equipe do Instituto de Química da USP já identificou mais de uma dúzia de mutantes de FtsZ, ou seja, variantes nas quais um aminoácido dessa proteína foi substituído e por isso elas deixaram de serem inibidas pela MinC.

“Quando localizamos a variação, aprendemos sobre o funcionamento da proteína. Observamos que as mutações estão muito próximas umas das outras. Isso nos dá um indício de que aquela região é importante para a proteína ligar-se a outra”, disse Gueiros.

Segundo ele, o próximo passo será refinar o estudo com o uso da ressonância magnética nuclear (RMN), uma técnica de alta precisão por meio da qual será possível observar quais são os átomos envolvidos na interação das proteínas estudadas.

“A ressonância magnética nuclear permite confirmar o que cada um desses mutantes representa no sítio de interação entre FtsZ e MinC. A técnica também irá expandir o que já encontramos sem o seu uso. Acreditamos que existam outros aminoácidos envolvidos nessa interação”, indicou.

O estudo conta com a colaboração da pesquisadora Ana Carolina de Mattos Zeri, coordenadora do Laboratório Multiusuário de Ressonância Magnética Nuclear do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), parte do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM).

O grupo também pretende usar a ressonância para determinar a estrutura tridimensional de MciZ, a única das três proteínas cuja disposição dos átomos e seu mecanismo de inibição ainda são desconhecidos.

Além dos coordenadores, o projeto envolverá doutorandos e uma pós-doutora. Há interesse também na incorporação de mais um pós-doutor.

“Haverá sinergia de expertises, como divisão bacteriana e ressonância magnética nuclear. Pretendemos unir essas duas especialidades para fazer uma ciência ainda melhor do que poderíamos fazer de forma isolada”, afirmou Gueiros. Candidatos interessados em participar do projeto podem enviar currículos para fgueiros@iq.usp.br.

Mais informações sobre a chamada SMOLBnet 2.0: www.fapesp.br/smolbnet.

Fonte: Agência FAPESP

Agência FAPESP – O Laboratório de Genética e Biologia Molecular de Fungos da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo tem uma vaga em aberto para Bolsa de Pós-Doutorado.
A oportunidade está inserida no Projeto Temático "Genômica Funcional e Comparativa em Fungos", apoiado pela FAPESP, e tem como objetivo estudar os mecanismos moleculares envolvidos na interação dermatófito-hospedeiro.
Os candidatos devem ter título de doutor e experiência em técnicas de biologia molecular (amplificação, clonagem, sequenciamento, expressão gênica, nocaute gênico). É desejável fluência em inglês e experiência em bioinformática.
Os interessados devem enviar carta de apresentação até 26 de janeiro de 2011 com: motivações quanto à função; breve relato da experiência profissional; curriculum vitae atualizado; nomes e e-mail de dois profissionais para referências.
A vaga está aberta a brasileiros e estrangeiros. O selecionado receberá Bolsa de Pós-Doutorado da FAPESP no valor de R$ 5.028,90 mensais por 24 meses.
Outras vagas de Bolsas de Pós-Doutorado, em diversas áreas do conhecimento, estão no site FAPESP-Oportunidades, em www.oportunidades.fapesp.br.

Fonte: Agência FAPESP

Por Elton Alisson
Agência FAPESP – Os milhares de genes que compõem o genoma humano se relacionam entre si por meio de complexas redes de regulação nas quais, em algumas delas, certos genes (denominados canalizadores) controlam o funcionamento de diversos outros.
Para tentar descobrir e simular o comportamento desses genes que podem desempenhar funções importantes no controle regulatório do organismo humano – e que, por isso, podem ser alvos potenciais de novas terapias para o tratamento de doenças – há métodos estatísticos e computacionais que analisam amostras de dados de expressão gênica.
Essas técnicas são limitadas, mas um estudo realizado por David Corrêa Martins Júnior, professor associado do Centro de Matemática, Computação e Cognição da Universidade Federal do ABC (UFABC), deu origem a um novo método computacional e estatístico de caracterização de genes canalizadores e a uma nova ferramenta que possibilita detectá-los com maior eficácia em redes de regulação gênicas modeladas matematicamente.
Resultado de sua tese de doutorado, defendida em 2009 no programa de Pós-Graduação em Computação do Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP), a pesquisa recebeu menção honrosa no Prêmio Capes de Teses 2009, cujos resultados foram anunciados em 11 de novembro.
O trabalho foi desenvolvido com Bolsa de Doutorado da FAPESP e integrou o Projeto Temático “Modelagem por redes (grafos) e técnicas de reconhecimento de padrões: estrutura, dinâmica e aplicações”.
Na pesquisa, realizada no IME-USP e na Texas A&M University, Martins Júnior estudou as condições matemáticas e computacionais necessárias para o surgimento de genes canalizadores em redes de regulação gênicas. E, a partir desse trabalho de caracterização matemática, desenvolveu uma nova ferramenta que possibilita detectá-los analisando dados de expressão gênica de microarray.
“Essas condições são muito específicas e até então não tinham sido bem estudadas”, disse o professor Roberto Marcondes Cesar Júnior, orientador da pesquisa, à Agência FAPESP.
“Com a caracterização matemática dessas condições é possível criar métodos computacionais de identificação de genes canalizadores mais eficientes do que os que temos hoje”, explicou o também membro da coordenação de Ciência e Engenharia da Computação da FAPESP.
De acordo com Marcondes, uma das formas mais simples de tentar descobrir se um determinado gene controla outro é calculando a correlação entre eles. Porém, para detectar se, de fato, um gene é canalizador em uma rede de regulação gênica, é preciso analisar todos os subgrupos de genes controlados por ele, como duplas, trios ou quartetos.
Ao tentar fazer essas análises por meio dos métodos computacionais e estatísticos disponíveis, os pesquisadores na área de genômica deparam com a barreira da explosão combinatória, em que um pequeno aumento no tamanho do problema causa uma drástica elevação do tempo necessário para obter uma resposta.
Hoje, um teste de comparação de um gene com outro em uma rede de 5 mil genes analisando dados de microrrayleva apenas alguns segundos. Mas, para fazer a correlação de trios, a demora chega a seis meses. Já para comparar quartetos, seria necessário esperar 824 anos. “Isso dá uma ideia de como é inviável sair testando todas as possibilidades de combinação”, explicou Marcondes.
Aplicações em biologia e redes sociais
Por intermédio da pesquisa, Martins Júnior desenvolveu novas ferramentas matemáticas que possibilitam controlar o problema da explosão combinatória.
O modelo matemático desenvolvido foi aplicado em um conjunto de dados de expressão de melanoma contendo amostras de versões ativas e inativas de um gene, o DUSP1, que atua como canalizador. Os testes revelaram que o gene controla, ao todo, 19 subconjuntos de outros genes.
“Quanto maior o número de subconjuntos de genes controlados por um gene, maiores são as possibilidades de ele ser um gene “mestre” em uma via metabólica. Ao interferir nesse gene canalizador, é possível modificar todo um sistema biológico com poucas intervenções”, disse o professor da UFABC.
Segundo Marcondes, além de serem úteis para analisar dados de expressão gênica e detectar genes canalizadores, o modelo e a ferramenta matemática desenvolvidos por intermédio da pesquisa, que já estão prontos para serem usados, também podem ser aplicados em outras áreas distintas da biologia, como psiquiatria ou telecomunicações.
Outra aplicação também poderá ser em redes sociais, como Orkut, Facebook, Myspace e Twitter, para identificar “participantes canalizadores”, isto é, pessoas que influenciam o comportamento de outras na rede.
“Como essas ferramentas são abstratas, não precisamos atacar só dados de expressão gênica. Nada impede que possamos utilizá-las para tratar dados de redes sociais para detectar formadores de opinião nessas redes”, disse o orientador do estudo.
Na biologia, uma das aplicações mais ambiciosas para o novo método e ferramentas matemáticas seria utilizá-los na área de biologia sintética para criação de um organismo que produza etanol de maneira mais eficiente, por exemplo.
“Teoricamente, como o método e a ferramenta possibilitam analisar dados e aprender parâmetros, é possível simular o funcionamento de um organismo antes dele existir e prever ou, pelo menos, analisar como ele se comportará”, disse Marcondes.

Fonte: Agência FAPESP

Por Fábio de Castro


Agência FAPESP – Uma série de estudos realizados na Mata Atlântica indica que a defaunação – perda de mamíferos e aves devido à caça –, ao modificar as forças seletivas, pode desencadear rápidas mudanças evolucionárias. As pesquisas demonstraram que o processo gera novos impedimentos ecológicos para a população de plantas, afetando sua demografia ao aumentar a predação de sementes.
Os estudos estão relacionados ao Projeto Temático “Efeitos de um gradiente de defaunação na herbivoria, predação e dispersão de sementes: uma perspectiva na Mata Atlântica”, financiado pela FAPESP e coordenado por Mauro Galetti, professor do Instituto de Biociências de Rio Claro da Universidade Estadual Paulista (Unesp).
Galetti, que pesquisa o tema há cerca de 20 anos, apresentou alguns dos resultados do Projeto Temático durante a conferência internacional Getting Post 2010 – Biodiversity Targets Rightrealizada este mês pelo Programa Biota-FAPESP em parceria com a Academia Brasileira de Ciências (ABC) e a Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC).
De acordo com Galetti, o Brasil tem 35% das espécies ameaçadas de mamíferos no mundo. A perda de habitat e a fragmentação da floresta são os principais fatores de ameaça, mas metade das espécies sofre com a caça. O tamanho do corpo é um dos preditores de ameaça de extinção. Segundo o cientista, a escala de defaunação é gigantesca em todo o mundo, chegando a 20 milhões de animais mortos por ano em regiões como a África central.
“Verificamos que na Mata Atlântica do Estado de São Paulo há muita caça também. Um de nossos mestrandos entrevistou caçadores por um ano no Parque Estadual da Serra do Mar e constatou que 96 mamíferos haviam sido abatidos”, disse Galetti.
É um número alto, considerando as características da região, segundo ele. Em um Projeto Temático anterior coordenado por Galetti, sobre a conservação de grandes mamíferos, os dados da Mata Atlântica foram comparados com os da Amazônia, indicando a abundância no número de espécies de mamíferos no primeiro bioma.
A abundância de mamíferos na floresta contínua com pouca caça na Mata Atlântica é muito maior do que em locais com caça. No caso da queixada (Tayassu pecari), por exemplo, a abundância é 30 vezes menor em áreas com caça.
Os mamíferos são responsáveis por pelo menos 30% da dispersão das cerca de 2,5 mil espécies de plantas na Mata Atlântica. Mas isso corresponde a um processo complexo que envolve os efeitos da presença de animais de diversos tamanhos com inúmeras relações com as espécies vegetais.
“Desenvolvemos um modelo de redução de megaherbívoros para estudar esses efeitos. Conforme aumentamos a perturbação no modelo, as populações de grandes mamíferos entraram em colapso. Mas, por outro lado, as populações de mamíferos de médio porte chegam a aumentar em áreas perturbadas”, disse.
O modelo, segundo ele, aponta um aumento quase linear na abundância de roedores quando há uma perturbação que leva as populações de grandes mamíferos ao colapso. “Esse modelo já foi testado experimentalmente na savana africana, na observação da abundância de ratos em áreas com e sem elefantes. Quando não há elefantes, a população de ratos aumenta muito”, contou.
Na savana africana, no entanto, há apenas um roedor. Na floresta tropical, com diversidade muito maior de pequenos mamíferos, os processos são mais complexos.
O grupo de Galetti realizou um estudo comparando a abundância de pequenos mamíferos em duas áreas separadas por uma distância de 15 quilômetros. Ambas apresentavam uma diferença considerável quanto à biomassa de mamíferos.
“A riqueza de espécies nas duas áreas era exatamente igual. Mas há uma estrada que passa entre as duas áreas e, de um lado, o ambiente é dominado por queixadas, enquanto do outro lado predominam os esquilos. Com exceção dessa característica, que resulta em uma diferença na biomassa dos mamíferos, as populações de animais nas duas são muito semelhantes”, explicou.
Duas tecnologias foram usadas para avaliar os mamíferos: as armadilhas de interceptação e queda conhecidas como pitfall traps e as armadilhas do tipo live trap. A primeira mostrou mais eficiência para registrar as diferenças na abundância dos animais.
“Avaliamos se a diferença de abundância das duas espécies nas duas áreas poderia ser decorrência da abundância de cobras, mesopredadores, limitação de recursos e de microhabitat. Mas tudo isso foi rejeitado como hipótese alternativa. A hipótese que estamos aceitando é que a presença da queixada afeta a abundância de pequenos roedores”, disse Galetti.
Dispersão modificada
De acordo com o coordenador do Projeto Temático, espera-se que a predação de sementes seja maior em uma floresta com mais presença de roedores.
“Testamos isso em um estudo com a palmeira Euterpe edulis, que é usada na produção de palmito. Ela tem suas sementes predadas por aves e muitas espécies de mamíferos. Escolhemos quatro áreas sem queixadas e três com queixadas para fazer o estudo”, contou Galetti.
Os pesquisadores instalaram, nas áreas escolhidas, câmeras que permitem calcular o número de sementes predadas. “Nas áreas defaunadas, sem as queixadas, a predação de sementes por roedores cresce consideravelmente. Nos fragmentos defaunados só os roedores predam as sementes da palmeira, mas a proporção dessa predação é aumentada em seis vezes”, disse.
Além do aumento na predação, as áreas defaunadas sofrem com maior dificuldade de dispersão das sementes, que é feita principalmente por animais que as ingerem e as regurgitam em outras partes da floresta.
Em áreas não defaunadas, segundo Galetti, o maior dispersor das sementes do palmito é o tucano. Quando a área é defaunada, o maior dispersor são aves do gênero Turdus, que inclui o sabiá. O problema é que sua capacidade de dispersão não é a mesma, pois trata-se de uma ave sete vezes menor que o tucano.
“As aves grandes consomem sementes maiores. Testamos isso com aves em cativeiro. Na área defaunada, há uma redução do tamanho das sementes dispersas. As plântulas que se originam das sementes grandes têm mais vigor e podem sobreviver mesmo depois de ser parcialmente predadas”, disse.
Os estudos mostraram também que, nas áreas defaunadas, as sementes maiores apresentam maior chance de escapar da predação, devido à ausência de predadores de médio e grande porte. “Sementes menores sofrem maior pressão de predação”, disse Galetti.

Fonte: Agência FAPESP

Por Elton Alisson
Agência FAPESP – As mudanças climáticas, somadas ao crescimento populacional causado, em grande parte, pela construção de empreendimentos voltados à exploração de petróleo e gás, podem aumentar as vulnerabilidades socioambientais das cidades do litoral do Estado de São Paulo aos eventos climáticos extremos, segundo pesquisa feita no Núcleo de Pesquisas Ambientais (Nepam) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

De acordo com Lúcia da Costa Ferreira, coordenadora da pesquisa, por suas próprias características ecológicas a zona costeira do litoral paulista já é muito sensível a qualquer alteração climática, como chuvas intensas. Com o aumento do número de moradores nos últimos anos, atraídos pela oferta de emprego principalmente no setor petrolífero, a infraestrutura das cidades litorâneas do Estado de São Paulo tende a piorar. Em função disso, elas podem se tornar mais frágeis para enfrentar os riscos de acidentes e desastres naturais, como deslizamentos de encostas e inundações.

“Há locais na faixa litorânea onde a área disponível para ocupação humana, que vai do sopé do morro ao mar, é muito pequena. Qualquer alteração no nível no mar nessas áreas pode provocar impactos violentos”, disse Lúcia à Agência FAPESP.

Para identificar as vulnerabilidades socioambientais apresentadas pelos municípios situados em todo o litoral do Estado de São Paulo em relação aos possíveis impactos das mudanças climáticas, e identificar quais as adaptações terão que promover para enfrentá-las, foi iniciado em 2009 o Projeto Temático "Crescimento urbano, vulnerabilidade e adaptação: dimensões ecológicas e sociais de mudanças climáticas no litoral de São Paulo", apoiado pela FAPESP.

Coordenado inicialmente por um dos principais especialistas no Brasil em demografia e mudanças ambientais, o professor do Instituto de Filosofia e Ciências Humanas (IFCH), da Unicamp, Daniel Joseph Hogan, que morreu em abril, o projeto multidisciplinar é dividido em quatro componentes.

No primeiro, “Crescimento e morfologia das cidades e vulnerabilidades das populações, infraestruturas e lugares”, liderado pelo professor do Departamento de Demografia do IFCH-Unicamp, Roberto Luiz do Carmo, estão sendo analisados o crescimento populacional das cidades litorâneas paulistas, as vulnerabilidades das populações e suas infraestruturas para enfrentar os eventos climáticos.

No segundo componente, intitulado “Mudança ambiental global e políticas públicas em nível local: riscos e alternativas” e coordenado pela professora do Departamento de Sociologia do IFCH-Unicamp, Leila da Costa Ferreira, são estudadas as iniciativas que estão sendo tomadas pelos gestores municipais para preparar as cidades litorâneas paulistas para possíveis mudanças ambientais e impactos das alterações climáticas.

O terceiro componente, “Conflitos entre expansão urbana e cobertura florestal e suas consequências para a mudança ambiental global no Estado de São Paulo”, coordenado por Lúcia, avalia as dinâmicas sociais e os conflitos que estão ocorrendo na região devido à contraposição da expansão urbana com a existência de áreas protegidas na região por inúmeras unidades de conservação ambiental.

No quarto componente, “Expansão urbana e mudanças ambientais no litoral nordeste do Estado de São Paulo: impactos sobre a biodiversidade”, coordenado pelo professor do Instituto de Biologia (IB) da Unicamp e coordenador do programa Biota FAPESP, Carlos Alfredo Joly, estão sendo pesquisados os impactos da expansão urbana e das mudanças ambientais sobre a biodiversidade da região.

“Por meio desses quatro componentes, quisemos abranger tanto as dinâmicas sociais e demográficas, em que o foco são os conflitos sociais e as respostas políticas e institucionais dessas cidades litorâneas para os problemas causados pelas mudanças climáticas, quanto as ecológicas e botânicas, em que o objeto de estudo é a biodiversidade”, disse Lúcia.

Primeiros resultados
Na primeira etapa do projeto, que está sendo concluída no fim de 2010, os pesquisadores identificaram e caracterizaram as dinâmicas sociais, além dos atores governamentais e não governamentais que estão envolvidos nas discussões sobre os impactos das mudanças climáticas nos 16 municípios do litoral paulista.

Paralelamente a esse trabalho, também fizeram um levantamento de experiências em políticas públicas existentes na região relacionadas ao enfrentamento das mudanças climáticas, como fóruns de discussão.

“O número de iniciativas como essas na região se revelou acima da média do que imaginávamos. Há um grande interesse das administrações, principalmente dos municípios de Bertioga, Caraguatatuba e São Sebastião, em manter uma cooperação conosco para a realização de debates e palestras sobre os impactos das mudanças climáticas”, disse Lúcia.

Segundo a pesquisadora, juntamente com Ubatuba, os municípios de São Sebastião e Caraguatatuba, no Litoral Norte de São Paulo, concentram o maior número de novos empreendimentos voltados para a exploração de óleo e gás.

Em Caraguatatuba, por exemplo, está sendo construído a Unidade de Tratamento de Gás (UTGCA) Monteiro Lobato, da Petrobras, que deve entrar em operação no início de 2011.
“Há uma área de conurbação [unificação da malha urbana de duas ou mais cidades] nessa região, onde São Sebastião está sendo utilizado como ‘município dormitório’ pelos operários que trabalham em Caraguatatuba”, disse a cientista.

De acordo com dados do Censo 2010, divulgados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), a população do Litoral Norte paulista aumentou 11% nos últimos 10 anos – acima das médias estadual e nacional. Juntas, segundo a pesquisa, as cidades de Caraguatatuba, Ilhabela, São Sebastião e Ubatuba ganharam mais de 50 mil habitantes no período de 2000 a 2010.

“Está ocorrendo uma expressiva urbanização da região como um todo que tende a acelerar ainda mais com a construção desses novos empreendimentos”, disse Lúcia.

Segundo ela, a divulgação dos dados do Censo 2010 pelo IBGE deve contribuir para o avanço das pesquisas realizadas no âmbito do Projeto Temático.

Na segunda fase do projeto, que será iniciada em 2011, os pesquisadores analisarão as informações coletadas e realizarão pesquisas de opinião e grupos focais com os moradores das cidades litorâneas paulistas para levantar suas preocupações com os impactos das mudanças climáticas e a construção dos novos empreendimentos na região.

Mais informações: www.nepo.unicamp.br/pesquisa/projetos/linha7/a_projeto1.html 


Fonte: Agência FAPESP