Prof. Alexandre José Christino Quaresma
LaConGen - Laboratório de Controle da Expressão Gênica
Linha de Pesquisa: Controle da expressão gênica após dano ao DNA
Em células, a expressão gênica controla sua capacidade de se multiplicar, expressar proteínas, responder a diferentes estímulos e morrer. A transcrição de genes eucarióticos, catalizada pela enzima RNA polimerase II (RNAP II), é fortemente controlada em vários níveis. A resposta ao dano de DNA (DDR - “DNA Damage Response”) envolve alterações transcricionais dramáticas, cujos mecanismos permanecem mal caracterizados. Nosso grupo se dedica a estudar os mecanismos moleculares de resposta a diferentes tipos de danos ao DNA. Tentamos entender quais genes são ativados em resposta a diferentes tipos de danos e quais mecanismos celulares garantem essa resposta.
Em recente estudo propusemos um novo mecanismo onde, após estresse genotóxico, a proteína humana de ligação ao RNA (RBM7) ativa o fator nuclear P-TEFb, liberando-o do complexo inibitorio (7SK snRNP). Essa liberacao de P- TEFb ativa RNA polimerase II (RNAP II) que passa a transcrever genes relacionados a proliferação, sobrevivência celular e viabilidade celular. Esse processo de liberação, após dano ao DNA, é ainda mediado pela ativação da quinase p38MAPK. A transcrição desses genes - incluindo genes-chave DDR e múltiplas classes de RNAs não codificantes é dependente do eixo RBM7-P-TEFb. Portanto, interferir no eixo de RBM7 - P-TEFb provoca a longo prazo hipersensibilidade celular a agentes indutores de danos ao DNA, resultando em forte ativação do processo de apoptose.
Estamos interessados em compreender quais outras funções celulares o eixo RBM7-P-TEFb regula no curto prazo. Para isso, utilizamos técnicas e abordagens que envolvem: Cultura Celular, RT- qPCR, ensaios de proliferacao, aderencia, invasao e viabilidade celular, dentre outras.
Prof. André de Souza Mecawi
LaNEM: Laboratório de Neuroendocrinologia Molecular
Linha de pesquisa: Bioinformática aplicada a análise do sequenciamento de RNA de células únicas: dos genes às funções
O hipotálamo desempenha um papel crucial no funcionamento do organismo, pois recebe, processa e integra informações sensoriais para estabelecer uma comunicação bidirecional com várias vias comportamentais, autonômicas e endócrinas. Ele é responsável pela síntese e secreção de neuropeptídeos essenciais, como vasopressina, oxitocina e hormônio liberador de corticotrofina (CRH), que estão diretamente ligados a diversas condições fisiopatológicas, como pré-eclâmpsia, hipertensão, obesidade, depressão, entre outras.
Com o intuito de compreender melhor o papel do hipotálamo nessas condições, nosso laboratório tem utilizando técnicas avançadas de sequenciamento e RNA (transcriptoma) de células únicas. Essa abordagem tem se mostrado uma ferramenta valiosa para ampliar nosso conhecimento sobre as funções das células hipotalâmicas, visto que, ao analisar o transcriptoma (RNA) de células individuais, podemos identificar genes anteriormente desconhecidos. Nesta abordagem, utilizamos ferramentas computacionais como o software Cell Ranger para o processamento inicial dos dados de sequenciamento de células únicas, incluindo demultiplexação, alinhamento com genoma de referência e contagem de RNAs por célula. As análises seguem então sendo realizadas em um segundo software chamado Seurat, a fim de realizar a redução da dimensionalidade dos clusters de células e identificação dos tipos e estados celulares nas amostras estudadas – amostras de hipotálamo de camundongos, ratos, macacos e humanos.
Para explorar os aspectos moleculares, realizamos ainda análises de enriquecimento de vias gênicas, predição de comunicação celular e análises de expressão gênica diferencial. Além disso, com auxílio de estudos de associação genômica ampla (GWAS), buscamos identificar os genes relacionados a doenças (hipertensão, depressão, obesidade, etc.) em diferentes tipos celulares do hipotálamo, contribuindo assim para a compreensão dos aspectos genéticos, moleculares e celulares destas doenças.
Prof. Danilo Campos Roman
LaCABI: Laboratório de Cardiobiologia
Linha de pesquisa: Cardiotoxicidade dos pesticidas: dos mecanismos moleculares a novos agentes terapêuticos.
O Brasil é o terceiro País no mundo em termos de total de toneladas de pesticidas utilizadas por ano, sendo amplamente utilizados pela agricultura para o controle de pragas. Porém, desde que pesticidas são tóxicos para a vida é inevitável a toxicidade para humanos. Devido ao intenso uso dessas substâncias, contaminação dos ecossistemas ocorrem. No Brasil, pelo menos 27 pesticidas são encontrados na água potável.
O Ministério da Saúde (MS) criou concentrações limites, consideradas não tóxicas, que podem ser encontradas na água.
Todavia, na literatura, não existe um estudo sistemático sobre a toxidade desses compostos sobre os órgãos, incluindo o coração e sistema nervoso, nas concentrações consideradas seguras pelo MS. Também não se sabe se a mistura desses pesticidas na água pode aumentar a toxicidade desses compostos. Dessa forma, temos por objetivo responder as algumas perguntas, dentre elas:
1)avaliar in vitro se pesticidas isolados ou em mistura causam toxicidade aguda e/ou crônica em cardiomiócitos e/ou neurônios derivados de células tronco pluripotentes utilizando as concentrações limites recomendadas pelo MS;
2) investigar in vivo se pesticida isolado ou em mistura no longo prazo impacta o funcionamento do coração e do sistema nervoso central utilizando as concentrações recomendadas pelo MS;
3) avaliar in vivo no longo prazo como que as concentrações limites, de pesticidas isolados ou misturas, sugeridas pelo MS impactam o funcionamento do coração e do sistema nervoso da prole de roedores prenhas expostas aos pesticidas durante a gravidez;
4) determinar se polimorfismos genéticos do SCN5A aumentam a potência dos pesticidas sobre o canal de sódio Nav1.5 in vitro.
Ao final pretendemos determinar a segurança da água potável no Brasil em termos de contaminação por pesticidas ou se mudanças são necessárias nas recomendações do MS sobre o tema.
Prof. Emerson Rodrigo da Silva e Dr. Renata Naporano Bicev
LaBEst: Laboratório de Biofísica Estrutural
Linha de pesquisa: Análise estrutural de transportadores de DNA baseados em peptídeos cationicos
Somos um laboratório multidisciplinar que busca estabelecer conexões entre ciências biológicas e ciências exatas. Nossa linha de pesquisa é focada no uso de estratégias de nanotecnologia aplicada à produção e caracterização de bionanomateriais bioativos. Trabalhamos com a formulação de nanopartículas baseadas em peptídeos de penetração celular, hormônios peptídicos e análogos de bases nitrogenadas de DNA.
As técnicas que você verá durante o curso vão desde métodos rotineiros em biologia molecular como eletroforese até estratégias mais avançadas para caracterização estrutural por meio de fluorescência e dicroísmo circular. Também trabalharemos com dados de espalhamento de raios X obtidos em sincrotron. Você vai formular alguns complexos de peptídeos com ácidos nucleicos, explorar a produção de matrizes de hidrogel e fazer uso de uma impressora 3D para a produção de substratos para cultura microbiológica.
A equipe do laboratório é composta por uma pesquisadora de pós-doutorado, dois alunos de doutorado, duas estudantes de mestrado e uma aluna de iniciação científica. A convivência entre os membros é excelente, num ambiente colaborativo ideal para crescimento pessoal e intelectual.
Prof. Júlio Henrique Kravcuks Rozenfeld
LaCIAB - Laboratório de Coloides, Interfaces e Aplicações Biomédicas
Linha de pesquisa: Coloides, interfaces e aplicações biomédicas
Colóides são dispersões de partículas que têm pelo menos uma de suas dimensões dentro do intervalo de nanômetros a micrômetros. Eles apresentam uma série de aplicações biomédicas importantes como sensores, carreadores de medicamentos e ácidos nucléicos e adjuvantes de vacinas. O foco da pesquisa é desenvolver novos adjuvantes de vacinas, com o objetivo final de contribuir para a imunoterapia de câncer.
Esse é um campo multidisciplinar em que a estrutura e a estabilidade coloidal são caracterizadas através de uma série de técnicas biofísicas como turbidimetria, espalhamento de luz dinâmico, calorimetria diferencial de varredura, espectroscopias de ressonância paramagnética eletrônica e fluorescência. As preparações mais promissoras são então testadas em ensaios biológicos in vitro e in vivo.
Profª. Karin do Amaral Riske e Profª. Daniele Ribeiro de Araújo
LaBiMem: Laboratório de Biomembranas
Linha de pesquisa: Interação de bicamadas lipídicas co moléculas de interesse biológico
Lipossomos são vesículas compostas por pelo menos uma bicamada lipídica, e que são largamente utilizados tanto como modelos miméticos de membranas biológicas quanto como sistemas carreadores de drogas e compostos bioativos. São em geral preparados a partir de lipídios anfifílicos compostos por uma cabeça polar e duas cadeias hidrocarbônicas apolares. Devido ao efeito hidrofóbico, esses lipídios se auto-organizam em meio aquoso formando uma bicamada lipídica.
Os lipossomos mais comumente empregados são unilamelares e de tamanho na faixa de 100 nm. Por um lado, representam o modelo estrutural mais simples de uma célula ou organela e são amplamente utilizados em estudos sobre propriedades de membranas ou de sua interação com moléculas de interesse biológico. Por outro lado, podem ser utilizados como sistemas carreadores de drogas ou compostos bioativos, por possuírem um compartimento aquoso além de um ambiente hidrofóbico no interior da bicamada.
Em especial, composições lipídicas a base de ácido graxos livres, em associação com fosfolipídios e colesterol, têm sido estudados como carreadores para permeação cutânea de moléculas através da matriz lipídica do estrato córneo, cujo mecanismo envolve alterações na fluidez da bicamada e interações com proteínas de corneodesmossomos. Esses ensaios possibilitam verificar a influência da composição e do diâmetro lipossomal na velocidade de permeação de diferentes moléculas através da pele, etapas essenciais no desenvolvimento de nanocarreadores para aplicações tópicas.
Prof. Manoel de Arcísio Miranda Filho
LaNEF: Laboratório de Neurobiologia Estrutural e Funcional
Linha de pesquisa: Neurobiologia estrutural e funcional
O objetivo da nossa linha de pesquisa é caracterizar e entender eventos moleculares que ocorrem no sistemas biológicos. Especial atenção é dada a participação de canais iônicos. Para tanto, usamos uma abordagem multidisciplinar que envolve biologia molecular, farmacologia e biofísica.
Prof. Marcelo Ferreira Marcondes Machado
LaBENZA: Laboratório de Biofísica e Enzimologia Aplicada
Linha de pesquisa: Biotecnologia aplicada para o estudo de proteases e beta-lactamases
Enzimas são biomoléculas essenciais à vida capazes de conciliar altos níveis de eficiência e especificidade a reações químicas complexas e termodinamicamente desfavoráveis. Atualmente direcionamos nossos esforços para o estudo de proteases e beta-lactamases, bem como para o desenvolvimento de sistemas com tecnologia de alto desempenho (high throughput technology), para seleção de ligantes específicos.
Nosso grupo utiliza diferentes áreas do conhecimento para estudar com detalhes os mecanismos e ação dessas biomoléculas, como por exemplo, a tecnologia do DNA recombinante, expressão e purificação de proteínas, espectrofotometria de fluorescência, análises estruturais através da cristalização de proteínas e difração de raios – X.
O conhecimento gerado com aplicação dessas novas tecnologias, aliados aos estudos funcionais e estruturas destas enzimas, apresentam grande potencial para aplicação nas áreas clínicas e biotecnológicas.
Profª. Melina Pires da Silva Moraes
Laboratório de Eletrofisiologia Celular
Linha de pesquisa: Estudo dos mecanismos osmorregulatórios de neurônios hipotalâmicos
Nosso grupo se dedica a investigar, interpretar e principalmente desvendar fenômenos biofísicos e moleculares envolvidos nas respostas osmorregulatórias desencadeadas por neurônios do Núcleo Supraóptico. Este núcleo representam a via final para secreção de vasopressina e ocitocina, hormônios envolvidos na manutenção do equilíbrio hidroeletrolítico.
Prof. Omar Mertins
LNBM - Laboratório NanoBioMateriais
Linha de Pesquisa: Nanopartículas para aplicações biomédicas
Produção e desenvolvimento de nanopartículas a partir de biopolímeros e lipídeos biocompatíveis para aplicações biomédicas, especialmente como sistemas carreadores de fármacos, plasmídeos (DNA), peptídeos anti- microbianos e anti-oxidantes. Serão estudadas as respostas estruturais das nanopartículas em diferentes condições de aplicação biológica, in vitro e in vivo, para viabilizar a aplicação.
Profª. Raquel Santos Marques de Carvalho
LaBioMat: Laboratório de Biomatemática
Linha de pesquisa: Uso de métodos computacionais para análise, processamento e modelamento de sinais biológicos
A Biomatemática tem sua origem na análise, descrição e modelamento de sistemas biológicos utilizando métodos matemáticos analíticos, numéricos e estatísticos. Nosso laboratório de Biomatemática utiliza métodos computacionais para o estudo de sinais biológicos de uma maneira geral e principalmente na área de neurociência. Nesse sentido, no Curso de Inverno de Biofísica, nossa proposta é apresentar uma breve introdução às técnicas de processamento e análise de sinais biológicos. Também serão abordados os princípios de modelagem matemática aplicada à neurociência. As atividades práticas se concentrarão nos fundamentos da análise de sinais biológicos.
Prof. Rodrigo Cezar Rorato
Laboratório de Neuroendocrinologia do Estresse
Linha de pesquisa: Regiões cerebrais envolvidas no acoplamento da atividade do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal as alterações dos estoques periféricos de energia.
O aumento no número de indivíduos que apresentam obesidade tem sido associado ao estresse prolongado decorrente das exigências da vida moderna.
A hiperatividade do eixo Hipotálamo-Hipófise-Adrenal (HHA) parece contribuir para o estabelecimento destas patologias, tendo em vista as importantes ações adipogênicas associadas ao produto do eixo, os glicocorticoides. De modo interessante, a atividade do eixo HHA parece estar pareada aos estoques periféricos de energia.
Em nosso laboratório utilizamos animais geneticamente modificados associados ao sistema de edição gênica Cre-LoxP como ferramenta fundamental para o desenvolvimento de estudos de deleção gênica, modulação da atividade neuronal (DREADDs) e tracejamento neuronal (vírus rábico modificado) com o objetivo de identificar neurônios sensíveis às alterações dos estoques de energia e que podem transmitir tal informação aos neurônios CRF do núcleo paraventricular do hipotálamo, o principal controlador da atividade do eixo HHA.
Prof. Vitor Oliveira e Dr. Marcelo Yudi Icimoto
Laboratório de Enzimologia
Linha de pesquisa: Biotecnologia de Proteínas e Peptídeos bioativos
Nosso laboratório possui como foco o estudo de enzimas, anticorpos e peptídeos, explorados dos pontos de vista molecular (biofísico) e funcional (bioquímico e celular) de interesses biomédico e biotecnológico.
As técnicas utilizadas compreendem: expressão recombinante e cell free de proteínas; síntese química e biológica de bibliotecas de peptídeos e peptideomiméticos; síntese de nanopartículas e associação com biomoléculas de interesse biotecnológico; caracterização estrutural e computacional de proteínas e peptídeos; ensaios funcionais de drogas em biofilmes mistos de microrganismos (colonização e maturação); ensaios funcionais de drogas em modelos celulares tridimensionais (crescimento tumoral e metástase). Alvos: Zika, Dengue, Chikungunya; Huanglonbing; SarsCov 2; E. coli, Streptococcus spp., Staphylococcus spp., C. albicans; T. cruzi e P. falciparum; tumores hematológicos (leucemia), ósseo (osteossarcoma), fígado (hepatocarcinoma) e cerebral (glioblastoma).