Estudos estruturais e funcionais dos sistemas de secreção de bactérias usando crio-microscopia eletrônica

Resumo

Os sistemas de secreção bacterianos são grandes estruturas de membrana (na faixa dos MegaDaltons) formados por complexos multi-proteicos. Até hoje, nove sistemas de secreção foram identificados e caracterizados (em alguns casos parcialmente) em um número reduzido de todas as espécies bacterianas, das quais cientistas e pesquisadores buscam as informações para entender outras espécies ou sistemas sob investigação. Está visto que alguns desses sistemas de secreção podem ser bastante versáteis em função do estilo de vida de seus hospedeiros, podendo mediar a transferência horizontal de material genético (conjugação) entre células bacterianas, ou transportar proteínas efetoras para o meio extracelular ou diretamente para o interior de outras células (tanto procarióticas como eucarióticas) com efeitos benéficos ou daninhos nas células alvo. Também, a mesma espécie pode carregar mais de um desses sistemas, ou até mesmo conter mais de uma cópia de um deles, indicando um alto grau de complexidade e plasticidade. Portanto, os sistemas de secreção são importantes determinantes para a adaptação bacteriana, competição e sobrevivência em diversos nichos ambientais. Neste projeto, propomos estudar as estruturas moleculares e aprofundar na relevância fisiológica de uma dessas nano-máquinas bacterianas em modelos menos estudados (mas não de menor relevância), especificamente aquele necessário para interações patogênicas e simbióticas com plantas. Este projeto visa principalmente a determinação das estruturas e dos mecanismos de ação dessas nano-máquinas. Para isso, envolve o uso da microscopia eletrônica, técnica que vem revolucionando fortemente a Biologia Estrutural nos últimos anos, assim como também de outras técnicas do campo, como ressonância magnética nuclear (RMN), cristalografia de raios-X, e espalhamento de raios-X de pequeno ângulo (SAXS); e estratégias computacionais, especialmente simulações de docking e dinâmica molecular, como abordagens e ferramentas complementares. Ao mesmo tempo, nossos estudos empregarão uma variedade de outros métodos e técnicas, como caracterização de cepas nocautes, análise da expressão gênica, microscopia de fluorescência e bioinformática. À nível de recursos humanos, assume a formação de estudantes de graduação e pós-graduação, ao mesmo tempo que promove colaborações com pesquisadores aqui no Brasil e no exterior, procurando conformar uma ampla rede de pesquisa auto-dependente. Logo, pretendemos desenvolver um projeto de trabalho inovador e altamente interdisciplinar para desvelar a estrutura e funcionamento de grandes complexos proteicos associados à membrana e de interesse biológico. (AU)