Investindo no Futuro: O Programa Jovens Pesquisadores - Fapesp
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oligos serão isolados da parte proteica mediante métodos enzimáticos e purificados por cromatografia de troca iônica, filtração em gel, HPAEC e RP-HPLC. Uma vez isolados, os oligossacarídeos serão caracterizados estruturalmente por métodos químicos como metilação, enzimático e por técnicas avançadas no estudo da química de carboidratos, como ressonância magnética nuclear de prótons e FAB-MS. estudo das interações entre aminoácidos 163 e ligantes na determinação das propriedades catalíticas das enzimas Ana Cláudia Rasera da Silva Instituto de Química Universidade de São Paulo (USP) Processo 1995/09307-1 vigência: 1/2/1997 a 30/6/2003 Os avanços técnicos na área de biologia molecular forneceram as ferramentas para a produção de proteínas com qualquer sequência desejada, permitindo o desenvolvimento de novas proteínas que atenderiam a necessidades especificas. Contudo, este grande potencial perde parte de sua aplicabilidade devido a nossa inabilidade de prever as características funcionais de uma proteína a partir de sua estrutura primária. Assim, deve-se primeiro entender como as interações entre os aminoácidos contribuem para a formação das propriedades funcionais e como essas interações determinam a especificidade para a ligação de outras moléculas para depois desenharmos novas proteínas. O objetivo principal deste projeto é estudar o papel das interações entre aminoácidos no mecanismo de especificidade biológica. Para alcançar este objetivo, pretende-se, utilizando experiência anterior em biologia molecular e engenharia de proteína, realizar mutações e produção de proteínas quiméricas com a finalidade de alterar a especificidade de uma enzima. As modificações serão baseadas em estudos comparativos entre as várias estruturas primárias e terciárias dos membros de uma família de enzimas. Como modelo experimental, escolheu-se trabalhar com a família das amilases, pelo fato de essa família atender aos seguintes pré-requisitos: a) variabilidade de especificidade para ligação de substrato e para reação; b) disponibilidade da estrutura cristalina de membros da família; c) clonagem e expressão em sistema heterólogo de alguns membros da família. Inicialmente, deseja-se estudar os determinantes estruturais das diferenças de especificidade entre as a-amilases produzidas por bacilos e as produzidas por fungos. Com base em estudos comparativos entre as estruturas tridimensionais da amilase de Bacillus licheniformis e do fungo Aspergillus oryzae (Taka-amilase), será modificada a estrutura da amilase de B. stearothermophilus com o intuito de entender como as diferenças estruturais afe- Ciências Biológicas 113 tam a sua especificidade. Outro projeto proposto é modificar o padrão de endo para exohidrolase da a-amilase de B.stearothermophilus baseado na estrutura cristalina da a-amilase P. stuzeri (exo-amilase) e de várias endo-aamilases já cristalizadas. Os mutantes serão produzidos em E. coli e analisados quanto ao tipo de produto formado durante a hidrólise do amido e aos seus parâmetros cinéticos. E, para aumentar a eficiência de expressão em sistemas heterólogos, pretende-se também, utilizando nossa experiência anterior com o sistema de chaperonas, desenvolver um sistema de expressão que coexpresse o complexo GroEL/GroES em conjunto com a proteína exógena. Dados anteriormente publicados mostraram que a coexpressão do complexo GroEL/GroES melhora a eficiência de expressão de proteínas exógenas em E. coli. expressão de metaloproteinases 164 recombinantes de veneno de serpente com potencial de uso terapêutico Heloisa Sobreiro Selistre de Araújo Centro de Ciências Biológicas e da Saúde Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) Processo 1995/09300-7 vigência: 1/9/1996 a 31/8/2000 Metaloproteinases de veneno de serpentes têm sido demonstradas como ferramentas extremamente úteis para compreensão de processos de adesão entre células e célula-matriz extracelular. Metaloproteinases contendo um domínio de disintegrina, ou disintegrinas isoladas, são potentes inibidores da agregação plaquetária e efetivos agentes no tratamento clínico de trombose. As disintegrinas também têm sido demonstradas como inibidores de crescimento de metástases. Metaloproteinases fibrinolíticas também têm-se mostrado promissoras no tratamento de trombose. Embora existam vários trabalhos sobre clonagem e sequenciamento de cDNAs para metaloproteinases, são bem raros os trabalhos envolvendo expressão dessas proteínas recombinantes. Como os venenos de serpentes e sanguessugas são a única fonte das disintegrinas, a expressão dessas proteínas recombinantes representa uma excelente alternativa para a obtenção das mesmas em grande quantidade visando a uma possível aplicação clínica. Para tanto, pretende-se obter a expressão de dois clones de cDNA para metaloproteinases isolados de uma biblioteca de cDNA feita a partir das glândulas veneníferas de Agkistrodon contortrix laticinctus. Um desses clones codifica uma provável metaloproteinase com um domínio de disintegrina e o segundo codifica uma metaloproteinase fibrinolítica com elevada homologia com fibrolase, metaloproteinase fibrinolítica não hemorrágica. Este projeto propõe a expressão inicial em bactéria desses clones já isolados, utilizando-se o vetor pET. Como ensaios de atividade biológica das proteínas recombinantes
114 Programa Jovens Pesquisadores serão utilizados: 1) a inibição da agregação plaquetária induzida por ADP, colágeno e fibrinogênio; 2) atividade fibrinolítica em placa de fibrina; e 3) inibição da adesão celular em culturas de células normais e cancerosas. estrutura, metabolismo e efeitos 165 biológicos de oligossacarídeos de xiloglucanos de leguminosas brasileiras Marcos Silveira Buckeridge Instituto de Botânica Secretaria do Meio Ambiente Processo 1995/09281-2 vigência: 1/9/1996 a 30/9/1999 Xiloglucanos são polissacarídeos cuja principal função é a de coordenar a disposição das microfibrilas de celulose na parede celular vegetal. Eles são, portanto, de grande importância para os processos de crescimento e desenvolvimento dos vegetais, principalmente em dicotiledôneas, onde ocorrem com maior frequência. Os xiloglucanos também ocorrem como polissacarídeos de reserva em sementes de Leguminosae, as quais constituem um dos principais modelos para estudar a estrutura e funções dos xiloglucanos. Recentemente, na seção de fisiologia e bioquímica de plantas do Instituto de Botânica, estudos bioquímicos mostraram que as sementes de Copaifera langsdorffii (copaiba) e Hymenaea courbaril (jatobá) possuem xiloglucanos cujas estruturas são distintas dos demais xiloglucanos conhecidos (como o do Tamarindus indica). Com o presente projeto pretende-se aprofundar os estudos sobre a estrutura fina dos xiloglucanos de sementes de leguminosas brasileiras (Copaifera langsdorffii e Hymenaea courbaril), utilizando enzimas específicas obtidas de fontes comerciais, de glicosidases isoladas das próprias sementes das espécies em estudo e/ou de sementes de Tropaeolum majus. Um estudo inicial das variações nas atividades de B-galactosidase, endo-B-glucanase, a-xilosidase e a-fucosidase em cotilédones de jatobá em desenvolvimento será realizado e os dados serão utilizados para efetuar purificações das enzimas endo-Bglucosidase e a-fucosidase. As enzimas B-galactosidase e a-fucosidase serão obtidas de sementes de Tropaeolum majus por meio de uma combinação de cromatografias de troca iônica e filtração em gel. Oligossacarídeos de xiloglucano serão obtidos por meio de hidrólise enzimática com celulase comercial e endo-B-glucanase isolada de jatobá. Os oligossacarídeos serão purificados por separação em colunas de biogel (filtração em gel) e cromatografia de camada delgada (CCD). As demais enzimas serão utilizadas para estudar a estrutura dos oligossacarídeos isolados com a assistência de CCD, HPLC (High Performance Liquid Chromatography – Dionex) e Face (Fluorophore Assisted Carbohydrate Electroforesis). Os oligossacarí- deos isolados, bem como misturas desses, serão estudados quanto à capacidade de influenciar o crescimento e o desenvolvimento, utilizando o bioensaio modelo para crescimento de epicótilos de ervilha e das próprias plântulas de copaíba e jatobá. Serão também efetuados ensaios para verificar os possíveis efeitos desses oligossacarídeos sobre a defesa em plantas, mediante o uso do bioensaio de produção de gliceolina em soja. Os resultados obtidos com este projeto deverão promover avanços significativos no entendimento da estrutura fina das moléculas de xiloglucano, das interações dos xiloglucanos com a celulose e consequentemente da arquitetura dos polímeros na parede celular vegetal. Esses conhecimentos provavelmente serão de grande valia nos estudos sobre o crescimento e desenvolvimento e mecanismos defesa de plântulas de dicotiledôneas. Além disso, os conhecimentos gerados com esse projeto poderão ser utilizados em aplicações tecnológicas na indústria de papel, na qual o xiloglucano age melhorando a qualidade, e também na de alimentos, na qual esse polímero pode ser utilizado como espessante. Clonagem e expressão de variantes 166 de ldti (leech derived tryptase inhibitor) em sistema phage display Aparecida Sadae Tanaka Escola Paulista de Medicina Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) Processo 1995/09256-8 vigência: 1/8/1996 a 30/4/1999 As proteinases apresentam papel importante em muitos processos fisiológicos, como a coagulação sanguínea, fibrinólise, ativação de complemento e migração celular. O controle de proteases ocorre principalmente por inibidores específicos, sendo estes candidatos a novos e superiores agentes na prevenção e tratamento de muitas doenças, causadas por atividades proteolíticas não controladas. O LDTI é um inibidor de triptase e tripsina purificado de sanguessuga Hirudo medicinalis, pertencente à família tipo-Kazal. Este inibidor é composto de 46 resíduos de aminoácidos, apresenta alta homologia com os inibidores bedelina B-3, também presente em sanguessuga Hirudo medicinalis, e rodinina, inibidor específico para trombina purificado do inseto Rhodnius prolixus, vetor da doença de Chagas. Variantes de LDTI foram clonados e expressos em Saccharomyces cerevisiae, as proteínas recombinantes apresentaram diferenças de especificidade em relação a diferentes proteinases. O LDTI será utilizado como modelo para estudar os inibidores protéicos da coagulação mediante técnicas de engenharia de proteínas. Uma nova técnica será utilizada proporcionando a criação de grandes bibliotecas de mutantes, assim como a
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serão utilizados: 1) a inibição da agregação plaquetária<br />
induzida por ADP, coláge<strong>no</strong> e fibri<strong>no</strong>gênio; 2) atividade<br />
fibri<strong>no</strong>lítica em placa de fibrina; e 3) inibição da adesão<br />
celular em culturas de células <strong>no</strong>rmais e cancerosas.<br />
estrutura, metabolismo e efeitos<br />
165 biológicos de oligossacarídeos de<br />
xilogluca<strong>no</strong>s de legumi<strong>no</strong>sas brasileiras<br />
Marcos Silveira Buckeridge<br />
Instituto de Botânica<br />
Secretaria do Meio Ambiente<br />
Processo 1995/09281-2<br />
vigência: 1/9/1996 a 30/9/1999<br />
Xilogluca<strong>no</strong>s são polissacarídeos cuja principal função<br />
é a de coordenar a disposição das microfibrilas de<br />
celulose na parede celular vegetal. Eles são, portanto, de<br />
grande importância para os processos de crescimento e<br />
desenvolvimento dos vegetais, principalmente em dicotiledôneas,<br />
onde ocorrem com maior frequência. Os<br />
xilogluca<strong>no</strong>s também ocorrem como polissacarídeos de<br />
reserva em sementes de Legumi<strong>no</strong>sae, as quais constituem<br />
um dos principais modelos para estudar a estrutura<br />
e funções dos xilogluca<strong>no</strong>s. Recentemente, na seção de<br />
fisiologia e bioquímica de plantas do Instituto de Botânica,<br />
estudos bioquímicos mostraram que as sementes<br />
de Copaifera langsdorffii (copaiba) e Hymenaea courbaril<br />
(jatobá) possuem xilogluca<strong>no</strong>s cujas estruturas são distintas<br />
dos demais xilogluca<strong>no</strong>s conhecidos (como o do<br />
Tamarindus indica). Com o presente projeto pretende-se<br />
aprofundar os estudos sobre a estrutura fina dos xilogluca<strong>no</strong>s<br />
de sementes de legumi<strong>no</strong>sas brasileiras (Copaifera<br />
langsdorffii e Hymenaea courbaril), utilizando enzimas específicas<br />
obtidas de fontes comerciais, de glicosidases isoladas<br />
das próprias sementes das espécies em estudo e/ou<br />
de sementes de Tropaeolum majus. Um estudo inicial das<br />
variações nas atividades de B-galactosidase, endo-B-glucanase,<br />
a-xilosidase e a-fucosidase em cotilédones de jatobá<br />
em desenvolvimento será realizado e os dados serão<br />
utilizados para efetuar purificações das enzimas endo-Bglucosidase<br />
e a-fucosidase. As enzimas B-galactosidase<br />
e a-fucosidase serão obtidas de sementes de Tropaeolum<br />
majus por meio de uma combinação de cromatografias<br />
de troca iônica e filtração em gel. Oligossacarídeos de xilogluca<strong>no</strong><br />
serão obtidos por meio de hidrólise enzimática<br />
com celulase comercial e endo-B-glucanase isolada de jatobá.<br />
Os oligossacarídeos serão purificados por separação<br />
em colunas de biogel (filtração em gel) e cromatografia<br />
de camada delgada (CCD). As demais enzimas serão utilizadas<br />
para estudar a estrutura dos oligossacarídeos isolados<br />
com a assistência de CCD, HPLC (High Performance<br />
Liquid Chromatography – Dionex) e Face (Fluorophore<br />
Assisted Carbohydrate Electroforesis). Os oligossacarí-<br />
deos isolados, bem como misturas desses, serão estudados<br />
quanto à capacidade de influenciar o crescimento e<br />
o desenvolvimento, utilizando o bioensaio modelo para<br />
crescimento de epicótilos de ervilha e das próprias plântulas<br />
de copaíba e jatobá. Serão também efetuados ensaios<br />
para verificar os possíveis efeitos desses oligossacarídeos<br />
sobre a defesa em plantas, mediante o uso do bioensaio<br />
de produção de gliceolina em soja. Os resultados obtidos<br />
com este projeto deverão promover avanços significativos<br />
<strong>no</strong> entendimento da estrutura fina das moléculas<br />
de xilogluca<strong>no</strong>, das interações dos xilogluca<strong>no</strong>s com a<br />
celulose e consequentemente da arquitetura dos polímeros<br />
na parede celular vegetal. Esses conhecimentos<br />
provavelmente serão de grande valia <strong>no</strong>s estudos sobre o<br />
crescimento e desenvolvimento e mecanismos defesa de<br />
plântulas de dicotiledôneas. Além disso, os conhecimentos<br />
gerados com esse projeto poderão ser utilizados em<br />
aplicações tec<strong>no</strong>lógicas na indústria de papel, na qual o<br />
xilogluca<strong>no</strong> age melhorando a qualidade, e também na<br />
de alimentos, na qual esse polímero pode ser utilizado<br />
como espessante.<br />
Clonagem e expressão de variantes<br />
166 de ldti (leech derived tryptase inhibitor)<br />
em sistema phage display<br />
Aparecida Sadae Tanaka<br />
Escola Paulista de Medicina<br />
Universidade Federal de São Paulo (Unifesp)<br />
Processo 1995/09256-8<br />
vigência: 1/8/1996 a 30/4/1999<br />
As proteinases apresentam papel importante em<br />
muitos processos fisiológicos, como a coagulação sanguínea,<br />
fibrinólise, ativação de complemento e migração celular.<br />
O controle de proteases ocorre principalmente por<br />
inibidores específicos, sendo estes candidatos a <strong>no</strong>vos e<br />
superiores agentes na prevenção e tratamento de muitas<br />
doenças, causadas por atividades proteolíticas não controladas.<br />
O LDTI é um inibidor de triptase e tripsina purificado<br />
de sanguessuga Hirudo medicinalis, pertencente<br />
à família tipo-Kazal. Este inibidor é composto de 46 resíduos<br />
de ami<strong>no</strong>ácidos, apresenta alta homologia com os<br />
inibidores bedelina B-3, também presente em sanguessuga<br />
Hirudo medicinalis, e rodinina, inibidor específico para<br />
trombina purificado do inseto Rhodnius prolixus, vetor<br />
da doença de Chagas. Variantes de LDTI foram clonados<br />
e expressos em Saccharomyces cerevisiae, as proteínas recombinantes<br />
apresentaram diferenças de especificidade<br />
em relação a diferentes proteinases. O LDTI será utilizado<br />
como modelo para estudar os inibidores protéicos da<br />
coagulação mediante técnicas de engenharia de proteínas.<br />
Uma <strong>no</strong>va técnica será utilizada proporcionando a<br />
criação de grandes bibliotecas de mutantes, assim como a