Marisa Helena Gennari de Medeiros.

Este projeto tem como objetivos avaliar, in vivo em modelos experimentais de desafio à homeostase (exercício físico agudo e diabetes mellitus), utilizando marcadores bioquímicos e funcionais, se a carnosina desempenha as seguintes funções: proteção contra espécies reativas de oxigênio, nitrogênio e produtos tóxicos do metabolismo; proteção contra glicação e carbonilação proteica; controle metabólico, perfil inflamatório e captação de glicose em modelo experimental de diabetes; regulação da motilidade de Ca2+ durante a contração muscular. Três estudos independentes e complementares são propostos, todos utilizando ratos Wistar nocaute (KO) para o gene CARNS1 (codifica enzima responsável pela síntese endógena de carnosina nos tecidos ? a linhagem já foi desenvolvida e está à disposição de nossa equipe de pesquisa), que serão comparados com seus controles selvagens (WT).

O Centro de Pesquisa em Processos Redox em Biomedicina (Redoxome) é uma rede multidisciplinar de pesquisadores focada na investigação de estratégias antioxidantes eficazes e biomarcadores de estresse oxidativo com grande potencial de aplicação tecnológica. O Brasil já tem liderança internacional em áreas como perfumes, cosméticos e bioenergia, mas ainda não é competitivo nos mercados farmacêuticos, de dispositivos e diagnósticos médicos, de serviços ecológicos, entre outros.

O estudo de processos redox tem alto potencial para elucidar mecanismos integrativos, devido à ubiquidade e potência de efeitos. Muitos estudos envolvem o papel de mecanismos redox em doenças. Porém, a complexidade desse campo aumentou no que diz respeito a estruturas, estrutura-função, métodos, patologia molecular e subcelular de proteínas redox, genômica, proteômica e metabolômica do estresse oxidativo.

Assim, uma abordagem multidisciplinar se tornou essencial para avanços relevantes na área. Além disso, grupos emergentes têm dificuldade em realizar investigações relevantes e reeducar-se em novas habilidades.

O principal objetivo do Redoxome é promover colaborações integrativas, desenvolvimento sustentado e assistência a grupos emergentes. A meta é realizar estudos que permitam o desenho e a avaliação de novas estratégias antioxidantes de aplicabilidade clínica, com foco nos seguintes pontos críticos para superar limitações no conhecimento de processos redox: geração e controle de espécies reativas de oxigênio (ROS) em sistemas biológicos; reatividade química de ROS em ambientes biológicos e consequentes mudanças na estrutura e função de biomoléculas; mecanismos e redes envolvidos nos processos de sinalização redox relevantes para doenças humanas; aplicações diagnósticas e terapêuticas de processos redox.

O Centro contará também com um laboratório central (Redoxome Analysis Platform), no Instituto de Química da Universidade de São Paulo (USP), a fim de fornecer ferramentas analíticas no estado da arte para a avaliação de processos redox abertos ao uso de pesquisadores.

As estratégias propostas viabilizarão, em âmbito nacional, um esforço coerente para estudar questões-chave que preencham lacunas relevantes na área. Tal esforço será estratégico para promover integração disciplinar e de instituições do Brasil, resultando em avanços que tenham impacto científico, educacional, ambiental e socioeconômico.

O Centro oferecerá cursos para estudantes de graduação e pós-graduação e de formação de professores, disponibilizará materiais online complementares para aulas de ciências e promoverá atividades de iniciação científica para alunos de ensino médio.

Diversos processos como metabolismo oxidativo, inflamações, exposição a agentes físicos como luz UV e radiação ionizante produzem intermediários reativos capazes de produzir danos em biomoléculas. O aumento dessas lesões tem sido relacionado com uma variedade de patologias incluindo envelhecimento e câncer. Nos últimos anos houve um grande avanço nas tecnologias disponíveis, principalmente espectrometria de massa, permitindo estudos quantitativos ultra-sensíveis de modificações em DNA, proteínas e outras biomoléculas. Tal avanço gerou um grande esforço de pesquisa voltado para a identificação dos mecanismos de formação, interação e consumo de intermediários reativos. O presente projeto visa estudar os mecanismos de lesão em biomoléculas promovidos por aldeídos reativos endógenos e exógenos utilizando tecnologias modernas e ultra-sensíveis em células e animais transgênicos modelo para esclerose lateral amiotrófica.Também serão conduzidos estudos em outros modelos de estresse redox como danos em biomoléculas promovidos por aldeídos exógenos gerados pela poluição urbana e fumaça de cigarro in vitro, em animais experimentais e em sangue e urina de humanos e em modelos de animais submetidos a desnutição protéico-energética. Diversas modificações em biomoléculas são freqüentemente formadas em tecidos humanos após exposição a aldeídos reativos, uma investigação sistemática dessas lesões é necessária para identificar qual lesão é a mais crítica em cada uma das situações estudadas. Para esses estudos iremos desenvolver metodologia para quantificar múltiplos adutos de DNA e de glutationa, uma das vias de detoxificação desses aldeídos, utilizando HPLC/MS/MS. Ressaltamos que dispomos de diversos padrões de nucleosídeos e glutationa modificados por aldeídos, caracterizados, nos últimos anos, pelo nosso grupo e por outros. A quantificação sistemática dessas lesões pode fornecer informações importantes sobre o papel fisiopatológico desses aldeídos assim como indicar possíveis

O estudo dos processos redox em Biomedicina possui excepcional capacidade para elucidar rotas bioquímicas que compõem mecanismos integrativos de sinalização celular e podem pavimentar o caminho para a identificação de significativos alvos terapêuticos para várias doenças. Uma área altamente multidisciplinar como esta tem, além disso, um potencial bastante atrativo para o desenvolvimento de abordagens científicas de vanguarda para investigação, tecnologia, inovação e educação em geral, de maneira particularmente relevante para a integração de cientistas brasileiros de diversas regiões do país. Neste contexto, avanços na investigação de processos redox podem desencadear o efeito multiplicativo estratégico de incrementar a pesquisa em demais áreas. Em conjunto, a organização do nosso Instituto Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação (INCTI) Redoxoma se baseia em justificativas estratégicas, logísticas, educacionais e científicas

Diversos estudos têm examinado o papel de mecanismos dependentes de processos redox em uma grande variedade de doenças de diferentes naturezas incluindo o câncer. Além disso, processos redox têm um papel essencial em mecanismos fisiológicos básicos envolvendo nutrição e desnutrição humanas e saúde ambiental. O estudo de mecanismos de lesão em biomoléculas é fundamental para a compreensão dos processos redox e no desenvolvimento de biomarcadores que permitam estudos em sistemas biológicos complexos, como por exemplo, doenças crônicas degenerativas. Dispor de biomarcadores sensíveis e com detecção precoce pode ter importância na implementação de estratégias preventivas em diversas patologias. O presente projeto visa estudar os mecanismos de lesão em biomoléculas promovidos por sistemas redox utilizando tecnologias modernas e ultra-sensíveis. Como modelo de doença neurodegenerativa, iremos investigar, em células e em animais experimentais, os mecanismos moleculares associados ao desenvolvimento da esclerose lateral amiotrófica. Os estudos do grupo sobre toxicidade de aldeídos endógenos e exógenos também serão continuados em modelos de poluição ambiental urbana. Desenvolver biomarcadores sensíveis é um dos focos principais do projeto.

O papel de eteno adutos em processos mutagênicos e carcinogênicos induzidos por agentes químicos ocupacionais ou presentes no ambiente tem sido amplamente investigado. Algumas dessas lesões acumulam-se no DNA após exposição crônica ao carcinógeno e levam à incorporação errada de bases após a replicação ou a transcrição. Verificamos recentemente que o trans, trans-2,4-decadienal, um dos produtos da peroxidação lipídica, é um agente alquilante versátil sendo capaz de gerar, após epoxidação, diversos adutos com o DNA. Esses adutos foram isolados e caracterizados após extensivas análises espectroscópicas. O presente projeto visa ampliar esses estudos, investigando os mecanismos de formação de adutos em DNA provenientes da reação de aldeídos de importância biológica. A caracterização da estrutura dos possíveis adutos e a determinação dos mecanismos de formação são de fundamental importância para o esclarecimento dos efeitos deletérios associados com essa classe de compostos. Através do uso de um método extremamente sensível baseado em HPLC interfaceado com espectrometria de massa em tandem com ionização por eletrospray, pretendemos detectar e quantificar os diferentes adutos em DNA de tecidos de animais experimentais expostos a compostos carcinogênicos exógenos ou a situações que induzam a formação endógena dessa classe de compostos.