Nadja Cristhina de Souza Pinto.

O custo humano e ambiental da poluição atmosférica antropogênica é enorme e, provavelmente, ainda subestimado. A mitigação dos efeitos ambientais e de saúde humana da poluição atmosférica depende, primariamente, de ações para reduzir a exposição, mas também do entendimento claro dos alvos biológicos e efeitos moleculares dos poluentes, para fundamentar estratégias de monitoramento, prevenção e proteção. Vários alvos celulares e mecanismos moleculares da ação tóxica dos componentes da poluição atmosférica já foram identificados e alguns são corriqueiramente utilizados como biomarcadores de exposição. Entretanto, a complexidade dos efeitos sistémicos da exposição sugere que outros alvos celulares possam ter papel relevante na toxicidade da poluição atmosférica. Mitocôndrias são organelas essenciais em células eucarióticas e disfunção mitocondrial é causalmente associada a inúmeras doenças humanas relevantes para saúde publica e ao envelhecimento. Apesar de seu papel central na homeostase celular pouco se sabe sobre os efeitos de componentes ambientais sobre a estabilidade estrutural e funcional da mitocôndria, além de existirem resultados controversos na literatura sobre esses efeitos. Neste contexto, este projeto propõe investigar o efeito de componentes da poluição atmosférica sobre a estabilidade genômica, função bioenergética e função sinalizadora da mitocôndria, utilizando componentes definidos e amostras ambientais de poluição atmosférica, com o objetivo de definir os alvos moleculares e principais agentes tóxicos. Os resultados obtidos neste estudo devem ampliar significativamente o entendimento da toxicidade da poluição ambiental e contribuir para estratégias de monitoramento e prevenção.

A resistência a terapia no câncer é gerada por poucas células que se comportam de forma diferente da maioria das células que são eliminadas pelas terapias tradicionais. Isto significa que para entender mecanismos de resistência é necessário investigar processos em células individuais vivas. Diversas abordagens permitem fazer isto utilizando células que expressam estavelmente proteínas fluorescentes, como indicadores de estados de ativação de vias de sinalização, processos celulares como dano e reparo no DNA, autofagia, apoptose, estresse de retículo, estágio do ciclo celular e senescência, entre outros. Os grupos de pesquisa proponentes deste projeto têm experiência em estudar estes processos em células tumorais, em grande parte utilizando média de populações celulares. Resultados anteriores dos nossos grupos indicaram que analisar mais que um processo em células únicas mostrou que relações inferidas por experimentos populacionais não são confirmadas em células individuais e que neste comportamento individual estão inferências biológicas importantes para compreender o processo de resistência.O objetivo geral deste projeto é construir linhagens celulares contendo marcadores fluorescentes de vias de sinalização e processos celulares importantes na sobrevivência de células tumorais à terapia. Estas células serão utilizadas pelos grupos proponentes e demais grupos de pesquisa interessados para estudar processos celulares em diversos tipos tumorais. A estratégia de ação é produzir células que expressem estavelmente os marcadores de interesse utilizando transdução lentiviral e retrotransposons. Combinações de três mar-cações diferentes serão produzidas em linhagens de glioma, câncer de mama, câncer de próstata e melanomas. Será produzido uma combinação de marcações fluorescentes para cada grupo de pesquisa e este grupo irá caracterizar este tipo de marcação. Considerando que a maioria dos quimioterápicos induzem danos ao DNA, os processos celulares estão focados em dano e reparo de DNA e suas consequências sobre a célula como autofagia, senescência, estresse de retículo, estresse mitocondrial e parada no ciclo celular, bem co-mo na transição epitélio-mesequimal. As investigações mecanisticas serão conduzidas por 5 grupos de SP e por 7 grupos do RS. Outros 3 grupos do RS darão apoio na detecção automática das células através de aprendizado de máquina, avaliação estatística dos resultados e modelagem das redes de sinalização que controlam estes processos. A produção das ferramentas permitirá a geração de um banco de plasmídeos caracterizados para utilizações em outras células e um banco de células estavelmente transformadas para o uso biotecnológico em diagnóstico e desenvolvimento de estratégias terapêuticas.

Mitocôndrias desempenham papeis fundamentais tanto no metabolismo energético quanto em sinalização em células eucarióticas. Essas organelas são responsáveis pela produção de ATP, e desempenham funções centrais na sinalização redox, homeostase de cálcio e sinalização apoptótica. Um aspecto particular da biologia mitocondrial é que essas organelas contêm um genoma próprio, independente do genoma nuclear. Em humanos, o genoma mitocondrial (mtDNA) contem 16.569 pares de bases e codifica 13 proteínas, 2 rRNAs e 22 tRNAs. A estabilidade do mtDNA é essencial para a integridade funcional da organela e da célula, e mutações nesse genoma estão associadas com várias doenças. No entanto, o genoma mitocondrial está exposto a vários agentes genotóxicos, incluindo espécies reativas de oxigênio geradas normalmente como subprodutos do transporte de elétrons durante a fosforilação oxidativa. De fato, o mtDNA acumula lesões de DNA em níveis maiores do que o genoma nuclear. Desta forma, o entendimento dos mecanismos envolvidos na manutenção da estabilidade genética e funcional do mtDNA é fundamental para a melhor compreensão de processos fisiológicos e/ou patológicos. Esse projeto é subdivido em 5 subprojetos que abordam desde aspectos moleculares dos mecanismos de manutenção da integridade do mtDNA até a relevância funcional desses em patologias humanas. Esses são: 1) estudo dos mecanismos moleculares de reparo de DNA em mitocôndrias de mamíferos; 2) estudo do papel de proteínas de replicação na estabilidade do mtDNA; 3) estudo do papel de Rad51 mitocondrial na linhagem germinativa feminina e na fertilidade; 4) estudo da heterogeneidade do mtDNA em carcinoma renal; e 5) investigação de defeitos na manutenção do mtDNA em pacientes com intolerância ao exercício. Os resultados obtidos aqui devem avançar significativamente o entendimento molecular dos mecanismos de manutenção da estabilidade genômica em mitocôndrias, bem como da participação de alterações nessas vias em processos patológicos, e assim podem contribuir para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas ou preventivas.

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 deste campo aumentou com respeito a estruturas, estrutura-função, métodos, patologia molecular e sub-celular 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 CEPID Redoxoma é promover colaborações integrativas, desenvolvimento sustentado e assistência a grupos emergentes. Nossa meta é realizar estudos que permitam o desenho e avaliação de novas estratégias antioxidantes de aplicabilidade clínica. Focalizaremos pontos críticos para superar limitações do conhecimento de processos redox: 1) Geração e controle de espécies reativas de oxigênio (ROS) em sistemas biológicos; 2) Reatividade química de ROS em ambientes biológicos e consequentes mudanças na estrutura e função de biomoléculas; 3) Mecanismos e redes envolvidos nos processos de sinalização redox relevantes para doenças humanas; 4) Aplicações diagnósticas e I terapêuticas de processos redox. As estratégias propostas permitirão, em âmbito nacional, um coerente esforço para estudar questões-chave que preencham lacunas relevantes na área. Tais esforços serão estratégicos para promover integração disciplinar e de Instituições do Brasil, resultando em avanços que tenham impacto científico, educacional, ambiental e socioeconômico.

O Laboratório Integrado de Química (LABIQ) visa a aperfeiçoar as aulas experimentais de química, valorizando as etapas de preparação para o experimento e tratamento dos dados. A proposta integra o programa INOVALAB da Pró-reitoria de Graduação USP e fundamenta-se na necessidade de contemplar diretamente habilidades científicas nas aulas práticas, superando a abordagem tradicional que é fortemente centrada na manipulação apenas. Para tanto, são explorados modos assíncronos de ensino baseados nas novas tecnologias da informação e do conhecimento. O LABIQ conta com uma plataforma tecnológica que permite o desenvolvimento e disponibilização de conteúdo interativo de duas naturezas: exploradores interativos de conteúdos e conteúdos fundamentais. Os exploradores são artigos científicos anotados os quais remetem os estudantes aos conteúdos fundamentais, cumprindo a dupla função de guiá-los em seu percurso no conhecimento e introduzí-los a leitura do texto científico. Os conteúdos fundamentais contemplam os princípios físico-químicos das técnicas experimentais, bem como a descrição das mesmas através de material multimídia interativo. O LABIQ prevê em sua gênese a criação de ferramentas de compartilhamento de conteúdo, de modo que os conteúdos desenvolvidos sejam oferecidos à sociedade. A proposta da plataforma tecnológia é atrelada a um repertório de experimentos de caráter interdisciplinar, de modo a aproximar o contexto formativo dos estudantes com o estado contemporâneo da pesquisa científica, superando-se o conceito disciplinar compartimentalizado.

Alterações no metabolismo energético, transporte iônico, balanço redox e metabolismo de DNA em mitocôndrias estão associadas a vários processos patológicos e fisiológicos, incluindo envelhecimento, obesidade, infarto cardíaco e intoxicação por contaminantes ambientais. O objetivo geral deste projeto é analisar o papel de alterações de transporte de íons, metabolismo energético, de DNA mitocondrial e espécies reativas de oxigênio mitocondriais nestas condições fisiopatológicas. Como conseqüência do melhor entendimento do papel mitocondrial nestes processos, esperamos poder propor intervenções dirigidas para controlar esses efeitos mitocondriais e celulares indesejados em processos patológicos de grande importância em saúde humana.

O manganês (Mn) é essencial para seres vivos, desempenhando um papel importante na função do sistema nervoso, mineralização dos ossos, no metabolismo energético e de proteínas, regulação metabólica e proteção celular. Entretanto, a exposição crônica a este metal, principalmente durante estágios embrionários ou pós-natais, pode induzir diversos eventos tóxicos, onde o sistema nervoso central é o alvo principal. Alta exposição ao manganês tem sido associada a doenças tais como Alzheimer?s, esclerose lateral amiotrófica, Parkinson?s, esquizofrenia, e autismo. Algumas dessas doenças aumentam com o envelhecimento e conseqüentemente o custo dos programas de saúde pública tem aumentado também. Numerosas hipóteses têm sido levantadas para explicar a atividade neurotóxica do manganês, e um papel central para alterações em função mitocondrial e metabolismo energético foram propostos. Entretanto, os dados experimentais existentes neste momento para suportar essa hipótese ainda são escassos, assim como o papel da especiação do Mn como determinante da sua toxicidade mitocondrial e da sua neurotoxicidade permanecem sem serem resolvidos satisfatoriamente. Desta forma, nós propomos que a exposição crônica para as diferentes espécies químicas do manganês pode induzir alterações no genoma mitocondrial, levando ao desregulamento do metabolismo energético, seguido de estresse oxidativo e conseqüentemente eventos apoptóticos e/ou necróticos. Por essa razão, propomos estudar o efeito das varias espécies biodisponiveis de manganês sobre a integridade mitocondrial, usando enfoques bioquímicos e de toxicogenomica. Os dados gerados por este projeto devem melhorar o conhecimento sobre os mecanismos da toxicidade do manganês e possibilitaram o emprego de melhores alternativas terapêuticas para a intoxicação com manganês.

O INCT Redoxoma consiste em uma rede envolvendo aproximadamente 200 pesquisadores organizados em 25 grupos de pesquisa brasileiros. Este grupo de pesquisadores é financiado pelo Programa Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia do Ministério da Ciência e Tecnologia, coordenado pelo Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico (CNPq). Nosso objetivo é contribuir para o desenvolvimento de novos biomarcadores e estratégias antioxidantes para otimizar a monitoração e controle de processos biológicos mediados por radicais livres. Para atingir este objetivo, o INCT Redoxoma pretende aumentar nosso conhecimento sobre processos redox, atuando dentro de quatro frentes específicas: 
Estudar a geração e controle de oxidantes em sistemas biológicos. 
Estudar a reatividade química dessas espécies e consequências sobre a estrutura e função de biomoléculas. 
Estudar mecanismos e redes de sinalização redox. 
Desvendar aplicações diagnósticas e terapêuticas de processos redox.

Devido à sua localização na membrana mitocondrial interna, sítio de geração de grandes quantidades de espécies reativas de oxigênio, o DNA mitocondrial (mtDNA) é particularmente susceptível ao acúmulo de lesões oxidativas, que podem ser mutagênicas. Mutações no mtDNA podem ter conseqüências funcionais e causam várias doenças humanas. Apesar de recentes avanços no nosso conhecimento dos mecanismos de reparo e manutenção de estabilidade genética em mitocôndrias de mamíferos, ainda sabemos pouco sobre como as células respondem a lesões no mtDNA, e quais as conseqüências funcionais do acúmulo de lesões. Esse projeto propõe investigar especificamente as respostas de células de mamíferos em cultura ao acúmulo de lesões oxidativas no mtDNA. Nosso interesse é determinar qual a ?carga máxima? de lesões oxidativas que são toleradas pelas mitocôndrias, e quais mecanismos de resposta a lesões no DNA são ativados preferencialmente após danos nesse genoma. Estudos recentes têm abordado a questão da relativa participação de danos no mtDNA para o processo de morte celular. Entretanto, a interpretação dos resultados publicados é complicada pelo fato de que a maioria dos agentes utilizados causava lesões nos dois genomas. Os experimentos propostos aqui utilizam um composto foro-reativo (azul de metileno), que em células vivas se acumula seletivamente em mitocôndrias. A comparação das respostas obtidas com esse modelo àquelas obtidas quando as células são expostas a oxidantes que atacam ambos os genomas permitirá separar as respostas que são exclusivas de lesões no mtDNA, e também identificar se lesões no DNA mitocondrial são necessárias e/ou suficientes para a ativação de programas de morte celular, como apoptose.