Neurotoxinas

No Laboratório de Neurotoxinas, uma estrutura de pesquisa do InsCer e da ESMED da PUCRS, realizamos estudos com neurotoxinas naturais de natureza peptídica, abundantes nos venenos de artrópodes e répteis, e produzidas por bactérias, plantas e fungos. Compreender as propriedades físico-químicas de neurotoxinas, e como atuam a nível celular e molecular nas células alvo, requer uma abordagem multidisciplinar, nas interfaces da química de macromoléculas, como as proteínas e ácidos nucleicos.  Desvendar a estrutura e o mecanismo de ação destas moléculas é fundamental no combate aos seus efeitos tóxicos, e pode fornecer bases para o desenho de fármacos (drug design). Estas toxinas também podem servir como ferramentas moleculares para o entendimento da fisiologia normal dos organismos afetados.

Coordenador

EQUIPE

  • Augusto Frantz Uberti –  pos-doc em Medicina e Ciências da Saúde, ESMED
  • Carlos Gabriel Moreira de Almeida – doutorando PPG Medicina e Ciências da Saúde
  • Matheus Vinicius Coste Grahl –  doutorando PPG Medicina e Ciências da Saúde
  • Carlo Frederico Moro –  doutorando PPG Medicina e Ciências da Saúde
  • Natália Callai da Silva   – mestranda PPG Medicina e Ciências da Saúde
  • Paula Bacaicoa Caruso –  mestrando PPG Biologia Celular e Molecular, ECSVA
  • Kiyo Costa Higuchi – mestranda PPG Tecnologia e Engenharia de Materiais, EP
  • Evelin Meirelles – IC, aluna de C. Biológicas, ECSVA
  • Bianca Avaline – IC, aluna de C. Biológicas, ECSVA

LINHAS DE PESQUISA

Nossa principal linha de pesquisa investiga os efeitos neurotóxicos de ureases, metaloenzimas que catalisam a hidrólise da uréia à amônia e dióxido de carbono, utilizando como modelos ensaios in vivo com insetos e roedores e in vitro, com culturas de células de diversas origens, e membranas artificiais. Ureases são proteínas altamente conservadas, produzidas por plantas, fungos e bactérias. Estudando ureses de plantas e de algumas bactérias, descobrimos que estas são potentes neurotoxinas, atuando através de mecanismos independentes da atividade enzimática, e que requerem a produção de eicosanoides, indução de exocitose e inserção das moléculas em membranas celulares, formando e/ou alterando canais iônicos. As ureases microbianas, importantes para a sobrevivência dos microrganismos nos seus hospedeiros, também possuem propriedades não enzimáticas, que até então foram pouco exploradas quanto à relevância destas para a virulência de fungos e bactérias patogênicas. Em especial, pesquisamos a urease da Helicobacter pylori, bactéria que causa câncer gástrico, e que está relacionada com a doença de Alzheimer.  Estudamos também a urease de Proteus mirabilis, uma bactéria causadora de infecção urinária e meningite, e que pode estar envolvida na doença de Parkinson.

PRINCIPAIS PROJETOS

Multifuncionalidade de ureases: fator de virulência de microrganismos e papel na defesa de plantas

Caracterização das propriedades neurotóxica e pro-inflamatória da urease de Proteus mirabilis: potenciais contribuições para patologias humanas

Urease de Helicobacter pylori e hiperfosforilação da proteína tau – implicações para taupatias

Envolvimento de eicosanoides na neuroinflamação, neurotoxicidade e na neurodegeneração

Inibidores de atividades não enzimáticas de ureases – estudos in silico e in vitro com potenciais peptídeos inibidores de ureases

PRINCIPAIS ARTIGOS PUBLICADOS

Souza et al., 2019, Helicobacter pylori urease induces pro-inflammatory effects and differentiation of human endothelial cells: Cellular and molecular mechanism. Helicobacter Mar25, e12573, https://doi.org/10.1111/hel.12573

Santos et al., 2019, Jaburetox, a natural insecticide derived from Jack Bean Urease, activates voltage-gated sodium channels to modulate insect behavior, Pesticide Biochemistry Physiology 153, 67-76, https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2018.11.003

Martinelli et al., 2019. Modulation of disordered proteins with a focus on neurodegenerative diseases and other pathologies. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20(6), e1322. http://doi.org/10.3390/ijms20061322

Carrazoni et al., 2018. Jack bean urease modulates neurotransmitter release at insect neuromuscular junctions. Pesticide Biochemistry and Physiology, v.146, p.63 – 70, 2018. https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2018.02.009

Kappaun et al., 2018. Ureases: Historical aspects, catalytic, and non-catalytic properties – A review.. Journal of Advanced Research. , v. 13, p.3 – 17, 2018.. https://doi.org/10.1016/j.jare.2018.05.010

Olivera-Severo et al., 2017. A New Role for Helicobacter pylori Urease: Contributions to Angiogenesis. Frontiers in Microbiology. , v.8, e1883 – , 2017. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01883

Scopel-Guerra et al., 2017. The impact of Helicobacter pylori urease upon platelets and consequent contributions to inflammation. Frontiers in Microbiology, v.8, e2447, 2017. http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2017.02447

Broll et al., 2017. Structural analysis of the interaction between Jaburetox, an intrinsically disordered protein, and membrane models. Colloids and Surfaces B-Biointerfaces. , v.159, p.849 – 860, 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfb.2017.08.053

Carrazoni et al., 2016. Central and peripheral neurotoxicity induced by the Jack Bean Urease (JBU) in Nauphoeta cinerea cockroaches. . Toxicology (Amsterdam), v.368-369, p.162 – 171, 2016. http://dx.doi.org/10.1016/j.tox.2016.09.007

Micheletto et al., 2016 Interaction of jack bean (Canavalia ensiformis) urease and a derived peptide with lipid vesicles. Colloids and Surface B: Biointerfaces 145: 576-585. http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfb.2016.05.063

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