O Laboratório de Bioquímica estuda as proteínas e peptídeos envolvidos em processos celulares e fisiológicos e componentes de secreções, venenos e peçonhas animais para a compreensão de seus papéis biológicos, funcionamento molecular e aplicabilidade em saúde por meio de múltiplas técnicas de bioquímica, biologia molecular e ômicas.
Esse tipo de pesquisa compreende desde o estudo do sistema Ubiquitina-proteassomo e seu papel na homeostase celular e no envelhecimento, proteotoxicidade e neurodegeneração, isolamento e caracterização de enzimas, proteínas e peptídeos em diversas secreções animais e a identificação de reguladores enzimáticos e mecanismos de catálise enzimática, até a identificação por espectrometria de massas/proteômica dos componentes das secreções de diversos grupos animais, bem como sua identificação gênica.
Atualmente, o Laboratório de Bioquímica conta com seis pesquisadores envolvidos nas seguintes temáticas:
O grupo tem realizado, ao longo dos últimos 22 anos, a identificação e caracterização de moléculas com potencial aplicação biotecnológica no sistema digestório de aracnídeos, como aranhas de diferentes espécies, carrapatos, escorpiões e opiliões. O sistema digestório destes aracnídeos é de extremo interesse por serem animais que apresentam uma ampla ingestão de alimento e um rápido processamento, indicando a presença de enzimas de alta eficiência. Além disso, aranhas e escorpiões são importantes predadores de insetos e, portanto, uma potencial fonte de moléculas inseticidas. A associação de técnicas bioquímicas, transcriptômicas e proteômicas permitiram a identificação de duas enzimas e inibidores que estão em fase de prova de conceito de aplicação como potenciais inseticidas/fungicidas, anti-tumorigênico e cosmecêutico, além da compreensão evolutiva, das comparações com os venenos e compreensão da fisiologia da digestão em Arachnida.
Pesquisadora envolvida:
• Adriana Rios Lopes
A pesquisa concentra-se no desenvolvimento de ferramentas biotecnológicas a partir de moléculas naturais, como venenos e peçonhas, com aplicações na indústria farmacêutica e em ciências aplicada e básica. Por meio de ensaios biomonitorados, principalmente em modelos do sistema nervoso central, são selecionadas pequenas moléculas orgânicas e peptídeos com ação neuroprotetora para isolá-los com técnicas cromatográficas e identificação por espectrometria de massas. Essas análises contribuem para o estudo da plasticidade neuronal, neurotrofismo, oferecendo insights para intervenções terapêuticas potenciais em lesões e doenças do sistema nervoso.
Pesquisador envolvido:
• Emídio Beraldo Neto
As linhas de pesquisa desenvolvidas relacionam-se ao estudo de componentes de baixa massa presentes em venenos e secreções, especialmente os peptídeos bioativos. São objeto de estudo a sua obtenção, relação-estrutura e função, bem como a identificação de suas atividades em sistemas fisiológicos, particularmente no sistema imune, sistema cardiovascular e sistema nervoso central, por meio de abordagens in vitro e in vivo. Também são realizados estudos analíticos relacionados à participação de aminoácidos em diversos ambientes, sejam como mediadores do SNC mas também como componentes de misturas complexas como meios de cultura utilizados em ambientes de produção.
Pesquisador envolvido:
• Ivo Lebrun
A linha de pesquisa concentra-se na intersecção entre a Toxinologia Aplicada e a Biologia Celular e Molecular, com ênfase no papel da proteostase celular e da epigenética em patologias como o câncer e doenças cardiovasculares. O objetivo é explorar como toxinas isoladas de venenos animais e compostos bioativos interagem com sistemas biológicos, atuando na modulação da hemostasia e como potenciais agentes antitumorais.
Atualmente, a linha de pesquisa foca no estudo dos mecanismos de regulação da proteostase via Autofagia Mediada por Chaperonas (CMA) e das modificações epigenéticas associadas à oncogênese. O objetivo central é investigar vias de sinalização celular e interações moleculares (proteína-proteína e proteína-ligante) para identificar novos alvos terapêuticos e desenvolver soluções biotecnológicas para doenças relacionadas ao desequilíbrio proteostático. Os projetos atuais utilizam abordagens multiômicas, bioinformática, ensaios funcionais e análises estruturais para desvendar as bases moleculares e biofísicas da interação entre chaperonas, co-chaperonas e substratos proteicos envolvidos com a CMA, no contexto do Carcinoma Epidermoide de Boca (CEB).
Pesquisadora responsável:
Nos últimos 20 anos, esta linha de pesquisa investiga a degradação proteica pelo sistema ubiquitina-proteassomo (UPS) com ênfase na modulação redox da unidade catalítica do proteassomo. São utilizados como modelo de estudo diversas linhagens da levedura Saccharomyces cerevisiae, que apresentam mutações sítio-específicas do proteassomo. As diferenças fenotípicas dessas linhagens nos permitiram estabelecer modelos para o estudo de envelhecimento celular vinculado à proteotoxicidade, que por sua vez tem paralelo com os processos de neurodegeneração. Esses estudos centram-se nos aspectos bioquímicos da interação do UPS na regulação celular que afeta a longevidade.
Pesquisadora envolvida:
• Marilene Demasi
A linha de pesquisa envolve principalmente a análise genética de fenômenos naturais de interesse para saúde pública. Usando metodologias de biologia molecular, sequenciamento genético em larga escala e bioinformática, as pesquisas buscam identificar e caracterizar genes e genomas de interesse para esclarecer fenômenos como a evolução e adaptação de microrganismos patogênicos (vírus com potencial epidêmico/pandêmico, bactérias e protozoários) e de venenos de animais peçonhentos.
Pesquisador envolvido:
• Vincent Viala
Adrian Hand
Técnico de apoio à pesquisa científica e tecnológica
Ana Caroline de Freitas
Técnica de laboratório
Carlos Alberto Santana
Agente de apoio à pesquisa científica e tecnológica
Ivan Novaski Avino
Técnico de apoio
João Conceição de Moraes
Auxiliar de serviços gerais
Oscar Bento da Silva Neto
Técnico de laboratório
• Purificação de proteínas e enzimas
• Isolamento de peptídeos
• Atividade enzimática e proteassomo
• Cultura de Saccharomyces cerevisiae
• Cinética enzimática
• Expressão recombinante
• Análise genômica
• Espectrometria de massas
• Análise proteômica
• Análise transcriptômica
• Termociclador Real Time PCR
• Leitoras de placa
• HPLC
• Akta
• Sequenciador genético MinION da Oxford Nanopore Technologies
• Termocicladores para PCR
• Eletroforese em gel de agarose
O laboratório multiusuário é um espaço dedicado à pesquisa e análise dos mais diversos materiais biológicos. O parque de equipamentos é fruto de projetos FINEP, FAPESP e CNPq e há uma variedade de instrumentos, tais como cromatógrafos líquidos, espectrômetros de massa e ressonância nuclear magnética.
Estes equipamentos* integram o Centro de Genômica e Proteômica do Instituto Butantan e o Laboratório Institucional de Espectrometria de Massas, e estão cadastrados na plataforma nacional de infraestrutura em pesquisa do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI).
A regulamentação de uso e demais normas, procedimentos e informações estão publicadas nos seguintes locais:
https://butantan.gov.br/pesquisa/equipamentos-multiusuarios
https://pnipe.mcti.gov.br/laboratory/77
• Eletroforese em gel de poliacrilamida
• Centrífugas refrigeradas
• Extratora automatizada de DNA/RNA
• Espectrômetro de massas IT-TOF (LC-MS/MS)
• Espectrômetro de massas MALDI-TOF/TOF
• HPLC analítico e semi preparativo
• Espectrômetro de ressonância magnética nuclear 60 MHz