Linha de Pesquisa: Biotecnologia Molecular e Proteínas Recombinantes

A descoberta de moléculas terapêuticas a partir de fontes naturais enfrenta um desafio histórico: a dificuldade de obter compostos em quantidades suficientes diretamente dos animais. Nossa linha de pesquisa supera essa limitação utilizando o sequenciamento genético para mapear a diversidade de proteínas presentes em serpentes, aranhas, lacraias e outros artrópodes.

Através da biologia molecular, clonamos e expressamos esses genes em sistemas heterólogos (como bactérias, leveduras e células de mamíferos), permitindo a produção em larga escala para estudos de estrutura e função. Esta abordagem tem viabilizado avanços estratégicos, como:

• Produção de Imunógenos: Otimização da fabricação de antissoros.
• Terapias Antitumorais: Exploração do sinergismo entre toxinas para potencializar a ação contra o câncer.
• Inovação Biotecnológica: Desenvolvimento de biomarcadores e melhoria de proteases.

Estes projetos, financiados pela FAPESP, consolidam uma rede de colaboração nacional e internacional, promovendo a formação de mestres e doutores e a publicação de pesquisas de alto impacto na área.

Minha linha de pesquisa dedica-se à exploração do potencial biotecnológico da fauna silvestre, utilizando técnicas avançadas de sequenciamento para o isolamento de genes de animais como peixes, aranhas, serpentes, lacraias e outros artrópodes. O objetivo central é a clonagem e expressão desses genes em sistemas heterólogos, incluindo bactérias, leveduras e células de mamíferos,  para a produção de proteínas recombinantes que servem de base para estudos de estrutura, função e atividade biológica. Essas moléculas são fundamentais tanto para a compreensão dos mecanismos de envenenamento quanto para o desenvolvimento de imunógenos voltados à produção de antissoros mais eficazes e com maior capacidade de neutralização. Além da expressão de toxinas nativas, foco no desenvolvimento de proteínas quiméricas através do fusionamento de diferentes moléculas, criando toxinas híbridas com propriedades sinérgicas não encontradas na natureza. Exemplos de sucesso dessa abordagem incluem a criação de uma molécula híbrida baseada nas principais toxinas da aranha Loxosceles gaucho (fosfolipase e metaloproteinase) para a produção de um imunógeno polivalente, e a fusão de uma desintegrina de serpente com uma fosfolipase de aranha para potencializar efeitos antitumorais, utilizando a desintegrina como um vetor para direcionar a toxina a células que superexpressam integrinas. Recentemente, expandimos essas aplicações para ferramentas laboratoriais com a construção de uma protease híbrida bifuncional (TEV-Ulp1), que permite a remoção versátil de diversos tags de fusão, otimizando significativamente os processos de purificação de proteínas de interesse na pesquisa científica e industrial.

1. Programa de Pós-Graduação em Toxinologia – Instituto Butantan
2. Programa de Pós-Graduação Interunidades em Biotecnologia USP/IB/IPT

1.  De Lucca Caetano LH, Nishiyama-Jr MY, de Carvalho Lins Fernandes Távora B, de Oliveira UC, de Loiola Meirelles Junqueira-de-Azevedo I, Faquim-Mauro EL, Magalhães GS*. Recombinant Production and Characterization of a New Toxin from Cryptops iheringi Centipede Venom Revealed by Proteome and Transcriptome Analysis. Toxins (Basel). 2021 Dec 2;13(12):858.
2.  Siqueira, Raquel A.G.B.; Calabria, Paula A.L.; Caporrino, Maria C.; Tavora, Bianca C.L.F. Barbaro, Katia C.; Faquim-Mauro, Eliana L.; Della-Casa, Maisa S.; Magalhães, Geraldo S*. When spider and snake get along: Fusion of a snake disintegrin with a spider phospholipase D to explore their synergistic effects on a tumor cell. Toxicon , v. 168, p. 40-48, 2019.
3.  Calabria PAL, Shimokava-Falcao LHAL, Colombini M, Moura-da-Silva AM, Barbaro KC, Faquim-Mauro EL, Magalhaes GS*. Design and Production of a Recombinant Hybrid Toxin toRaise Protective Antibodies Against Loxosceles Spider Venom. Toxins (Basel). 2019 Feb 12;11(2). Fukuda DA, Caporrino MC, Barbaro KC, Della-Casa MS, Faquim-Mauro EL, Magalhaes GS*. Recombinant Phospholipase D from Loxosceles gaucho Binds to Platelets and PromotesPhosphatidylserine Exposure. Toxins (Basel). 2017; 13;9(6).
4. Shimokawa-Falcão LH, Caporrino MC, Barbaro KC, Della-Casa MS, Magalhães GS*. Toxin Fused with SUMO Tag: A New Expression Vector Strategy to Obtain Recombinant Venom Toxins with Easy Tag Removal inside the Bacteria. Toxins (Basel). 2017; 27;9(3).
5. Fukuda, Daniel; Caporrino, Maria; Barbaro, Katia; Della-Casa, Maisa; Faquim-Mauro, Eliana; Magalhaes, Geraldo. Recombinant Phospholipase D from Loxosceles gaucho Binds to Platelets and Promotes Phosphatidylserine Exposure. Toxins, v. 9, p. 191, 2017.

Atuais

Em andamento

1- Auxílio regular- (FAPESP 2025/0441-8) - Coordenador, “Desenvolvimento e Caracterização de uma Proteína Quimérica Recombinante com Atividade Anticoagulante e Antiplaquetária” ; Vigência: 11/2025 a 10/2028.

2- Temático-(FAPESP 2021/11944-6) - pesquisador principal, “Contínuo aprimoramento de vacinas: Centro para Vigilância Viral e Avaliação Sorológica (CeVIVAS)” -Vigência: 06 /2022 a 05/2027.

Projetos concluídos

1. Auxílio regular- FAPESP -(2011/23590-2) -  Coordenador 

Expressão e caracterização de uma esfingomielinase D do veneno da aranha Loxosceles gaucho e de seus de peptídeos gerados por ação de MMPs-Vigência: 03/2012 a 02/2014.

2. Auxílio regular- FAPESP -( 2014/23274-1) -  Coordenador 

Obtenção de imunógeno hibrido recombinante para produção de anticorpos neutralizantes contra o veneno loxoscélico-Vigência: 02/2015 a 02/2017.

3. Auxílio regular- FAPESP -( 20/08863-1) -  Coordenador 

Expressão e avaliação biológica de proteínas recombinantes da glândula salivar de Simulium pertinax que agem no sistema hemostático-Vigência: 07/2021 a 06/2023.

• 1° lugar no PRÊMIO JOVEM CIENTISTA NA CATEGORIA DE MESTRADO, após apresentação pública oral do trabalho “Biotechnological potential of the Ulp1_TEV protease: a versatile tool for fusion tag removal” na XXIV Reunião Científica Anual do Instituto Butantan realizada em São Paulo, Brasil, de 3 a 5 de dezembro de 202.5
• Menção Honrosa PRÊMIO JOVEM CIENTISTA NA CATEGORIA DE DOUTORADO, na apresentação pública oral do trabalho “Design and production of a recombinant hybrid toxin to raise protective antibodies against Loxosceles spider venom”, na 21° Reunião Científica Anual do Instituto Butantan Dez/2019. Doutoranda: Paula Andreia Lucas Calabria.
• 2° lugar no PRÊMIO BIOZEUS DE INOVAÇÃO PARA O MERCADO, na categoria mestrado na apresentação do poster: ‘Expression of new phospholipase D from Loxosceles gaúcho spider and evaluation of its biological activities’. na XXXI Reunião Anual da Federação de Sociedades de Biologia Experimental – FeSBE -Foz do Iguaçu-PR- agosto/2016. Mestranda: Lhiri Hanna Alves De Lucca