Desenvolvimentos recentes em genômica abriram oportunidades sem precedentes para estudar a interface entre ecologia, evolução e genética, e tornou possível entender as adaptações dos organismos em detalhes. Usamos populações naturais do organismo modelo Drosophila melanogaster e espécies próximas e combinamos tecnologias de sequenciamento de próxima geração integradas com estudos de laboratório e de campo para entender seleção natural e as adaptações. O principal objetivo deste projeto é consolidar meu grupo de pesquisa em ecologia genômica de insetos. Expandiremos nossos estudos sobre adaptações climáticas e adaptações às interações ecológicas. Primeiro, usaremos amostras históricas para estudar, no genoma completo, a estabilidade de longo prazo de clinas, a resposta ao aquecimento global e a importância relativa da seleção natural versus miscigenação. Segundo, usaremos uma abordagem altamente integrativa para estudar a variação clinal em populações sul-americanas de D. melanogaster. Terceiro, desenvolveremos um painel de mapeamento com alto poder estatístico e resolução fina para dissecar a arquitetura genética da adaptação ao clima. Quarto, usaremos uma abordagem integrativa para estudar a adaptação ao clima em espécies de drosofilídeos neotropicais coletados na Mata Atlântica e no Cerrado. Finalmente, testaremos outros fatores, além da adaptação ao clima, que afetam a interação entre as espécies de drosofilídeos neotropicais e o endossimbionte Wolbachia, incluindo proteção contra vírus, incompatibilidade citoplasmática e origens filogenéticas. Treinaremos pós-doutorandos, pós-graduandos e alunos de graduação em um tema moderno, consolidaremos uma rede de nove pesquisadores associados de oito universidades em quatro países diferentes e abordaremos questões de amplo interesse que resultarão em publicações com alto potencial de impacto. (AU)

A alta taxa de gestações não planejadas (quase 50%) contribui para o crescimento desordenado da população mundial e gera consequências socioeconômicas e de saúde graves para as mulheres e suas famílias. Esse cenário reforça a necessidade de novos métodos contraceptivos, especialmente os masculinos, atualmente limitados ao preservativo e vasectomia. Proteínas que regulam a função do espermatozoide emergem como alvos promissores para estratégias farmacológicas inovadoras para contracepção masculina. A proteína espermática EPPIN se enquadra nesse perfil. A EPPIN atua como um sítio de ancoragem para a proteína do plasma seminal SEMG1 no espermatozoide humano, promovendo inibição transitória da sua motilidade após a ejaculação. Descobertas de compostos ligantes da EPPIN inibiram a motilidade espermática estimularam pesquisas para o desenvolvimento de fármacos espermostáticos radicalmente inovadores. Demonstramos que a EPPIN no espermatozoide de camundongos se liga à SVS2, proteína do plasma seminal murino ortóloga à SEMG1 humana, indicando que a EPPIN é funcionalmente conservada entre humanos e camundongos. De fato, a SEMG1 humana e a SVS2 murina atuam como fatores endógenos do plasma seminal responsáveis pela inibição da motilidade do espermatozoide e de outros eventos associados à capacitação (p.ex., hiperativação e reação acrossômica), além de serem essenciais para a sobrevivência do gameta masculino no útero. Nossos resultados confirmaram que o camundongo é um modelo experimental atraente para estudos translacionais sobre os papéis da EPPIN na fertilidade masculina in vivo. Neste projeto, nosso objetivo é desvendar os mecanismos moleculares pelos quais a EPPIN controla a função espermática, a relevância de sua interação com proteínas do plasma seminal nesses eventos em modelos experimentais murinos, além de prospectar novos ligantes peptídicos da EPPIN com atividade espermostática. Realizaremos ensaios de interação proteína-proteína para determinar as sequências de aminoácidos da EPPIN e SVS2 cruciais para sua interação. Para testar a hipótese de que a interação EPPIN/SVS2 é um evento chave para a regulação da função espermática, utilizaremos ensaios funcionais, moleculares e de imagem de célula única para avaliar se a sequência da SVS2 responsável pela sua interação com a EPPIN inibe parâmetros funcionais e moleculares associados à fertilidade do espermatozoide murino. Determinaremos a importância da Eppin na fertilidade masculina in vivo, gerando camundongos knock-out para o gene Eppin pela tecnologia CRISPR/Cas9. Realizaremos o desenho racional de novos ligantes peptídicos da EPPIN e testaremos sua atividade sobre a motilidade de espermatozoides humanos e murinos. Esta proposta estabelece uma rede multidisciplinar de cientistas do Brasil, Argentina, Portugal e Reino Unido para gerar novos conhecimentos sobre a EPPIN como um alvo farmacológico para a contracepção masculina, fornecendo bases sólidas para a inovação em Farmacologia da Reprodução. (AU)

Biofilmes são ubíquos e essenciais para muitos processos naturais, industriais e doenças. A cárie resulta da disbiose oriunda do metabolismo de carboidratos da dieta por microrganismos no biofilme. Os carboidratos são substrato para produção de componentes da matriz extracelular e ácidos orgânicos. Esses ácidos são retidos dentro do biofilme e na interface biofilme/dente pela matriz, e, com o tempo, desmineralizam as superfícies e levam à perda de estruturas dentárias, o que prejudica a saúde oral e sistêmica. Os principais componentes da matriz são exopolissacarídeos insolúveis e solúveis, DNA e ácidos lipoteicóicos extracelulares. A associação deles restringe a difusão de substâncias para dentro e fora do biofilme e torna o biofilme resistente. O objetivo geral é desvendar a biologia da matriz para a construção articulada de biofilme cariogênico e desenvolver estratégias para o seu controle. Assim, é proposto: 1) determinar como a remodelagem da parede celular e da membrana citoplasmática de Streptococcus mutans (espécie modelo produtora de matriz) afeta a interconexão dos componentes da matriz e a sua configuração (criação de micronichos); 2) avaliar como espécies não produtoras de matriz são beneficiadas pela matriz produzida por S. mutans e como a produção localizada de álcali por colonizadores iniciais interfere na matriz; 3) investigar a contribuição de espécies (além de S. mutans) na construção da matriz durante o desenvolvimento de biofilmes in situ, pois tais espécies (vias metabólicas) podem ser alvos para o controle da disbiose; 4) examinar a eficácia de fármacos associados ou não à nanotecnologia na prevenção de cárie in vivo, via avaliação da microbiota, da matriz (matrixoma), de aspectos associados à resistência e tolerância aos antimicrobianos (resistoma) e da desmineralização. (AU)

Os colorantes têm sido empregados por séculos para realçar ou restaurar a aparência original de diferentes produtos e garantir sua uniformidade. O mercado mundial de colorantes é constituído pelos colorantes artificiais e naturais, sendo que a crescente preocupação do consumidor com a saúde tem elevado o mercado dos naturais em diversos segmentos industriais. Assim, a produção de colorantes naturais produzidos por microrganismos tem sido profundamente estudada. Estes compostos além de apresentarem capacidade de aumentar a comercialização dos produtos, são vantajosos por poderem apresentar atividades biológicas como ação antioxidante e atividade antimicrobiana. Assim, este projeto tem como objetivo desenvolver uma biorefinaria de colorantes microbianos de acordo com os princípios de bioeconomia circular, e será dividido em 2 sub-projetos: 1) produção de colorantes azafilona por Talaromyces amestolkiae e 2) produção de astaxantina por Phaffia rhodozyma. Em ambos os processos, serão valorizados resíduos agroindustriais, nomeadamente, resíduo cítrico, bagaço e palha de cana de açúcar, através da hidrólise de seus polissacarídeos, os quais serão empregados como fonte de carbono na etapa de cultivo submerso em biorreator tanque agitado. Posteriormente, será estuda a extração dos colorantes empregando plataformas de extração líquido-líquido utilizando biosolventes, de forma a garantir um processo ecologicamente correto e ambientalmente sustentável. O aumento de escala do processo será realizado para a melhor condição de extração empregando cromatografia de partição centrifuga. Será estudada a toxicidade dos colorantes azafilonas e sua aplicação em hidrogel e matriz têxtil. Como etapa final do projeto, será realizada a integração de cada plataforma, combinando as etapas principais de upstream e downstream visando maximizar o rendimento dos colorantes-alvo. Para avaliar a sustentabilidade da plataforma tecnológica desenvolvida serão realizadas análises tecno-econômicas e de ciclo de vida. Neste contexto, a presente proposta pretende desenvolver uma abordagem holística e integrativa de engenharia química e biológica para a produção microbiana de colorantes, com vista ao desenvolvimento de processos econômicos e ambientalmente sustentáveis, dando origem a benefícios ambientais e sociais através do acesso a produtos naturais e saudáveis. (AU)

O Brasil é o terceiro País no mundo em termos de total de toneladas de pesticidas utilizadas por ano, sendo amplamente utilizados pela agricultura para o controle de pragas. Porém, desde que pesticidas são tóxicos para a vida é inevitável a toxicidade para humanos. Devido ao intenso uso dessas substâncias, contaminação dos ecossistemas ocorrem. No Brasil, pelo menos 27 pesticidas são encontrados na água potável. O Ministério da Saúde (MS) criou concentrações limites, consideradas não tóxicas, que podem ser encontradas na água. Todavia, na literatura, não existe um estudo sistemático sobre a toxidade desses compostos sobre os órgãos, incluindo o coração e sistema nervoso, nas concentrações consideradas seguras pelo MS. Também não se sabe se a mistura desses pesticidas na água pode aumentar a toxicidade desses compostos. Dessa forma, temos por objetivo responder as seguintes perguntas: 1) avaliar in vitro se pesticidas isolados ou em mistura causam toxicidade aguda e/ou crônica em cardiomiócitos e/ou neurônios derivados de células tronco pluripotentes utilizando as concentrações limites recomendadas pelo MS; 2) investigar in vivo se pesticida isolado ou em mistura no longo prazo impacta o funcionamento do coração e do sistema nervoso central utilizando as concentrações recomendadas pelo MS; 3) avaliar in vivo no longo prazo como que as concentrações limites, de pesticidas isolados ou misturas, sugeridas pelo MS impactam o funcionamento do coração e do sistema nervoso da prole de roedores prenhas expostas aos pesticidas durante a gravidez; 4) determinar se polimorfismos genéticos do SCN5A aumentam a potência dos pesticidas sobre o canal de sódio Nav1.5 in vitro. Ao final será possível determinar a segurança da água potável no Brasil em termos de contaminação por pesticidas ou se mudanças são necessárias nas recomendações do MS sobre o tema. (AU)

As Vesículas Extracelulares (VEs) desempenham um importante papel nos sistemas de exportação de moléculas. Elas atuam como veículos para a transferência de complexas cargas com amplas funções biológicas. As VEs cruzam a parede celular do fungo para alcançar o espaço extracelular e transportar os principais fatores de virulência, contribuindo para o sucesso da infecção fúngica. Uma vez que tivemos o projeto jovem pesquisador FAPESP fase 1, nosso grupo demonstrou que VEs fúngicas exercem importantes funções imunomoduladoras durante as interações fungo-hospedeiro e medeiam a comunicação celular intra espécie. Além disso, verificamos que VEs fúngicas também podem desempenhar papéis cruciais em relação à comunicação celular entre diferentes espécies. Essas observações motivam a proposta de estudar a comunicação celular interespécie de fungos e entender melhor o papel dos VEs fúngicas na imunomodulação e na comunicação celular. Mais especificamente, propomos fazer os seguintes objetivos: (1) esclarecer as propriedades imunomoduladoras de VEs produzidas por C. neoformans, P. brasiliensis, A. fumigatus e C. albicans; (2) dissecar as interações responsáveis das VEs produzidas por C. neoformans, P. brasiliensis, A. fumigatus e C. albicans na comunicação intra e interespécies por meio de diferentes abordagens. Nossa expectativa é que VEs fúngicas sejam responsáveis por importantes funções no processo de infecção fúngica. Assim, o desenvolvimento desta fase 2 do projeto jovem pesquisador FAPESP consolidará a linha de pesquisa de VEs iniciada pela FAPESP e proporcionará oportunidades para o desenvolvimento de novas estratégias contra infecções fúngicas. (AU)

A insuficiência cardíaca é um problema de saúde pública e uma das principais causas de morte em todo o mundo. Apesar dos avanços atuais, o prognóstico é ruim e ainda não há cura para a insuficiência cardíaca. A insuficiência cardíaca é caracterizada por falta de ar (irregularidades respiratórias), broncoconstrição, edema nas pernas, perda progressiva do débito cardíaco, hipertrofia ventricular esquerda, apneia do sono e aumento da atividade simpática. Esta proposta visa determinar uma estratégia de tratamento para reduzir a hiperatividade simpática, a irregularidades respiratórias e a broncoconstrição na insuficiência cardíaca. Uma pista para a causa dessas alterações respiratórias e cardiovasculares surge da forte correlação entre a sensibilidade do quimiorreceptor periférico e a sobrevivência pós-infarto do miocárdio. De particular interesse é a sinalização purinérgica (ATP e receptores P2X3), que desempenha um papel essencial tanto na sensibilização (aumento do tônus) quanto na hiperreflexia de neurônios aferentes sensoriais periféricos em várias condições patológicas. A ativação do corpúsculo carotídeo produz a liberação de ATP das células do tipo I (glômus) e do tipo II (gliais) e estimula os receptores purinérgicos nas terminações aferentes do gânglio petroso, que formam terminações nessas células em forma de cesta. No presente projeto de pesquisa, iremos avaliar se a sinalização purinérgica e as células gliais medeiam o aumento do tônus aferente e a sensibilização do corpúsculo carotídeo na insuficiência cardíaca e explorar o benefício terapêutico potencial de abolir a sinalização purinérgica aberrante em um modelo animal de insuficiência cardíaca. As seguintes hipóteses serão testadas: I) a excitabilidade intrínseca e a expressão dos receptores P2X3 estão aumentadas nos neurônios quimiorreceptivos do gânglio petroso de ratos após o infarto do miocárdio; II) o aumento da expressão dos receptores P2X3 induz a sensibilização das respostas evocadas pela ativação dos quimiorreceptores periféricos (simpática, respiratória e dos neurônios quimiorreceptivos) após o infarto do miocárdio; III) a biodisponibilidade do ATP está aumentada no corpúsculo carotídeo após o infarto do miocárdio e; IV) após o infarto do miocárdio, a manipulação genética crônica da sinalização purinérgica nas células glômus e gliais do corpúsculo carotídeo irá diminuir a atividade simpática, melhorar a função cardíaca, reduzir as irregularidades respiratórias, broncoconstrição, massa ventricular esquerda e fibrose miocárdica. Propomos que a sinalização aberrante pelo ATP desencadeia aumento do tônus do corpúsculo carotídeo que via receptores P2X3 desempenha um papel crucial na progressão da insuficiência cardíaca e oferece um ângulo terapêutico para reverter vários componentes (hiperatividade simpática, irregularidades respiratórias e broncoconstrição) de sua patogênese. (AU)

Apesar de cobrir menos de 0,1% do substrato marinho, os recifes de corais de águas rasas são reconhecidos por sustentar mais de um quarto da biodiversidade marinha e por prover inúmeros serviços ecossistêmicos à humanidade. No entanto, devido a diversos desafios de origem antrópica, cerca de 75% dos recifes de corais estão ameaçados, com inúmeros já severamente degradados ou em mudança de fase para habitats dominados por algas. Embora alguma esperança tenha sido apresentada - o risco de extinção da maioria das espécies de corais é menor do que se pensava e, como linhagem, os corais escleractíneos persistiram por pelo menos quatro dos cinco grandes eventos de extinção em massa, é de senso comum que os recifes de corais não serão os mesmos para as futuras gerações. No Atlântico Sudoeste (SWA) o panorama não é diferente, sendo a cobertura de corais afetada por anomalias térmicas cada vez mais fortes e frequentes. No entanto, embora possuam baixa diversidade (mas alta endemicidade), os corais desta região foram considerados mais resistentes e potencialmente mais resilientes aos efeitos do aquecimento do oceano. Acredita-se que tal "proteção" é o resultado das águas turvas e mais ricas em nutrientes às quais nossos corais estão adaptados. No entanto, entendemos virtualmente nada sobre a estrutura e a diversidade genética das populações de corais do SWA. Diversidade genética é reconhecida como fonte essencial para a biodiversidade, fornecendo a matéria-prima para a evolução. Quando interconectadas, as populações tendem a preservar uma maior diversidade genética em comparação com as populações mais isoladas, que por sua vez são mais suscetíveis aos efeitos da deriva gênica. Assim, buscando preencher tais lacunas e, consequentemente, aprimorar nosso entendimento de como as mudanças climáticas vêm moldando a evolução dos corais do SWA como linhagem e como sistema, a presente proposta consiste em consolidar uma linha de pesquisa interdisciplinar centrada no sequenciamento profundo de RNA/DNA junto ao Departamento de Ciências do Mar da Universidade Federal de São Paulo (DCMar-UNIFESP). Avanços tecnológicos em sequenciamento de última geração e de genotipagem (SNPs) expandiram nossa capacidade em identificar assinaturas de seleção positiva. Essas assinaturas nos ajudarão a delimitar regiões do genoma que são, ou foram, funcionalmente importantes, potencialmente indicando qual/quais variação(ões) genética(s) que contribuíram para a diversidade fenotípica e seleção de genótipos observada atualmente. Examinar essa diversidade à luz da evolução (filogenia/filogeografia/holobionte) abrirá horizontes para explorar onde, quando e como características - de qualquer natureza - mudaram em diferentes escalas de tempo. Padrões biológicos recuperados em níveis populacionais e específicos também permitirão a proposição de processos evolutivos e subsequentes transformações sofridas pelos corais em função de variáveis ambientais. Portanto, no início da Década do Oceano que se apresenta, e entendendo que tal conhecimento é essencial para definir estratégias eficientes de manejo e conservação, além de engajar diferentes setores da sociedade, a presente proposta adicionará ao conhecimento sobre os principais arquitetos dos recifes de coral de águas rasas em tempos não apenas de grande interesse científico e midiático, mas também de intensa preocupação pública devido ao destino incerto desses ecossistemas em face dos crescentes desafios de origem antrópica. (AU)

Apesar dos avanços científicos recentes e do crescimento do mercado de Produtos de Panificação Sem Glúten (PPSG), algumas lacunas importantes ainda permanecem, evidenciando a necessidade de melhoria desses produtos quanto a qualidade sensorial, composição nutricional, vida de prateleira, conveniência e variedade. Todos esses fatores são essenciais para permitir que as pessoas com doenças relacionadas ao glúten tenham uma alimentação mais satisfatória, além da melhoria da qualidade de vida e saúde através da nutrição. Para superar esses desafios, o objetivo desta proposta é aplicar abordagens tecnológicas inovadoras para melhoria do valor nutricional de produtos de panificação sem glúten, e avaliar os potenciais benefícios para a saúde empregando ensaios in vitro, in vivo e clínicos. A proposta tem uma abordagem multifacetada com objetivos focados na interface entre ciência de alimentos, nutrição e saúde para desenvolver novas abordagens e superar o enorme desafio científico, tecnológico e de mercado em relação aos PPSG. Sendo o pão sem glúten o produto mais desafiador, e, portanto, o foco principal do projeto. Fornecer soluções tecnológicas realistas e úteis para atender às demandas de consumidores e produtores demonstrando o impacto social e econômico do projeto. Adicionalmente, os resultados irão permitir a compreensão dos efeitos benefícios para a saúde desses PPSG especialmente concebidos, que podem apoiar a dieta sem glúten com produtos com baixa resposta glicêmica, potencial antioxidante e anti-inflamatório e que deem suporte para a microbiota intestinal atingir a homeostase, tudo isso proporcionando melhor nutrição e saúde ao consumidor. O conhecimento gerado diminuirá a lacuna em relação à composição dos PPSG comerciais, bem como às opiniões e percepções dos consumidores. (AU)

As bactérias possuem mecanismos sofisticados para sobreviver em ambientes hostis. Os patógenos bacterianos devem lidar com condições severas de estresse dentro do hospedeiro, como estresse oxidativo e limitação dos metais essenciais ferro, zinco e manganês. Este projeto visa desvendar como o patógeno oportunista ambiental Chromobacterium violaceum coordena as respostas adaptativas da homeostase de metais e defesa antioxidante com a expressão de fatores de virulência para sobreviver no hospedeiro. Construiremos uma biblioteca de mutantes por inserção de transposon em C. violaceum e um modelo alternativo de infecção usando Galleria mellonella. A biblioteca será rastreada em G. mellonella para descobrir novos fatores de virulência de C. violaceum e em placas CAS para identificar novos fatores de transcrição envolvidos em redes regulatórias de sideróforos. O sequenciamento de RNA (RNA-seq) será utilizado para identificar as respostas de C. violaceum à infecção intracelular, à limitação de metal mediada pela proteína de defesa do hospedeiro calprotectina e à intoxicação por heme e manganês. Os regulons de vários fatores de transcrição de C. violaceum envolvidos com a homeostase de metal, estresse oxidativo e virulência serão determinados por RNA-seq e ChIP-seq. As linhagens mutantes nulas serão utilizadas para caracterizar (I) o papel de transportadores para a captação ou efluxo de ferro, heme, zinco e manganês; (II) o papel da glutationa e do sistema GarAB na defesa contra metal e estresse oxidativo; (III) o papel do sistema de secreção do tipo VI (T6SS) na captação de metais; (IV) o papel de fatores de transcrição na formação de biofilme e resistência a antibióticos. Os dados obtidos neste projeto deverão revelar estratégias bacterianas para superar a imunidade nutricional do hospedeiro. (AU)