Laboratório da Regulação da Expressão Gênica

O Laboratório de Regulação da Expressão Gênica (LabReg) foi criado pelo pesquisador Samuel Goldenberg a partir de uma linha de pesquisa que teve início na Fiocruz-RJ, com a intenção de entender vias responsáveis pela diferenciação do Trypanosoma cruzi durante seu ciclo de vida e que são essenciais para a sobrevivência deste organismo. Esta linha, estabelecida há mais de duas décadas, tem como foco de investigação entender os mecanismos de regulação pós-transcricional da expressão de genes no tocante a mobilização polissomal e estocagem de mRNAs . Atualmente, outros aspectos dos mecanismos de regulação pós transcricional estão inseridos como interesse de pesquisa no LabReg, e incluem o transporte de mRNAs do núcleo para o citoplasma em modelos de T. cruzi e Toxoplasma gondii e o papel de proteínas de ligação ao RNA, complexos ribonucleoproteicos (mRNPs), grânulos de RNA e os complexos de iniciação da tradução também vem sendo abordados na modulação da expressão gênica de T. cruzi. Outra linha de pesquisa também em Toxoplasma, visa compreender o papel da regulação epigenética, focando tanto na arquitetura da cromatina, como nas enzimas que alteram essa estrutura, afetando os processos dependentes de DNA, como a expressão gênica.

A problemática da resposta a infecção por patógenos levou ao início de novas linhas de pesquisa dentro do LabReg, que estuda a influência do microbioma de espécies de barbeiro na aquisição, desenvolvimento e transmissão de T. cruzi. Outra linha tem como foco o estudo da variação antigênica em Plasmodium (causador da malária) e formação de rosetas durante a infecção. Por último, a caracterização de microvesículas e exossomos de células infectadas com fungos patogênicos, com o objetivo de entender o papel dessas vesículas na modulação da expressão gênica das células hospedeiras como resposta a infecção.

Entender a biologia molecular de parasitas e estudar as vias essenciais a sua sobrevivência ainda é um foco de pesquisa que visa identificar alvos quimioterápicos e buscar alternativas mais efetivas para o tratamento da doença. Parasitas também possuem muitas características peculiares com relação aos mecanismos que controlam a expressão de seus genes durante o ciclo de vida. Logo, entender estas diferenças biológicas em relação as células de mamíferos pode ser um caminho promissor no combate à doença. Em células eucarióticas, o código genético do DNA é transcrito no núcleo e esta mensagem é traduzida no citoplasma, por isso, diversas moléculas (RNA e Proteínas) migram do núcleo para o citoplasma para manter este fluxo de expressão gênica. Apesar de bem estudada em mamíferos e outros modelos eucariotos, a exportação de RNA do núcleo para o citoplasma é uma etapa essencial, mas ainda pouco entendida em parasitas de modo geral. Sendo assim, neste contexto, o objetivo geral do meu grupo de pesquisa é identificar os fatores envolvidos na via de exportação de RNA mensageiro em parasitas e consequentemente investigar os mecanismos responsáveis pelo controle da expressão de genes por esta via. Para tanto, a função de proteínas ortólogas de mamíferos e específicas da via de exportação de RNA mensageiro está sendo estudada através de métodos de genética reversa, biologia celular e molecular, nas espécies de parasitas, Trypanosoma cruzi e Toxoplasma gondii, que pertencem a ordens divergentes na evolução, como kinetoplastida e Ampicomplexa. Assim, as ferramentas desenvolvidas poderão ser adaptadas para análises em outros parasitas e os dados gerados poderão ser correlacionados para ampliar o conhecimento da biologia de diferentes espécies deste grupo de organismos.

Coordenadora: Dra. Andrea Rodrigues Ávila

O Trypanosoma cruzi apresenta um ciclo complexo na natureza envolvendo pelo menos três estágios distintos de desenvolvimento e dois hospedeiros intermediários. A alternância de tipos funcionalmente e morfologicamente distintos implica que genes distintos são expressos pelos vários estágios de diferenciação durante o ciclo de vida do parasita. Os mecanismos envolvidos na regulação da expressão gênica em tripanosomatídeos ainda permanecem desconhecidos em sua grande extensão. Promotores para RNA polimerase II ainda não foram funcionalmente caracterizados em tripanosomatídeos e o fato da transcrição de mRNAs ser essencialmente policistrônica, com o posterior processamento dos transcritos primários por “trans-splicing”, sendo que mRNAs que são co-transcritos apresentam diferentes níveis de expressão no citoplasma, indica que a regulação da expressão gênica ocorre principalmente (se não exclusivamente) por mecanismos pós-transcricionais). O estudo dos complexos ribonucleoproteicos mensageiros e das proteínas que interagem com o mRNA poderá evidenciar novos mecanismos de modulação da expressão gênica em parasitas baseados na alteração da estabilidade dos mRNAs e permitir um maior conhecimento sobre a modulação do decaimento estágio-especifico dos mRNAs ou a acessibilidade dos mRNAs à maquinaria traducional. Os objetivos específicos visam o estudo de biologia de sistemas aplicado a redes de regulação pós-transcricionais através do estudo de complexos mRNP e seu papel na modulação da expressão gênica do T.cruzi .

Coordenadores: Dr. Samuel Goldenberg, Dra. Fabíola Barbieri Holetz e Dra. Lysangela Ronalte Alves

As células eucarióticas recebem e enviam sinais do ambiente, tais como citocinas, absorvendo nutrientes e secretando proteínas para o espaço extracelular. Para isso, cada célula utiliza uma rede complexa de vesículas. Os exossomos são vesículas com tamanho variável entre 50 – 100 nm. A composição proteica dos exossomos é variável de acordo com o tipo celular do qual se originou. No entanto existe um núcleo de proteínas que são comuns a diferentes exossomos derivados de células dendríticas, linfócitos B e células epiteliais intestinais. Dentre essas, moléculas MHC classe I e tetraspaninas, sendo que os membros CD63, CD9 e CD81 são as mais encontradas nos exossomos. Acredita-se que essas tetraspaninas interajam com integrinas e MHC classe II, e ainda participem na ativação celular dos exossomos. Uma característica dos exossomos é que eles podem ser transferidos entre diferentes tipos de células e podem também estar associados à indução de respostas anti-tumorais. Dados recentes da literatura indicam que as células utilizam os exossomos para comunicação entre si em situações patológicas, fornecendo uma nova rota de comunicação celular e possivelmente de disseminação de um patógeno. O estudo de exossomos e microvesículas em fungos abrangendo tanto aspectos de interação patógeno-hospedeiro, bem como o papel dessas vesículas na modulação da expressão gênica durante a infecção.

Coordenadora: Dra. Lysangela Ronalte Alves e Dr. Samuel Goldenberg

O Trypanosoma cruzi é o agente causal da doença chagas. Seu ciclo de vida inclui um hospedeiro intermediário invertebrado, representado por insetos hematófagos da família Reduviidae, e um hospedeiro final, representado por um mamífero. Sendo um problema de saúde pública em muitos países a biologia do T. cruzi e as relações com o hospedeiro humano são intensamente estudas. Entretanto, o estudo do desenvolvimento de T. cruzi e os fatores que o regulam no inseto vetor é igualmente relevante. Nos últimos anos o microbioma, definido como o conjunto de organismos que colonizam um determinado ambiente ou hospedeiro e como eles o influenciam, tem sido foco de muitos estudos. Nesse sentido, essa linha de pesquisa tem como objetivo geral estudar o microbioma do intestino de diferentes espécies de inseto-vetor e determinar sua importância no processo de aquisição, desenvolvimento e transmissão de T. cruzi. Utilizando técnicas de sequenciamento de DNA e RNA em larga escala aliadas à bioinformática será possível identificar os microrganismos que constituem o microbioma do inseto, bem como criar um mapa da regulação gênica e da interação que ocorre no eixo inseto/microbioma/parasita.

Coordenador: Dr. Helisson Faoro

Fatores epigenéticos desempenham papel fundamental no controle da expressão gênica em eucariotos. Entre esses fatores estão as histonas e os remodeladores de cromatina, que possuem a capacidade de regular a expressão gênica, sem afetar a sequencia do DNA. Isso ocorre geralmente por modificações pós-traducionais nas histonas, que podem afetar diretamente a arquitetura da cromatina, ou gerar sítios de ligação para diversas proteínas, o que resulta em processos distintos. Em Toxoplasma gondii, identificamos recentemente diversas modificações pós-traducionais em histonas, muitas delas conservadas em outros organismos. O foco do nosso grupo agora é nas enzimas que causam ou removem essas modificações, mais especificamente as deacetilases de histonas (HDACs). Essas enzimas removem o grupo acetil das lisinas, afetando a interação das histonas pelo DNA e consequentemente processos dependentes do mesmo. Inibidores contra essas HDACs têm sido usados com sucesso no tratamento de algumas doenças, incluindo alguns tipos de câncer e Alzheimer. Isso ocorre porque as HDACs geralmente estão associadas ao silenciamento gênico, e sua inibição reativa a transcrição de genes considerados essenciais para reversão de determinadas doenças, incluindo doenças parasitárias. Sendo assim, nosso objetivo visa desvendar o papel das HDACs na regulação da expressão gênica e demais processos biológicos de Toxoplasma gondii.

Coordenador: Dra. Sheila Nardelli

A malária é uma das principais parasitoses humanas, atingindo cerca de 500 milhões de casos anuais. A doença é transmitida através da picada do mosquito anofelino infectado com protozoários Apicomplexas do gênero Plasmodium e chega a matar um milhão de pessoas anualmente. No Brasil, a grande maioria dos casos maláricos é dado pela infecção por Plasmodium vivax, a qual tem um impacto significativo sobre a produtividade das populações afetadas. Um fato que faz com que seja tão difícil o controle do parasita é a sua variação antigênica. Parasitas do gênero Plasmodium possuem famílias de multigênicas, responsáveis pela evasão e possivelmente adesão do parasita. A capacidade adesiva de P. vivax foi recentemente descrita. Além de aderir a receptores endoteliais, o parasita é capaz de formar rosetas através da interação com o receptor glicoforina C, presente no eritrócito. Além disso, a formação de rosetas na malária foi associada a anemia na malária vivax. Nesta linha de pesquisa procuramos entender o fenômeno de rosetas na malária, bem como sua implicação na patogênese e sua contribuição na anemia. Além disso, buscamos entender a variabilidade genética de antígenos variantes implicados nestes fenômenos adesivos e evasão do parasita.

Coordenadora: Dra. Letusa Albrecht

O grupo de pesquisa do Dr. Fabio Passetti estuda a diversidade dos transcriptomas e proteomas humano e murino utilizando abordagens de bioinformática. Desta forma, são analisados aspectos da expressão de RNAs não codificadores pequenos (sncRNA) e de variantes por splicing alternativo em doenças do sistema nervoso central (SNC) e tumores sólidos utilizando dados de RNA-Seq e espectrometria de massas de proteínas. Assim, já foi possível identificar sncRNAs diferencialmente expressos em tumores de pacientes fumantes e não fumantes, bem como de variantes por splicing alternativo no proteoma de uma linhagem de células oriunda do cérebro humano. Portanto, este grupo espera contribuir com o melhor entendimento da diversidade de genomas de amostras de tecidos normais e tumorais, bem como o seu impacto no proteoma e seu uso na busca por novos marcadores moleculares de tumores e doenças do SNC.

Coordenador: Dr. Fabio Passetti

A broad pH range and processive chitinase from a metagenome library. S.S. Thimoteo, A. Glogauer, H. Faoro, E.M. de Souza, L.F. Huergo, B.M. Moerschbacher, F.O. Pedrosa. Braz J Med Biol Res vol.50 no.1 2017 10.1590/1414-431x20165658

Development and validation of the first SSR markers for Mimosa scabrella Benth. A.F. Saiki, F.A. Saiki, A.P. Bernardi, M.S. Reis, H. Faoro, E.M. Souza, F.O. Pedrosa, A. Mantovani, A.F. Guidolin. Genetics and Molecular Research 16 (1): gmr16019571. 10.4238/gmr16019571

Dissecting biochemical peculiarities of the ATPase activity of TcSub2, a component of the mRNA export pathway in Trypanosoma cruzi. Bittencourt IA, Serpeloni M, Hiraiwa PM, de Arruda Campos Brasil de Souza T, Ávila AR. International Journal of Biological Macromolecules, 98, 2017, 793–801 10.1016/j.ijbiomac.2017.02.050

Effect of ionizing radiation exposure on Trypanosoma cruzi Ubiquitin-Proteasome System. Cerqueira PG, Passos-Silva DG, Vieira-da-Rocha JP, Mendes IC, de Oliveira KA, Oliveira CF, Vilela LF, Nagem RA, Cardoso J, Nardelli SC, Krieger MA, Franco GR, Macedo AM, Pena SD, Schenkman S, Gomes DA, Guerra-Sá R, Machado CR. Molecular and Biochemical Parasitology, V 212, 2017, 55–67. 10.1016/j.molbiopara.2017.01.005

Genome Sequence of Type Strain Fonsecaea multimorphosa CBS 980.96 T , a Causal Agent of Feline Cerebral Phaeohyphomycosis. Leao AC, Weiss VA, Vicente VA, Costa F, Bombassaro A, Raittz RT, Steffens MB, Pedrosa FO1, Gomes RR, Baura V, Faoro H, Sfeir MZ, Balsanelli E, Moreno LF, Najafzadeh MJ, de Hoog S, Souza EM. Genome Announc. 2017 Feb; 5(7): e01666-16. 10.1128/genomeA.01666-16

RNA-binding proteins and their role in the regulation of gene expression in Trypanosoma cruzi and Saccharomyces cerevisiae. Oliveira C, Faoro H, Alves LR, Goldenberg S. Genetic and Molecular Biology 2017 40(1) 22-30, 10.1590/1678-4685-GMB-2016-0258

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