Grupos de Pesquisa

Grupo de Biofísica Molecular


Histórico

O Grupo de Biofísica Molecular começou a ser implantado em 1978. Desde esta época o Grupo tem dado contribuição efetiva ao desenvolvimento científico do país através da formação de recursos humanos altamente qualificados e de pesquisas em áreas importantes da Biofísica, especialmente em estrutura de hemoproteínas e em interação de fármacos de interesse clínico com sistemas biofísicos modelo, com proteínas da membrana, DNA e linhagens celulares. O Grupo mantém intercâmbio com centros no Brasil e no Exterior e os docentes do Grupo tem participado em estágios de pós-doutorado no exterior, bem como de Reuniões Científicas no Brasil e no Exterior relevantes à área. Foram formados no grupo 13 doutores e 20 mestres, além de terem sido publicados mais de 150 trabalhos em revistas nacionais e internacionais.

Infraestrutura

Linhas de Pesquisa

Estrutura de hemoproteínas
As hemoproteínas, em especial hemoglobinas e mioglobinas de diversas origens tem sido objeto de estudo do grupo desde o seu início. As hemoglobinas contém um grupo prostético, o heme, que é o seu centro ativo onde ocorre a ligação reversível de oxigênio, bem como várias cadeias polipeptídicas (quatro para a hemoglobina de vertebrados) que produzem as interações necessárias para o transporte e regulação do fornecimento de oxigênio no organismo. Nos últimos anos, o Grupo tem estudado uma hemoglobina gigante originária de um anelídeo que se caracteriza por possuir uma estrutura oligomérica composta de várias subunidades. Na composição destas subunidades existem quatro cadeias peptídicas que contêm o grupo heme e outras quatro cadeias que não contém este grupo e servem para manutenção da estrutura oligomérica. Nosso interesse é estudar a estrutura oligomérica desta proteína no que se refere à sua forma nativa, bem como as suas partes constituintes. Neste estudo utilizamos as técnicas de fluorescência intrínseca do triptofano da proteína para obter informação sobre os contatos entre as subunidades bem como espectroscopia de absorção ótica para acompanhar o equilíbrio de diferentes formas da hemoglobina oxidada (metahemoglobina). Dentre as técnicas, tem sido usado dicroismo circular para avaliar a estrutura secundária. Além disso estudos em colaboração com pesquidadores da USP de Ribeirão Preto, permitiram elucidar a seqüência primária de uma das cadeias que contém heme. Foi realizado a modelagem molecular dessa subunidade com ênfase na posição dos triptofanos, o que contribuil na interpretação mais completa dos dados de fluorescência. No momento estudos de interação desta proteína e suas subunidades com surfactantes encontram-se em andamento. Estudos de espalhamento de raios x de baixo ângulo em colaboração com a Prof.a Rosângela Hri do IF/USP, São Paulo, também estão sendo realizados com o objetivo de verificar o efeito de surfactantes na estrutura oligomérica

Interação de vasodilatadores com membranas biológicas
Nos últimos anos temos estudado as propriedades espectroscópicas do vasodilatador coronariano dipiridamol, bem como sua interação com sistemas-modelo de membranas, em especial micelas de detergentes iônicos, vesículas de fosfolipídeos e monocamadas de fosfolipídeos em colaboração com o Prof. Osvaldo Novaes de Oliveira Jr. do IFSC, USP São Carlos. Tais estudos tem usado o fato de que esta molécula de fármaco apresenta espectros de absorção ótica e fluorescência característicos que podem ser usados no estudo de mudanças induzidas pelo pH ou presença dos detergentes e fosfolipídeos. Além disso, o uso de ressonância magnética nuclear (RMN) permite estudar a localização das drogas nas micelas, diferenciando a sua interação com a superfície ou interior hidrofóbico da micela. Vários trabalhos discutindo a interação desta droga foram publicados nos últimos três anos e, no caso do dipiridamol, duas teses de doutorado foram defendidas dentro deste projeto. Em colaboração com pesquisadores da UNICAMP e UNIMEP a interação do dipiridamol com membranas mitocondriais e entrocitanas foi estudada afim de entender os efeitos antioxidantes deste fármaco. Vários trabalhos foram publicados com os resultados obtidos. Destacam–se ainda os estudos em colaboração com o Prof. Dr. Luiz Henrique Mazo do IQSC/USP, São Carlos, envolvendo a oxidação eletroquímica do dipiridamol e que resultaram numa tese de doutorado e vários trabalhos publicados. Interação de porfirinas hidrosolúveis com albumina de soro bovino, DNA e modelos de biomembranas

As porfirinas são uma classe de substâncias extremamente interessantes do ponto de vista de aplicação tanto em terapia fotodinâmica como em reagentes de contraste para RMN. Tais aplicações estão associadas com a efetiva absorção destas moléculas por células do organismo, em especial células tumorais. Nos últimos anos estamos desenvolvendo estudos das propriedades espectroscópicas de porfirinas catiônicas e aniônicas, solúveis em água e na forma de base livre ou na forma de metais, especialmente Fe, Zn e Mn. As técnicas utilizadas são basicamente a absorção ótica, a fluorescência e o espalhamento de luz e a RMN. Nas aplicações mencionadas acima a porfirina é injetada no sangue e por isso o estudo da interação com diversos componentes do sangue é relevante para a compreensão dos mecanismos de transporte e biodistribuição no organismo. Vários trabalhos envolvendo a interação das porfirinas com albumina de soro bovino foram desenvolvidos e resultaram na publicação em revistas especializadas. Estudou-se ainda as interações destas porfirinas com DNA e encontra-se em andamento o estudo das interações com sistemas biomiméticos de membranas (micelas e vesículas). Estão sendo utilizadas ainda as técnicas da espectroscopia de raios X (EXAFS) com luz síncrontron para monitorar a vizinhança do metal (coordenação do Fe3+ e Mn3+ ) bem como o espalhamento de raios-X de baixo ângulo para avaliar as alterações induzidas pelas porfirinas na membrana. Interação de fármacos com monocamadas de fosfolipídeos. Em colaboração com o Prof. Dr. Osvaldo Novaes de Oliveira Jr. (IFSC/USP) tem sido desenvolvidos trabalhos de interação de drogas com filmes de Langmuir de fosfolipídeos. Neste caso, as drogas são incorporadas aos filmes e estuda-se as mudanças produzidas nas propriedades dos filmes devido à presença das drogas. Até o presente estudou-se o efeito do dipiridamol sobre os filmes lipídicos, bem como da dibucaina, um anestésico local que vem sendo estudado em nosso laboratório. Esses estudos tem fornecido resultados muito interessantes e complementares em relação aos estudos em micelas e em vesículas de fosfolipídeos. Estudos detalhados da interação de fenotiazínicos com os filmes de lipídeos, já foram realizados e encontram-se em fase de análise. Utilizou-se microscopia de fluorescência e FTIR in situ nos estudos dos filmes em colaboração com o Prof. Mathias Lösche, da Universidades de Leipzg, Alemanha. Por último, em colaboração com o Dr. Michel Goldman do LURE, Paris, França estudamos por difração de raios-x de ângulo vazante os efeitos dodipindamol sobre monocamadas do DPPC. Pretende-se ampliar esses estudos para os finotiazínicos.

Técnicas Empregadas

Ressonância Magnética Eletrônica (RPE)
Ressonância Magnética Nuclear (RMN)
Espectroscopia de absorção ótica no UV-Vis
Fluorescência de proteínas e moléculas orgânicas com atividade biológica
Dicroismo circular de peptídeos, proteínas e metais de transição
Espalhamento de raios-x de baixo ângulo.
Cromotografia, eletroforese, dosagem de proteínas.
Microscopia de fluorescência
Espectrometria de massas - MALDI-TOF-MS

Grupo

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Integrantes