A pesquisa se concentrará na compreensão básica da replicação, do reparo e da divisão celular do DNA em patógenos humanos (entre outras, Pseudomonas aeruginosa e Mycobacterium tuberculosis) e vegetais (Xanthomonas citri), bem como em bactérias Gram-positivas (Bacillus subtilis). Serão também desenvolvidas estratégias específicas para a triagem de inibidores de moléculas pequenas de alvos condicionalmente essenciais com o objetivo de identificar possíveis candidatos a novos antimicrobianos ou adjuvantes para terapias atuais.

A sobrevivência bacteriana requer a transdução de sinais químicos e físicos extracelulares através do envelope da célula bacteriana para o citosol para gerar respostas que mantenham a homeostase celular e coordenem comportamentos complexos. Nossos estudos sobre o funcionamento fundamental desses sistemas de transdução de sinais e sua integração com as redes de expressão de genes bacterianos fornecerão o arcabouço para a seleção de alvos proteicos que serão usados posteriormente na triagem de possíveis compostos antimicrobianos.

Estudamos a estrutura, a função, a regulação e a biogênese de vários sistemas de secreção macromolecular (proteínas e DNA) em organismos modelo. O conhecimento adquirido será usado para projetar sistemas de entrega macromolecular com especificidades modificadas e para a triagem de inibidores da função do sistema de secreção. Os repertórios de toxinas secretadas e efetores serão estudados e testados para controlar populações bacterianas em ambientes distintos.We study the structure, function, regulation and biogenesis of various macromolecular secretion systems (for proteins and DNA) in model organisms. We will apply the knowledge we gain to develop macromolecular delivery systems with modified specificities and to evaluate inhibitors of secretion system function. The repertoires of secreted toxins and effectors will be studied and tested to control bacterial populations in different environments.

Por meio de combinação de técnicas de genômica, genética molecular, bioquímica e biologia estrutural estudamos os meios pelos quais os bacteriófagos infectam cepas bacterianas específicas. Um repositório contendo centenas de fagos recém-isolados está sendo estabelecido e sequenciado, e as estruturas 3D de fagos selecionados são determinadas por microscopia crioeletrônica. As interações moleculares desses fagos e das enzimas de fagos com estruturas bacterianas específicas estão sendo investigadas e o conhecimento adquirido será usado para aprimorar as estratégias de inibição do crescimento bacteriano.

Nosso principal objetivo é entender como os conjuntos macromoleculares se comportam, no nível atômico, e caracterizar as paisagens de energia conformacional. Nesse contexto, nosso desafio será incorporar eficientemente as informações estruturais de vários métodos experimentais e computacionais e usá-las para orientar o refinamento de estudos funcionais mais detalhados e a triagem de bibliotecas de compostos ativos para alterar o comportamento dos sistemas macromoleculares estudados.

Integramos várias estratégias para descobrir novos grupos de genes biossintéticos usando métodos computacionais de larga escala e mineração de genoma com base em dados disponíveis publicamente. Sequências de aminoácidos de enzimas com potencial para serem usadas como biocatalisadores são selecionadas e usadas como alvos em estratégias de evolução dirigida visando à derivatização de moléculas conhecidas. Ao mesmo tempo, são realizados estudos genéticos, bioquímicos e biofísicos para compreender o movimento e o comportamento mecanicista de pequenas enzimas de adaptação e grandes complexos macromoleculares, como policetídeos sintases (PKSs), peptídeos sintases não ribossômicos (NPRSs) ou sistemas híbridos (PKS-NPRSs). As informações derivadas serão essenciais para aplicações em engenharia de proteínas e avançarão um passo em direção a novas estratégias para o desenvolvimento de novos antibióticos.

Coleções de moléculas antibacterianas putativas, extratos fúngicos e bibliotecas de fragmentos serão examinadas com o uso de bactérias geneticamente modificadas portadoras de promotores específicos de estímulo para a busca de inibidores de vias essenciais e não-essenciais, que possam desempenhar um papel na aptidão, patogênese ou desenvolvimento de resistência. Ensaios específicos estão sendo desenvolvidos para selecionar positivamente inibidores de moléculas pequenas (alarmones e outros), de enzimas condicionalmente essenciais e outras proteínas.

Uma meta fundamental da CEPID B3 é promover a transformação do conhecimento em inovação. Alguns dos produtos potenciais do CEPID B3 são: a) Identificação de novos alvos para antibióticos e desenvolvimento de novas pistas para antimicrobianos; b) Identificação do modo de ação de candidatos antimicrobianos; c) Fagos para fagoterapia; d) Enzimas de fagos; e) Melhoria de cepas por meio de tecnologias de edição de genoma; f) Metagenoma e serviços de bioinformática. Trabalhamos em estreita colaboração com os escritórios de transferência de tecnologia de nossas universidades para identificar parceiros e oportunidades do setor. Também disseminaremos uma cultura de inovação por meio da realização de atividades do “Matchmaking Forum” e do “Innovation 101 Workshop” no CEPID.

As atividades de divulgação pública incluirão boletins informativos mensais e a manutenção de uma presença ativa na mídia social por meio de várias plataformas, como X®, Facebook®, Instagram® e YouTube®. Nossos pesquisadores participam de cursos de graduação e pós-graduação em várias instituições, tanto presencialmente quanto por meios digitais. Projetos específicos, como o Projeto Micromath e o Adote (Adote uma Bactéria), utilizam a microbiologia para promover o aprendizado matemático e biológico em escolas de ensino fundamental e médio.