Linha de pesquisa

Lipídeos possuem uma grande diversidade de estruturas e funções que vão muito além da função estrutural e energética. São sinalizadores e reguladores de vias metabólicas importantes. Interagem com proteínas e outras macromoléculas promovendo alterações estruturais e funcionais. São alvos de oxidações biológicas as quais geram uma diversidade gigantesca de lipídeos oxidados ou modificados. Sabemos que essas oxidações fazem parte natural de nosso metabolismo, mas elas podem aumentar à medida que envelhecemos e podem acontecer de forma aguda e descontrolada causando danos irreversíveis para as nossas células levando ao desenvolvimento de doenças.

Dentro deste contexto, o nosso grupo desenvolve projetos com o objetivo de:

(i) mapear alterações no lipidoma associada ao desenvolvimento de doenças identificando potenciais biomarcadores;

(ii) entender como alterações e oxidações lipídicas no sistema nervoso central podem levar ao desenvolvimento de doenças neurodegenerativas como a esclerose lateral amiotrófica;

(iii) caracterizar mecanismos pelos quais lipídeos oxidados afetam funções celulares  ou modulam processos inflamatórios;

(iv) desenvolver estratégias preventivas e terapêuticas.

 

Projetos em andamento

 Análise Lipidômica e Oxi-lipidômica

Espectrômetros de massas de alta resolução do tipo Q-TOF permitem monitorar e quantificar milhares de moléculas lipídicas simultaneamente através de metodologias de análise global untargeted ou targeted. Desde 2016, o laboratório vem trabalhando no desenvolvimento de metodologias sensíveis e específicas para caracterização quantitativa de lipídeos (não oxidados e oxidados) por espectrometria de massas. Nosso objetivo é identificar vias lipídicas desreguladas e realizar o screening de marcadores mais precisos e específicos de doenças. Projetos em andamento buscam consolidar uma plataforma robusta de análises ômicas (lipidômica e oxi-lipidômica) através do estabelecimento de protocolos de controle de qualidade, desenvolvimento de softwares de identificação e quantificação, além do desenvolvimento de estratégias para integração de dados utilizando ferramentas de bioinformática. Todas as análises estão sendo desenvolvidas no espectrômetro de massas multiusuário do CEPID-Redoxoma. 

 

Lipídeos Oxidados, Mecanismos Redox e Inflamação

A oxidação de ácidos graxos ômega-3 e ômega-6 geram uma diversidade enorme de produtos bioativos oxigenados, conhecidos como “mediadores lipídicos”, com atividade pró-inflamatória, anti-inflamatória ou pró-resolução. Esses produtos são gerados por reações enzimáticas (lipoxigenases, ciclooxigenases, etc) e não-enzimáticas (espécies reativas radicalares e não-radicalares como o oxigênio singlete). O aumento de mediadores pró-inflamatórios pode induzir/agravar inflamações crônicas enquanto o mediadores anti-inflamatórios ou pro-resolução auxiliam na recuperação e eliminação de patógenos. Projetos estão em andamento com o objetivo de caracterizar a diversidade estrutural e funcional de lipídeos oxidados derivados de ácidos graxos e do colesterol gerados através de metodologias de análise oxi-lipidômica (LC-MS/MS; GC-FID e GC-MS) desenvolvidas pelo grupo.

Modificação e Agregação Proteica induzidas por Lipídeos 

A oxidação de lipídeos gera produtos lipídicos reativos capazes de modificar proteínas induzindo a formação de agregados de alto peso molecular. Proteínas modificadas e agregadas podem se acumular formando inclusões intracelulares frequentemente observadas em doenças neurodegenerativas.  Nosso grupo tem desenvolvido estudos com o objetivo de caracterizar modificações de proteínas induzidas por lipídeos oxidados reativos. Recentemente, demonstramos que aldeídos derivados da oxidação do colesterol se ligam em regiões específicas da proteína SOD1 induzindo sua agregação (Dantas et al Redox Biol 2019 e Free Radic Biol Med 2020).  A SOD1 é uma proteína cuja mutação/modificação está envolvida na esclerose lateral amiotrófica. Atualmente estamos investigando os mecanismos de agregação mediada por lipídeos em modelos celulares. Também estamos realizando o screening de moléculas capazes de prevenir a agregação. 

Morte Celular Induzida por Peroxidação Lipídica e Sistemas de Defesa Antioxidante 

Peróxidos lipídicos afetam a integridade e a função das membranas celulares. Em particular, a peroxidação de lipídeos de membrana pode induzir de danos irreversíveis que se acumulam levando à morte celular.  A ferroptose é um tipo de morte celular que tem recebido destaque devido ao seu potencial em contribuir para danos teciduais associados a doenças e também como um mecanismo indutor de morte de células tumorais. Esse tipo de morte é induzido por falhas em mecanismos antioxidantes de proteção contra os peróxidos lipídicos, os quais incluem principalmente enzimas da família glutationa peroxidase (GPx).  Os detalhes de como os peróxidos lipídicos são formados e de como eles são metabolizados pelas células estão apenas começando a ser desvendado. 

Exemplos de alguns projetos em andamento:

Mecanismos enzimáticos de detoxificação de peróxidos de fosfolipídeos e de colesterol

Estudos lipidômicos da reatividade de plasmalogênios em modelos miméticos e celulares

 

Síntese e Caracterização de Lipídeos Oxidados Bioativos

Ácidos graxos insaturados, fosfolipídios e colesterol, quando oxidados geram produtos bioativos com atividade anti- ou pró-inflamatória (mediadores lipídicos). Nosso laboratório realiza a síntese, purificação a caracterização estrutural dos produtos oxidados.