LNBio Researcher is awarded the 2021 Silver Medal of the CNRS

The award is given annually by the National Center for Scientific Research of France to outstanding researchers at national and international levels

Researcher Andréa Dessen, affiliated with the Brazilian Center for Research in Energy and Materials (CNPEM) and the Institut de Biologie Structurale (IBS) in France, was awarded the 2021 silver medal from the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). The annual award recognizes the originality, quality, and relevance of the work of researchers on a national and international levels. The ceremony took place on December 3^rd in Grenoble, France.

Dessen leads research groups both at the CNPEM and the IBS, conducting structural biology studies that aim to unravel molecular mechanisms of bacterial cell wall formation processes that lead to the development of new antibiotics to fight drug-resistant bacteria. The interaction between the research groups in Brazil and France takes place with support from the Sao Paulo Research Foundation (FAPESP). The researcher has been a member of the São Paulo Excellence Chair Program (SPEC) for years, and its objective is to encourage the involvement of high-level researchers based abroad to create and maintain research groups in Brazil.

Andréa Dessen has a degree in Chemical Engineering from the University of Rio de Janeiro (UERJ). She did her Ph.D. at New York University and post-doctoral fellowships at the Albert Einstein College of Medicine (New York) and Harvard Medical School (Boston). She recently published results obtained from studies developed in France and Brazil in the journal Nature Communications. 

Parceria internacional revela detalhe para desenvolvimento de antibióticos contra superbactérias

Assessoria de Comunicação em 21/05/2021

Revista Nature Communications destaca estudo de pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) em cooperação com o Institut de Biologie Structurale (IBS) da França

Pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organização social do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI), do Brasil e do Institut de Biologie Structurale (IBS) da França vêm trabalhando desde há quase uma década no esforço conjunto para compreender o processo de formação da parede bacteriana, a nível molecular e atômico. Este trabalho visa a busca de conhecimentos que possam explicar os mecanismos que tornam bactérias superresistentes a antibióticos e evidenciar pontos fracos do processo que possam ser alvos de novos antibióticos, mais eficientes e específicos.

O resultado mais recente dessa parceria foi publicado nesta quinta-feira, na Revista Nature Communications. O trabalho revela como a proteína MreC, que tem um papel essencial na formação da parede celular de bactérias alongadas, é capaz de se auto-associar e se organizar em forma de filamentos e até tubos. Para desvendar a arquitetura destes complexos moleculares fundamentais para a arquitetura da parede bacteriana, os pesquisadores utilizaram MreC da bactéria Pseudomonas aeruginosa, uma das principais responsáveis por casos de infecção hospitalar, naturalmente resistente aos antibióticos já disponíveis no mercado e associada a alta mortalidade.

Os estudos revelaram que a proteína MreC se autoassocia formando filamentos e tubos bastante estáveis, que analisamos por criomicroscopia eletrônica, cristalografia, e usando testes microbiológicos. Estas estruturas nos permitiram descobrir regiões de MreC que são importantes para a estabilidade dos tubos e para a regulação da formação da parede celular bacteriana. Portanto, estes resultados nos proporcionaram informações valiosas para o eventual desenvolvimento de antibióticos que interrompam o processo de autoassociação de MreC e provoquem a morte das bactérias, explica Andréa Dessen, pesquisadora vinculada ao IBS e ao CNPEM, responsável por dois dos grupos de pesquisa que participaram no estudo (no Brasil e na França).

Dessen destaca ainda que as estruturas reveladas são comuns a outras bactérias de formato alongado, como a Escherichia coli – uma das principais responsáveis por quadros graves de diarreia e a Helicobacter pylori – associada ao desenvolvimento de úlceras e câncer gástrico. Logo, compreender a formação desses tubos e buscar meios de inibir a auto-associação de MreC poderá eventualmente ajudar no combate a uma série de doenças bacterianas.

O estudo prossegue em várias frentes, também com parceria de pesquisadores da Eslovênia, para buscar moléculas que demonstrem capacidade de inibir a formação do complexo de proteínas que atua no alongamento da parede celular bacteriana. A busca por novos antibióticos potenciais também conta com estudos efetuados com compostos naturais da biodiversidade brasileira, graças a colaborações com o CNPEM, a USP, e a Univali.

Para mapear e compreender em detalhe atômico todo o complexo, chamado elongassomo e constituído de cerca de 10 proteínas diferentes, o grupo pretende usar fontes de luz síncrotron de última geração como o Sirius, no CNPEM. Os primeiros cristais de alguns componentes do elongassomo, usados para a padronização dos experimentos, já foram testados. Os pesquisadores trabalham agora na cristalização de complexos maiores .

Figura 1: Estrutura em crio-microscopia eletrônica de um tubo de MreC do patógeno Pseudomonas aeruginosa. Cada tubo é formado por 6 filamentos anti-paralelos que se associam lateralmente (um filamento está indicado nesta figura em verde e azul).

Combinação de resultados brasileiros e franceses

Para chegar aos resultados publicados na Revista do grupo Nature, os pesquisadores reuniram achados de pesquisas realizadas no Brasil e na França. Cristais da proteína MreC da bactéria P. aeruginosa foram analisadas usando a técnica de cristalografia por difração de raios X, em um dos últimos experimentos na antiga fonte de luz síncrotron (UVX) do CNPEM. Já a organização de várias moléculas de MreC na formação dos tubos foi revelada por meio de experimentos de criomicroscopia eletrônica realizados no IBS, na França.

O estudo também observou o impacto de mutações nas regiões de interação da proteína MreC.

In vitro, as mutações causam uma consequência drástica para a formação dos tubos. Em paralelo, quando introduzimos as mesmas mutações diretamente no genoma bacteriano, observamos a diminuição da quantidade de MreC produzida, indicando um efeito direto na estabilização do elongassomo, explica Dessen.

A interação entre os grupos do Brasil e da França acontece com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Andréa Dessen há anos integra o Programa São Paulo Excellence Chair (SPEC), cujo objetivo é estimular a vinda de pesquisadores de alto nível sediados no exterior para a criação e manutenção de núcleos de pesquisas no País. Além disso, os jovens que compõem o grupo de Dessen, contaram com bolsas e recursos da Fundação para realizar parte de sua formação profissional na França.

Figura 2: As mutações inseridas em diferentes regiões de interação de MreC causaram consequências diversas para a formação dos tubos. (esquerda) mutações na região 1 não afetaram a formação dos tubos; (meio) a mutação da região 2 aboliu totalmente a formação dos tubos; (direita) mutações introduzidas na região 3 impediram a formação dos tubos, mas permitiram a formação de filamentos flexíveis. A introdução das mesmas mutações nas regiões 2 e 3 do genoma bacteriano geraram cepas bacterianas apresentando uma quantidade menor de MreC, e consequentemente, com um elongassomo modificado.

Sobre o CNPEM

Ambiente de pesquisa e desenvolvimento sofisticado e efervescente, único no País e presente em poucos polos científicos no mundo, o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é uma organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações (MCTI).

O Centro é constituído por quatro Laboratórios Nacionais e é berço do mais complexo projeto da ciência brasileira – o Sirius – uma das mais avançadas fontes de luz síncrotron do mundo.

O CNPEM reúne equipes multitemáticas altamente especializadas, infraestruturas laboratoriais mundialmente competitivas e abertas à comunidade científica, linhas de pesquisa em áreas estratégicas, projetos inovadores em parcerias com o setor produtivo e ações de treinamento para pesquisadores e estudantes.

O Centro constitui um ambiente movido pela busca de soluções com impacto nas áreas de saúde, energia, meio ambiente, novos materiais, entre outras.

As competências singulares e complementares presentes no CNPEM impulsionam pesquisas e desenvolvimentos nas áreas de luz síncrotron; engenharia de aceleradores; descoberta de novos medicamentos, inclusive a partir de espécies vegetais da biodiversidade brasileira; mecanismos moleculares envolvidos no surgimento e na progressão do câncer, doenças cardíacas e do neurodesenvolvimento; nanopartículas funcionalizadas para combate de bactérias, vírus, câncer; novos sensores e dispositivos nanoestruturados para os setores de óleo e gás e saúde; soluções biotecnológicas para o desenvolvimento sustentável de biocombustíveis avançados, bioquímicos e biomateriais.

Exceptional practices for assisting CNPEM users during the pandemic

During the pandemic period of COVID-19, CNPEM has adopted exceptional practices in assisting its researchers-users, seeking to avoid the spread of the coronavirus.
These rules reinforce CNPEM’s commitment to serving the scientific community, aiming to ensure the health of the employees and visitors.

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