GENÔMICA E MODELAGEM ESTRUTURAL APLICADAS AO DESENVOLVIMENTO DE ANTÍGENOS PARA DIAGNÓSTICO DIFERENCIAL DE ARBOVIROSES E AO ESTUDO DE PATOSSISTEMAS VEGETAIS

Descrição

O presente projeto, intitulado “Genômica e modelagem estrutural aplicadas ao desenvolvimento de antígenos para diagnóstico diferencial de arboviroses e ao estudo de patossistemas vegetais”, propõe uma abordagem multidisciplinar baseada na integração entre engenharia computacional de proteínas, genômica, transcriptômica, bioinformática, imunologia, biologia molecular e simulações de dinâmica molecular. A proposta busca desenvolver e aplicar métodos computacionais e experimentais para resolver problemas relevantes nas áreas de saúde pública e biotecnologia vegetal, com foco no diagnóstico diferencial de arboviroses e na compreensão molecular de características e interações associadas a culturas agrícolas de importância estratégica. No eixo voltado à saúde pública, o projeto tem como objetivo desenvolver proteínas artificiais e antígenos sintéticos capazes de contribuir para o diagnóstico diferencial entre infecções por Zika vírus e dengue, tanto em fase aguda quanto em fase convalescente. A semelhança estrutural e antigênica entre esses flavivírus dificulta a diferenciação sorológica, especialmente devido à reatividade cruzada entre anticorpos. Para enfrentar esse problema, serão empregadas estratégias de engenharia computacional de proteínas, incluindo mapeamento de epítopos, desenho racional de miméticos de anticorpos, transplante de epítopos para proteínas carreadoras, modelagem estrutural, docking molecular, simulações de dinâmica molecular e estimativas de afinidade por métodos computacionais. As proteínas candidatas serão posteriormente produzidas, purificadas e avaliadas experimentalmente por técnicas como dicroísmo circular, termoforese em microescala e ensaios imunoenzimáticos do tipo ELISA. Espera-se que os antígenos e miméticos desenvolvidos possam servir como base para novos insumos diagnósticos de baixo custo, com maior especificidade e sensibilidade para diferenciação entre ZIKV e DENV. No eixo relacionado à fitopatologia molecular, o projeto propõe investigar a interação entre Xanthomonas albilineans e a cana-de-açúcar, com foco na escaldadura das folhas. Essa doença possui relevância econômica para o setor sucroenergético e ainda apresenta lacunas importantes quanto aos mecanismos moleculares envolvidos na patogênese. O projeto buscará identificar fatores de virulência bacterianos, proteínas da planta envolvidas na interação patógeno-hospedeiro e possíveis pontos críticos que determinem suscetibilidade ou resistência. Para isso, serão utilizadas estratégias experimentais como mutagênese, ensaios de duplo híbrido em levedura, coimunoprecipitação e caracterização funcional, associadas a abordagens computacionais de predição estrutural, modelagem de complexos proteína–proteína, docking molecular e dinâmica molecular. Os resultados poderão indicar genes e proteínas candidatos para futuras estratégias de melhoramento genético e edição genômica, com potencial aplicação no desenvolvimento de variedades de cana-de-açúcar mais resistentes à escaldadura. O terceiro eixo do projeto dedica-se à investigação das bases genéticas e moleculares da subsessilidade foliar em macaxeira/mandioca (Manihot esculenta). Essa característica, marcada pela redução acentuada do pecíolo foliar, pode afetar a arquitetura vegetal, o desenvolvimento e a adaptação da planta. O projeto pretende identificar regiões genômicas, genes candidatos e vias regulatórias associadas ao fenótipo por meio de estudos de associação genômica ampla, utilizando dados de SNPs obtidos por DArT-seq, além de análises transcriptômicas comparativas por RNA-seq entre genótipos subsésseis e comuns. Após a identificação dos genes candidatos, as proteínas codificadas serão modeladas computacionalmente, e suas variantes nativas e mutantes serão avaliadas por simulações de dinâmica molecular, a fim de investigar possíveis alterações estruturais, conformacionais e funcionais associadas ao fenótipo observado. De modo geral, a proposta busca gerar conhecimento básico e aplicado sobre sistemas biológicos de relevância médica e agrícola. Na área biomédica, espera-se contribuir para o desenvolvimento de novos antígenos e estratégias diagnósticas para arboviroses, com potencial aplicação em kits de diagnóstico diferencial e em estudos de soroprevalência. Na área vegetal, o projeto deverá contribuir para a elucidação de mecanismos moleculares associados à resistência ou suscetibilidade em cana-de-açúcar e para a identificação de genes relacionados à arquitetura foliar em mandioca, subsidiando futuras estratégias de melhoramento genético. Além disso, a proposta favorecerá a formação de recursos humanos qualificados em uma interface moderna entre química computacional, biofísica molecular, biotecnologia, imunologia e genômica aplicada. O projeto será desenvolvido de forma colaborativa, envolvendo o Departamento de Química Fundamental da Universidade Federal de Pernambuco, o Instituto Aggeu Magalhães/Fiocruz-PE, a Universidade Federal Rural de Pernambuco e o Centro Tecnológico de Engenharia da Universidade Federal do Espírito Santo. Essa articulação institucional permitirá a integração entre modelagem computacional, validação experimental, análises genômicas e aplicações biotecnológicas, aumentando a robustez metodológica e o potencial inovador dos resultados obtidos.