ANEXO I - CNPq/SGC - Ciência sem fronteiras

Programa de Treinamento Internacional
Acordo SGC & CNPq/ Ciência sem Fronteiras
www.thesgc.org
Sobre o SGC
O Consórcio de Genômica Estrutural (SGC) é uma organização de pesquisa sem fins lucrativos, com o
objetivo de promover desenvolvimento de novos medicamentos através de pesquisa básica. Um dos
nossos princípios básicos é o livre acesso à nossa produção e para isso disponibilizamos todo o nosso
conhecimento, resultados e reagentes em domínio público de maneira completamente irrestrita. O
SGC é uma parceria pública-privada (PPP) financiada pela Novartis, GSK, Pfizer, Eli Lilly, The Wellcome
Trust e agências de fomento governamentais do Canadá e recebeu até hoje mais de $100 milhões de
dólares em investimentos.
Desde o início de suas operações em 2004, o SGC se estabeleceu como a referência mundial em
biologia estrutural e química de proteínas humanas – clonando e purificando mais de 2000 proteínas
humanas relevantes à descoberta de novos fármacos e resolvendo mais de 1300 estruturas inéditas de
proteínas humanas. Atualmente o SGC contribui com 25% da produção mundial de estruturas
humanas novas (dados de 2010).
Além das estruturas, o SGC também tem atuado na descoberta e validação de novas famílias de alvos
farmacológicos, assim como na produção de sondas biológicas. Usadas em conjunto, essas novas
ferramentas já alavancaram a investigação e compreensão de novos mecanismos biológicos, abrindo
portas para a descoberta de novos medicamentos.
Áreas de pesquisa no SGC
Para garantir a sua eficiência, o SGC está subdividido em vários grupos e áreas de atuação
especializadas. Com isso conseguimos implementar estratégias optimizadas para cada aspecto da
pesquisa, com todos os grupos contribuindo para os nossos objetivos globais finais. Nesse anexo
incorporamos descrições de todas as áreas e linhas de pesquisa do SGC e encorajamos o contato direto
com os pesquisadores para discussão de possíveis projetos de pesquisa.
Programa de Treinamento Internacional
Acordo SGC & CNPq/ Ciência sem Fronteiras
www.thesgc.org
Programa de Treinamento no SGC
O SGC aceitará candidatos excepcionais para completar os seus treinamentos (12-24 meses) em um
dos grupos de pesquisa do SGC que melhor se alinhe aos seus interesses e qualidades. Além do acesso
aos laboratórios de ponta nas melhores instituições acadêmicas globais, os candidatos selecionados
também usufruirão das seguintes vantagens:
1. Treinamento prático em tecnologias de ponta em suas respectivas áreas de interesse,
incluindo participação em workshops, seminários e estágios em diversos grupos.
2. Colaborações internacionais com a ampla rede de cientistas acadêmicos e industriais.
3. Pesquisa interdisciplinar, aumentando a exposição do candidato a uma gama ampla de
técnicas e conhecimento.
O ambiente de pesquisa do SGC tem demonstrado ser um excelente incubador para diversas carreiras
nas áreas científicas. Dos membros que já deixaram o SGC, 65 fizeram uma transição em posições
acadêmicas (desses, 13 em posições de liderança e 5 como docentes). Também treinamos até o
momento 34 cientistas que agora atuam na indústria, sendo 11 em cargos de liderança e
gerenciamento. Dois dos nossos ex-colegas montaram suas próprias empresas, usando os
conhecimentos técnicos e científicos adquiridos e produzidos na SGC.
Nós também já treinamos mais de uma centena de estudantes de graduação que fizeram os seus
estágios com o SGC – vários publicando artigos em revistas científicas indexadas nos poucos meses dos
seus estágios. Os nossos cursos e workshops já treinaram mais de 200 cientistas, disseminando o
nosso conhecimento e criando novas alianças. A nossa forte ênfase em colaboração também é
reforçada pelas várias dezenas de cientistas visitantes provenientes de instituições espalhadas no
mundo inteiro.
Para maiores informações
Entre em contato direto com o nosso Coordenador Científico:
Dr. Wen Hwa Lee (biólogo formado pela UNICAMP)
[email protected]
Índice das Áreas de Pesquisa no SGC
Nota: Áreas de pesquisa com o mesmo
título em laboratórios diferentes do SGC tem enfoques
diferentes. Sugerimos ao candidato ler atentamente todas as áreas e entrar
em contato com o pesquisador responsável para maiores detalhes e informações.
Em Oxford
1. Biotecnologia
2. Biologia Estrutural do Reparo de DNA
3. Metabolismo e Biogênese de Organelas
4. Biologia Química de Quinases
5. Informática de Pesquisa, Química Computacional e Bioinformática
6. Cristalografia de Proteínas
7. Biologia Química e Estrutural de NEK Quinases
8. Biologia Estrutural de Proteínas de Membrana
9. Engenharia e Desenho de Proteínas
10. Biologia Estrutural de Quinases
11. Sondas Químicas Epigenéticas
12. Química Medicinal
13. Sinalização Epigenética
14. Biologia Molecular de Epigenética e Inflamação
Em Toronto
15. Biologia Estrutural e Celular de Histonas Metiltransferases
16. Biotecnologia
17. Sinalização Celular e Metabolismo
18. Cristalografia de Proteínas
19. Biologia Estrutural da Cromatina
20. Bioinformática Estrutural e Química Computacional
21. Biofísica Molecular
22. Sondas Químicas Epigenéticas
23. Parasitologia Estrutural
24. Biologia da Ubiquitina
25. Biologia Química - Regulação da Cromatina
Biotecnologia
Grupo de Biotecnologia
Pesquisador Principal: Dra. Nicola Burgess-Brown
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/biotechnology
Descrição: O grupo de biotecnologia da SGC Oxford está interessado no desenvolvimento de novas
tecnologias para expressão, purificação e caracterização das proteínas-alvos da SGC. O nosso foco
primário é a de estabelecer uma linha de produção de construções (de proteínas recombinantes) para
suprir a demanda da SGC. Usamos também métodos de triagem em larga-escala para determinamos
quais proteínas são expressas de maneira estável e solúvel, pré-requisitos para serem empregados em
estudos estruturais. A plataforma desenvolvida pelo Grupo de Biotecnologia possibilitou a geração de
estrutura de mais de 360 proteínas humanas e uma proteína de membrana integral. O nosso interesse
é a de aperfeiçoar processos existentes, assim como desenvolvimento de novos métodos, tais como a
tecnologia “bacman”.
Candidatos aprovados terão acesso a instalações de última geração, oportunidade de colaborações
com diversos especialistas em grupos interdisciplinares trabalhando com as mais diversas e excitantes
famílias de proteínas, assim com ótimas oportunidades de publicar em revistas indexadas.
Técnicas/ Tecnologias: PCR, clonagem, mutagênese, construção de vetor, expressão em E.coli e
baculovírus/células de inseto, purificação de proteína, espectrometria de massa, métodos de triagem
em larga escala.
Publicações relevantes:
1. Berridge G et al., HPLC separation and intact mass analysis of detergent-solubilised integral membrane
proteins. Anal. Biochem. (2011) 410(2): 272-80.
2. Savitsky P et al. High-throughput production of human proteins for crystallization: the SGC experience. J.
Struct. Biol. (2010) 172(1):3-13.
3. Gileadi O et al. High Throughput Production of Recombinant Human Proteins for Crystallography. Methods
in Molecular Biology. (2008) (B. Kobe, M. Guss and T. Huber, eds.), 426:221- 46.
4. Burgess-Brown N et al. Codon optimization can improve expression of human genes in Escherichia coli: a
multigene study. Prot. Expr. Purif. (2008) 59(1):94-102.
1
Biologia Estrutural do
Reparo de DNA
Grupo de Integridade do Genoma
Pesquisador Principal: Dr. Opher Gileadi
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/genome-integrity-and-repair
Descrição: O interesse do grupo de Integridade do Genoma
está focalizado na biologia estrutural dos processos de
reparo de DNA. O DNA está sendo continuamente exposto a
danos químicos, resultante de exposição a agentes
mutagênicos externos e produtos do caráter oxidativo do
nosso metabolismo. Além disso, o processo de replicação
durante a divisão celular envolve estados intermediários tais
como as forquilhas de replicação que podem sofrer quebras
na cadeia contínua do DNA. A maioria dos danos ao DNA são
detrimentais para a viabilidade celular e toda a célula tem
um sofisticado e complexo mecanismo de detecção e reparo
de danos ao DNA, induzindo a apreensão do ciclo celular até que os danos sejam reparados. Nós
estamos investigando diversas classes de proteínas de reparo de DNA, priorizando as DNA helicases
(mostradas na figura) e nucleases. O nosso objetivo é utilizar análises estruturais para compreender os
mecanismos desses processos. Ao mesmo tempo, nós estamos também pesquisando moléculas
pequenas que consigam modular as vias de reparo de DNA visando à terminação seletiva de células
cancerosas e sua inerente instabilidade genômica.
Técnicas/ Tecnologias: Expressão de proteínas recombinantes, cristalização de proteínas, interações
proteína-DNA.
Publicações relevantes:
1. Wang AT et al. Human SNM1A and XPF-ERCC1 collaborate to initiate DNA interstrand cross-link repair.
Genes Dev 25, 1859-1870.
2. Lucic B et al. A prominent beta-hairpin structure in the winged-helix domain of RECQ1 is required for DNA
unwinding and oligomer formation. Nucleic Acids Res 39, 1703-1717.
3. Savitsky P et al. (2010) High-throughput production of human proteins for crystallization: The SGC
experience. J Struct Biol 172, 3-13.
4. Pike AC et al. (2009) Structure of the human RECQ1 helicase reveals a putative strand-separation pin. Proc
Natl Acad Sci U S A 106, 1039-104.
2
Metabolismo e Biogênese
de Organelas
Grupo de Metabolismo
e Biogênese de Organelas
Pesquisador Principal: Dr. Wyatt Yue
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/metabolism-organelle-biogenesis
Descrição: Erros inatos do metabolismo (EIM) constituem um crescente e heterogêneo grupo de ~350
doenças genéticas caracterizadas pela (a) falha na formação e manutenção de organelas subcelulares
ou (b) defeitos no metabolismo enzimático de metabólitos celulares. Os EIM são doenças de efeitos
devastadores, afetando recém-nascidos e crianças pequenas e o tratamento (quando existe) em
muitos casos é limitado ou oneroso. Uma causa genética bastante comum em EIM encontra-se na
forma de mutações missense, levando ao enovelamento incorreto de proteínas e perda de função [1].
A elucidação da base molecular das mutações resultando em EIM é extremamente necessária para o
desenvolvimento de estratégias para triagem, diagnóstico e manejo dessas doenças.
O grupo MBO na SGC Oxford
explora, em nível molecular,
como defeitos genéticos causam
doenças. Isso é feito através da
determinação de estruturas
tridimensionais de proteínas e
de propriedades bioquímicas das
enzimas
metabólicas
e
complexos proteína-proteína associadas aos EIM [2]. Nossas áreas de interesse incluem o metabolismo
de cobalamina (doenças de resposta a vitaminas), metabolismo de glicogênio (doenças de
armazenamento de glicogênio) e biogênese de organelas (doenças de biogênese de peroxissomos).
Trabalhamos em colaboração próxima a médicos clínicos na frente de diagnóstico de EIM, com o
objetivo de decifrar os mecanismos genéticos, bioquímico e celulares de novas doenças [3]. O nosso
objetivo em longo prazo é a formação de uma plataforma multidisciplinar para desenvolver pequenasmoléculas (‘chaperonas farmacológicas’) com fins de corrigir os fenótipos de perda-de-função - com
potenciais aplicações terapêuticas.
Técnicas/ Tecnologias: Cristalografia de raios-X, expressão e purificação de proteínas recombinantes,
interações proteína-proteína, cinética ‘steady state’ e outros ensaios biofísicos
Publicações relevantes:
1. Yue WW, Oppermann U (2011) High-throughput structural biology of metabolic enzymes and its impact on
human diseases. J Inherit Metab Dis 34:575-581
2. Froese DS et al. (2010) Structures of the human GTPase MMAA and vitamin B12-dependent methylmalonyl-CoA
mutase and insight into their complex formation. J Biol Chem 285:38204-38213
3. Rauschenberger K et al. (2010) A non-enzymatic function of 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 10 is
required for mitochondrial integrity and cell survival. EMBO Mol Med 2:51-62
3
Biologia Química de Quinases
Grupo de Sinalização
dependente de fosforilação
Pesquisador Principal: Prof. Stefan Knapp
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/chembio
Descrição: Estima-se que aproximadamente 90% de todos
os genes transcritos estão sujeitos a splicing alternativos.
Em muitos casos, o splicing alternativo leva à expressão de
várias isoformas com funções diferentes e muitas vezes
antagônicas. Exemplos notáveis incluem as isoformas pró- e
anti-apoptóticas de membros da família Bcl-2 e formas próe anti-angiogênica de VEGF-A. Essa plasticidade tem um
papel fundamental em desenvolvimento de tecidos e na
resposta celular a estímulos externos. Dessa forma a
desregulação do splicing alternativo tem sido ligada a várias
patologias humanas.
Complexo CLK1/KH-CB19
O reconhecimento da importância de proteína-quinases no
controle de splicing alternativo vem ganhando terreno nos
últimos anos, tanto durante o desenvolvimento quanto em
processos patológicos. Pesquisas recentes identificaram as
quinases da família CDC2-like (CLKs), as quinases de dupla-especificidade reguladas via fosforilação da
tirosina (DYRKs) e as proteínas quinases ricas em serina/arginina (SRPKs) como reguladoras-chaves,
modulando o splicing de certos genes-alvos. Para determinar o mecanismo de regulação desses
processos complexos e o papel dessas quinases no desenvolvimento de doenças humanas, iremos
desenvolver pequenas moléculas de alta seletividade usando uma combinação de desenho baseado
em estruturas, triagem paralela e modelos celulares. Uma vez que essas quinases estão implicadas em
várias doenças, inibidores seletivos para esses alvos podem representar o estágio inicial para o
desenvolvimento de novos tratamentos.
Técnicas/ Tecnologias: Análise de estruturas de proteínas, desenho de ligantes baseados em estrutura,
clonagem, expressão e purificação de proteínas recombinantes, cristalografia de raios-X, ensaios
enzimáticos, técnicas biofísicas incluindo calorimetria de titulação isotérmica (ITC) e espectrometria de
massa.
Publicações relevantes:
1. Fedorov O et al. (2010). The (un)targeted cancer kinome. Nat Chem Biol 6, 166-169.
2. Fedorov O et al. (2011). Specific CLK Inhibitors from a Novel Chemotype for Regulation of Alternative Splicing.
Chemistry and Biology 18, 67-76.
4
Informática de Pesquisa, Química
Computacional e Bioinformática
Grupo de Informática de Pesquisa
Pesquisador Principal: Dr. Brian Marsden
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/resinformatics
Descrição: O grupo de Informática de Pesquisa em
Oxford é responsável por todos os aspectos de
captura e exploração de dados internos, assim como
disseminação de dados usando inovadoras
abordagens interativas. Nós também provemos
expertise em bioinformática, química computacional e
quimioinformática para vários projetos da SGC.
Áreas específicas de interesse incluem:
• Desenvolvimento de novos softwares para
potencializar a captura e exploração dos nossos
dados químicos e estruturais. Projetos em
potencial incluem o desenvolvimento de uma plataforma de bioinformática interativa, com o
objetivo de aperfeiçoar a nossa linha de produção de proteínas, usando e integrando dados
contidos nos nossos bancos de dados (8 anos de dados).
• Desenvolvimento de novos métodos para agregação interativa de dados e disseminação; a ser
alavancado pelo nosso sucesso com o ‘iSee’ (http://www.thesgc.org/iSee) e com o uso das últimas
tecnologias de internet, para a criação de uma plataforma aberta para agregação de dados de
química biológica.
• Biologia estrutural e química computacional de proteínas alvos envolvidos em epigenética e
proteína-quinases. Combinando o nosso extenso banco de dados com informações de anos de
triagem de compostos e painéis de triagem de alvos de proteínas, com a nossa capacidade de gerar
estruturas de co-cristalizações provendo informação estrutural, o nosso grupo oferece uma
oportunidade única para o desenvolvimento de sondas químicas in silico e no laboratório.
Técnicas/ Tecnologias: Bioinformática, quimioinformática, química computacional, ‘docking’, triagem
virtual de ligantes (VLS), modelagem molecular, Sistemas de gerenciamento de informações
laboratoriais (LIMS), bancos de dados, aplicações para Web.
Publicações relevantes:
1. Wang M et al. Structural Genomics of Histone Tail Recognition. Bioinformatics. 26(20):2629-30 (2010)
2. Raush E, Totrov M, Marsden BD, Abagyan R. A new method for publishing three-dimensional content. PLoS One.
4(10):e7394. (2009)
3. Marsden, B, Knapp, S Doing more than just the structure - Structural Genomics in kinase drug discovery Curr.
Opinion Chem Biol 12(1):40-45 (2008)
4. Abagyan R et al. Disseminating structural genomics data to the public: from a data dump to an animated
story.TIBS 31(2):76-8 . (2006)
5
Cristalografia de Proteínas
Grupo de
Cristalografia de Proteínas
Pesquisador Principal: Dr. Frank von Delft
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/crystallography
Descrição: O contexto da nossa pesquisa está inserido na busca
de estruturas de proteínas e sondas químicas pela SGC. O
nosso grupo colabora de maneira integrada com todos os
grupos da SGC, capacitando massiva paralelização da
cristalização de todas as proteínas purificadas através da
infraestrutura de acesso geral. Essa infraestrutura garante que
os cristais obtidos sejam resolvidos internamente na SGC,
passando por testes preliminares, coleta de dados em
sincrotron e rápida resolução de estruturas – criando-se um
ambiente ideal para desenvolvimento de métodos.
Desenvolvimento de tecnologias
Interface de acompanhamento de cristalização em
tempo real
O nosso enfoque científico se encontra na capacidade que a
cristalografia tem de realmente transformar os fatores custo e
eficiência na química orientada à proteínas. Para isso
abordamos a metodologia de: (1) facilidade de uso e Robô para troca de amostras (collab: Bruker AXS).
acessibilidade em todas as etapas em cristalografia, desde a
cristalização até a resolução da estrutura e, portanto (2) como gerar estruturas com ligantes de
maneira confiável e rápida, permitindo que a cristalografia se torne um ensaio de rotina para análise
de ligação de pequenas moléculas.
O grupo de Cristalografia de Proteínas oferece oportunidades em projetos (i) envolvendo estruturas de
proteínas (permitindo um ganho rápido de experiência nessa área); (ii) no desenvolvimento de
metodologias, incluindo caracterização de qualidade de proteínas, predição de ‘cristalizabilidade’ de
proteínas, optimização de cristais, colheita não-manual de cristais, coleção de dados serial optimizado,
solução de estruturas em paralelização massiva, solubilidade de ligantes e protocolos de ‘soaking’ de
cristais.
Técnicas/ Tecnologias: cristalografia de proteínas, programação, estatística, engenharia.
Publicações relevantes:
1. Kochan et al. (2011) "Crystal structures of the endoplasmic reticulum aminopeptidase-1..." PNAS 108 pp.7745.
2. Krojer & von Delft (2011) “Assessment of radiation damage behaviour in a large collection of empirically
optimized datasets highlights the importance of unmeasured complicating effects.” J Synch Rad 18 p387.
3. Rellos et al. (2011) “Structure of the CaMKIIdelta/calmodulin complex..." PLoS Biology 8(7) e1000426
6
Biologia Química e Estrutural
de NEK Quinases
Grupo de Sinalização
dependente de fosforilação
Pesquisador Principal: Prof. Stefan Knapp
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/chembio
Descrição: As Nek quinases constituem uma família de
11 quinases em humanos, com papel central em
iniciação mitótica e progressão. Demonstrou-se, por
exemplo, que a Nek2 regula a coesão do centrossomo e
separação através da fosforilação de uma variedade de
componentes centrossomais. Regulação aberrante da
atividade do Nek2 pode levar a aneuploidias
características de celulas cancerosas. A frequente
disfunção de Nek quinases em câncer torna essas
proteínas atrativas como alvos para desenvolvimento
de novas terapias anti-câncer.
Estrutura – quinase NEK2
Nesse projeto estamos interessados em compreender
o mecanismo estrutural que regula as Nek quinases,
utilizando informação estrutural de alta resolução para
o desenvolvimento de inibidores seletivos.
Técnicas/ Tecnologias: Análise de estruturas de proteínas, desenho de ligantes baseados em estrutura,
clonagem, expressão e purificação de proteínas recombinantes, cristalografia de raios-X, ensaios
enzimáticos, técnicas biofísicas incluindo calorimetria de titulação isotérmica (ITC) e espectrometria de
massa.
Publicações relevantes:
1. Fedorov O et al. (2010). The (un)targeted cancer kinome. Nat Chem Biol 6, 166-169.
2. Rellos P et al. (2007). Structure and regulation of the human Nek2 centrosomal kinase. J Biol Chem 282, 68336842.
7
Biologia Estrutural de Proteínas
de Membrana
Grupo de Biologia
Estrutural de Proteínas de Membrana
Pesquisador Principal: Dra. Liz Carpenter
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/imp
Descrição: O grupo de Proteína Integral de Membrana (IMP)
estuda proteínas incorporadas na bicamada lipídica da membrana
celular. Estas proteínas atuam como portões de acesso ao interior
celular, permitindo a entrada e saída de sinais e moléculas.
Durante os dois últimos anos, nós desenvolvemos uma linha de
processo para expressão, purificação e cristalização de proteínas
integrais humanas de membrana. Nós triamos 186 diversas
proteínas de membrana e recentemente resolvemos a nossa
primeira estrutura – o transportador ABC de mitocôndrias
humanas, ABCB10 (PDB: 2YL4). Nos próximos quatro anos o
enfoque será sobre canais iônicos humanos, responsáveis pelo
controle do movimento de íons através das membranas. Essas
moléculas são críticas para diversos processos biológicos
fundamentais, incluindo função de nervos, coração e músculos,
imunologia, controle de insulina e atividades sensoriais. O
entendimento de suas estruturas e funções contribuirá na luta
contra diversas enfermidades tais como câncer, diabete e doenças
cardíacas.
Existem projetos junto ao grupo IMP para cientistas altamente motivados em trabalharem com
purificação, cristalização e estudos estruturais de proteínas integrais de membranas. No momento
temos três projetos em andamento com cristais incluindo um transportador ABC, uma enzima e um
carreador de soluto. Além disso, temos mais de 25 proteínas pertencentes às famílias de canais
iônicos, transportador ABC, carreador de solutos e enzimas que podem ser estudadas. Os cientistas e
projetos selecionados terão a oportunidade de entrar em contato com técnicas e ciência com um
grupo experiente e resultados reais nessa área altamente desafiadora.
Técnicas/ Tecnologias: Expressão de proteínas recombinantes, cristalização de proteínas,
determinação de estruturas, biologia estrutural de proteínas integrais de membrana.
Publicações relevantes:
Em preparação; estrutura: http://www.thesgc.org/structures/details?pdbid=2YL4
8
Engenharia e Desenho de Proteínas
Grupo de
Engenharia e Desenho de Proteínas
Pesquisador Principal: Dr. Alex Bullock
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/growth-factor-signalling
Descrição: Hormônio de crescimento e citocinas secretados
funcionam como sinais entre células para a regulação do
crescimento e diferenciação, assim como respostas a
ferimentos e infecções. Essas vias de sinalização são também
envolvidas em doenças. Controle inapropriado de
crescimento é uma das características de câncer humano,
enquanto excesso de resposta por parte das citocinas
(interferon e interleucina) está associado a doenças
autoimunes tais com artrite reumatoide, diabete e asma. Nós
temos um interesse específico em proteína quinases que
controlam essas cascatas de fosforilação, assim como as E3
ubiquitina ligases que provêm controle. Temos como objetivo a determinação de estruturas 3D dessas
proteínas e a de identificar inibidores para potenciais alvos farmacológicos. Nós também colaboramos
com experts mundiais para explorar as funções dessas proteínas.
As E3 ubiquitina ligases ligam-se a proteínas-substratos específicas e as marcam com poli/monoubiquitina como um sinal para degradação ou outras mudanças na atividade ou localização subcelular.
Temos um interesse em usar a nossa informação estrutural com engenharia de proteínas para
criarmos E3 ligases que possam alvejar qualquer proteína de interesse. Temos por objetivo a
construção dessas enzimas e o teste das mesmas in vitro e em células. Os resultados também
auxiliarão a explicar os determinantes moleculares exatos da atividade da E3 ligase.
Técnicas/ Tecnologias: Bioinformática, desenho e análise de estrutura de proteínas, clonagem,
expressão e purificação de proteínas, cristalografia de raios-X, ensaios enzimáticos, técnicas de
biofísica incluindo calorimetria de titulação isotérmica e espectroscopia de massa.
Publicações relevantes:
1. Hoeller D et al. Targeting the ubiquitin system in cancer therapy. Nature 458, 438-44. (2009)
2. Bullock AN et al. Crystal structure of the SOCS2-elongin C-elongin B complex defines a prototypical SOCS box
ubiquitin ligase. Proc Natl Acad Sci USA. 103, 7637-42. (2006)
9
Biologia Estrutural de Quinases
Grupo de Sinalização
via Fatores de Crescimento
Pesquisador Principal: Dr. Alex Bullock
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/growth-factor-signalling
Descrição: Controle inapropriado de crescimento é uma das
SGC PDB: 3S95
características de câncer humano, enquanto excesso de resposta por
parte das citocinas (interferon e interleucina) está associado a doenças
autoimunes tais com artrite reumatoide, diabete e asma. A SGC está
interessada em descrever como esses sinais de fatores de crescimento
são propagados dentro das células via fosforilação. Células tumorais com
atividade quinase constitutiva, resultante de mutação ou superexpressão, podem adquirir estado proliferativo independente de fator de
crescimento: essas quinases podem ser então inibidas através de
pequenas moléculas. Em 1998 o anticorpo específico contra HER-2
(Herceptina) foi lançado no mercado para tratamento de câncer de
mama e se tornou o primeiro tratamento aprovado direcionado contra
uma kinase de fator de crescimento. A subsequente descoberta de
potentes inibidores específicos contra as Abl tirosina quinases tem gerado bastante esperança para
novas terapias (por exemplo Gleevec, aprovado para tratamento de leucemia mielóide crônica).
Trabalhando em conjunto com o grupo de Sinalização fosforilação-dependente (Prof. Stefan Knapp),
nós conseguimos identificar inibidores anti-leucêmicos da quinase PIM1, essencial para a
transformação v-Abl.
Temos como objetivo a determinação de estruturas 3D dessas proteínas e a de identificar inibidores
para potenciais alvos farmacológicos. Nós também colaboramos com experts mundiais para explorar
as funções dessas proteínas.
Técnicas/ Tecnologias: Bioinformática, desenho e análise de estrutura de proteínas, clonagem,
expressão e purificação de proteínas, cristalografia de raios-X, ensaios enzimáticos, técnicas de
biofísica incluindo calorimetria de titulação isotérmica e espectroscopia de massa.
Publicações relevantes:
1. Pogacic V et al. Structural analysis identifies imidazo[1,2-b]pyridazines as PIM kinase inhibitors with in vitro
antileukemic activity. Cancer Res. 67, 6916-24 (2007)
2. Fedorov O et al. The (un)targeted cancer kinome. Nat Chem Biol. 6, 166-169. (2010)
10
Sondas Químicas Epigenéticas
Grupo de
Sondas Químicas Epigenéticas
Gerente de Projeto: Dra. Susanne Müller-Knapp
Pesquisador Principal: Prof. Stefan Knapp
www.thesgc.org/chemical_probes/epigenetics
Descrição: O grupo de sondas químicas epigenética atua em parceria com
diversas empresa farmacêuticas com o objetivo de desenvolver pequenas
moléculas inibidoras/ antagonistas de proteínas epigenéticas regulando a
estrutura e função da cromatina e, portanto modulando expressão
gênica.
Visamos produzir e caracterizar sondas químicas seletivas para várias
enzimas-chaves e domínios de reconhecimento/ leitura envolvidos na
Experimento de FRAP em
regulação de transcrição mediada via histonas. Após a validação,
CREBBP
disponibilizamos as sondas gratuitamente para a comunidade científica
para estudos de validação de alvos epigenéticos e identificação da
próxima geração de alvos terapêuticos envolvidos em câncer e outras enfermidades. Dessa forma, as
sondas podem ser utilizadas por quaisquer grupos para elucidar as funções biológicas.
Proteínas ativas de diferentes classes de alvos estão sendo expressas e testadas com coleções de
compostos químicos in vitro. Compostos ativos serão optimizados através de uma serie de ciclos de
desenho-síntese-teste para criar novos compostos que atendam as metas e especificações necessárias
para serem categorizados como ‘sondas químicas’ úteis.
Um aspecto importante é o desenvolvimento de ensaios celulares para caracterizar a eficiência in vivo
dos novos compostos gerados.
Técnicas/ Tecnologias: Expressão e purificação de proteínas, desenvolvimento de ensaios de triagem
in vitro e in vivo em células, FRAP, imunoflourescência, triagem de alto conteúdo, microscopia
confocal.
Publicações relevantes:
1. Müller S, Filippakopoulos P, Knapp S. (2011) Bromodomains as therapeutic targets Expert Rev Mol Med. 2011 Sep
13;13:e29.
2. Filippakopoulos P et al. Substrate Recognition and Large-Scale Structural Analysis of the Human Bromodomain
Family. Cell in press
3. Filippakopoulos P et al. Selective inhibition of BET bromodomains. Nature. 2010 Dec 23;468(7327):1067-73.
11
Química Medicinal
Grupo de Química Medicinal
Pesquisador Principal: Dr. Paul Brennan
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/medchem
Descrição: Epigenética é o estudo de fatores
herdáveis em um organismo que afeta a
expressão gênica. Com a descoberta de que
histonas
podem
ser
extensivamente
modificadas pós-tradução para alterar a
expressão gênica, postulou-se de que
combinações de marcadores de histona
(especialmente acetilação e metilação de
histonas) constituiria um ‘código epigenético’
responsável pela regulação gênica em
diferenciação celular e progressão de
doenças. A SGC iniciou então um programa
visando decifrar esse código através do
desenvolvimento de diversas sondas
químicas seletivas visando inibir as famílias
de enzimas modificadoras e leitoras de histonas.
Em Oxford, o enfoque se encontra nos bromodomínios e nas histonas demetilases. O primeiro grupo
constitui-se de domínios de cognição que se ligam em lisinas acetiladas encontradas em proteínas. O
segundo grupo agrega enzimas capazes de remover metilas de lisinas em histonas. Iniciamos projetos
de sondas químicas com triagem de coleções de compostos comerciais e fornecidos por colaboradores
acadêmicos e industriais, visando à identificação de ‘compostos líderes’. Através de um processo
iterativo de química medicinal, envolvendo ciclos de cristalografia, desenho de compostos, síntese
orgânica e triagem, os compostos líderes são optimizados em potência, seletividade e atividade
celular. Membros da equipe de Química Medicinal adquirem assim experiência em desenho de
fármacos baseado em estrutura, ‘docking’ de compostos in silico, análise da relação estruturaatividade (SAR) e síntese orgânica moderna.
Técnicas/ Tecnologias: Desenho de fármacos baseado em estrutura, ‘docking’ de compostos in silico,
análise da relação estrutura-atividade (SAR) e síntese orgânica moderna.
12
Sinalização Epigenética
Grupo de Sinalização Epigenética
Pesquisador Principal: Dr. Panagis Filippakopoulos
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/chembio/BRDs
Descrição: Transcrição em células eucarióticas é um processo rigidamente regulado, que depende da
formação de complexos de proteínas e modificações pós-traducionais (PTMs). O recrutamento dos
componentes para os grandes complexos moleculares é geralmente mediado através de módulos
conservados que especificamente ‘leem’ PTMs. Loci de transcrição ativos são caracterizados por níveis
elevados de acetilação de resíduos de lisina (Kac), que é uma PTM geralmente encontrada em caudas
de histonas. Desregulação dos níveis de acetilação têm sido associado com o desenvolvimento de
várias doenças e enzimas regulando acetilação têm emergido como alvos interessantes para
descoberta de medicamentos. Nesse contexto, nós procuramos entender as bases moleculares e
estruturais das interações iniciadas pelos módulos de bromodomínio (BRD) que reconhecem
especificamente Kac e seu papel em sinalização epigenética e celular.
Áreas específicas de interesse incluem a caracterização da família de BRDs humanos, seus complexos
com as histonas e outras proteínas regulatórias, o impacto da sinalização celular em sua função, o
arranjo de grandes complexos com proteínas contendo módulos BRD e a inibição específica dessas
interações. Em colaboração com vários grupos, temos como objetivo a identificação e
desenvolvimento de pequenas moléculas inibidoras de BRDs que possam ser usadas como sondas para
desvendar as ações biológicas de proteínas contendo BRDs in vivo ou como compostos-líderes para
desenvolvimento de medicamentos.
Técnicas/ Tecnologias: Expressão de proteínas recombinantes, caracterização biofísica de interações
de proteínas (incluindo ITC, SPR, AUC, MS, cristalografia), cristalização de complexos, modelagem
molecular e desenho de inibidores específicos baseado em estrutura.
Publicações relevantes:
1. Filippakopoulos P et al. (2010). Selective inhibition of BET bromodomains. Nature 468, 1067-73.
2. Muller S et al. (2011) Bromodomains as therapeutic targets. Expert Rev Mol Med. 13, e29
3. Hewings DS et al. (2011) 3,5-Dimethylisoxazoles Act As Acetyl-lysine-mimetic Bromodomain Ligands. J Med
Chem 54, 6761-70
13
Biologia Molecular de
Epigenética e Inflamação
Grupo de Epigenética e Inflamação
Pesquisador Principal: Prof. Udo Oppermann
www.thesgc.org/scientists/groups/oxford/inflammation
www.ndorms.ox.ac.uk/profiles.php?profile=uoppermann
Descrição: O grupo de Epigenética e Inflamação estuda os mecanismos de
regulação epigenética em inflamações musculoesqueléticas tais como a
artrite reumatoide. Estamos interessados na compreensão e estudo das
características bioquímicas de enzimas modificadoras de histonas
utilizando uma gama ampla de técnicas incluindo cristalografia de
proteínas. Adicionalmente, também estamos interessados em usar e
desenvolver pequenas moléculas para investigar processos biológicos de
macrófagos e células osteoclastas. Estamos pesquisando mudanças de
assinaturas epigenéticas de processos inflamatórios-chaves com o
objetivo de modular condições como a inflamação crônica usando
pequenas moléculas inibidoras visando modificações epigenéticas.
Técnicas/ Tecnologias: Expressão e purificação de proteínas recombinantes, cristalização, bioquímica,
desenvolvimento de ensaios celulares, regulação epigenética de respostas inflamatórias (e.g. CHiP,
CHiP-seq, expression profiling) e doenças musculoesqueléticas .
Publicações relevantes:
1. Hillringhaus L et al. (2011) Structural and evolutionary basis for the dual substrate selectivity of the human
KDM4 histone demethylase family. J Biol Chem. 2011 Sep 13. [Epub ahead of print]
2. Luo X et al. (2011) A selective inhibitor and probe of the cellular functions of Jumonji C domain-containing
histone demethylases. J Am Chem Soc. Jun 22;133(24):9451-6.
3. Kochan G et al. (2011) Crystal structures of the endoplasmic reticulum aminopeptidase-1 (ERAP1) reveal the
molecular basis for N-terminal peptide trimming. Proc Natl Acad Sci U S A. May 10;108(19):7745-50.
4. Ng SS et al. (2007) Crystal structures of histone demethylaseJ MJD2A reveal basis for substrate specificity.
Nature. Jul 5;448(7149):87-91.
14
Biologia Estrutural e Celular de
Histonas Metiltransferases
Grupo de Pesquisa
Pesquisadora Principal: Profa. Cheryl Arrowsmith
www.thesgc.org/scientists/groups/toronto/cheryl
Descrição: Metilação de histonas e outras proteínas é um
mecanismo importante de regulação da expressão gênica, que
contribui para a homeostase celular e desenvolvimento –
geralmente desreguladas em doenças. Portanto, acredita-se que
as histonas-/proteínas-metiltransferases (HMTs) sejam alvos
promissores para o desenvolvimento de novas terapias. Existem
aproximadamente 60 HMTs no genoma humano, vários
implicados em doenças, porém ainda não bem-caracterizadas
em termos de estrutura, bioquímica ou função celular. Estamos
investigando a base estrutural através da qual os HMTs humanos
reconhecem seus substratos, catalisam a transferência de
metilas e como se dá a regulação através de interações com
outras proteínas e ligantes.
Estamos utilizando metodologias de biologia celular, molecular e química para compreender como os
HMTs regulam cromatina, memória celular epigenética e programação de expressão gênica em
estados normais e doentes. Estes projetos são coordenados com o programa de Sondas Químicas
Epigenéticas da SGC e conta com colaboradores internos e externos, com o objetivo de identificar e
validar novos alvos HMT de valor terapêutico.
Técnicas/ Tecnologias: Expressão e purificação de proteínas, cristalização de proteínas, cristalografia
de raios-X, ensaios enzimáticos, de descoberta de substratos e de seletividade, desenvolvimento de
ensaios de função celular, biologia química de alvos HMT em células normais e doentes, shRNA knockdown, imunoprecipitação de cromatina (ChIP), validação e caracterização de anticorpos.
Publicações relevantes:
1. Vedadi et al. A chemical probe selectively inhibits G9a and GLP methyltransferase activity in cells. Nat Chem Biol.
7:566-74 (2011)
2. Damian et al. Somatic mutations at EZH2 Y641 act dominantly, through a novel mechanism of selectively altered
catalytic activity. Blood, 117, 2451-9, (2011)
3. Wu et al. Structural Biology of Human H3K9 Histone Methyltransferases. PLoS ONE. 5(1):e8570 (2010)
15
Biotecnologia
Grupo de Pesquisa
Pesquisadora Principal: Dra. Susanne Graslund
www.thesgc.org/scientists/groups/toronto/biotechnology
Descrição: O grupo de Biotecnologia Toronto é responsável
pelo processo de produção de proteínas, abrangendo desde
a clonagem em alta-produção até purificação paralelizada de
proteínas. O nosso objetivo é de estar constantemente
desenvolvendo e aprimorando a nossa metodologia para
manter a nossa linha de produção sempre no ápice da
tecnologia, a fim de produzir proteínas e clones de alta
qualidade. Primariamente, as proteínas são usadas para
estudos estruturais, mas as mesmas também são
empregadas com outros propósitos, tais como ensaios
funcionais, produção de anticorpos, triagem de ligantes e
desenvolvimento de ensaios. A maioria das nossas proteínas é produzida em Escherichia coli, porém
também empregamos amplamente o sistema de expressão de Baculovírus em células de inseto.
As nossas áreas de interesse específicas incluem a produção em larga escala de proteínas solúveis para
estudos estruturais e produção in vivo de proteínas biotiniladas para seleção de ligantes
recombinantes usando tecnologias de ‘phage-display’. O nosso grupo colabora com os líderes mundiais
em metodologia de seleção de anticorpos recombinantes, bem como com biologistas avaliando
anticorpos usando ensaios celulares. No momento estamos ativamente empenhados em um projeto
de criação de anticorpos contra todos os alvos da SGC envolvidos em mecanismos epigenéticos. Esse
projeto faz parte do plano maior de produzir anticorpos reproduzíveis de alta-qualidade para todas as
proteínas alvos da SGC para então disponibilizá-las para quaisquer comunidades de pesquisa.
Técnicas/ Tecnologias: clonagem independente de ligase, triagem, expressão e purificação de
proteínas recombinantes.
Publicações relevantes:
1. Colwill K et al. Gräslund S. A roadmap to generate renewable protein binders to the human proteome. Nature
Methods (2011) May 15;8(7):551-8. doi: 10.1038/nmeth.1607.
2. Gräslund S et al. Protein production and purification. Nature Methods (2008) Feb;5(2):135-46.
3. Gräslund S et al. The use of systematic N- and C-terminal deletions to promote production and structural studies
of recombinant proteins. Protein Expr Purif. (2008) Apr;58(2):210-21.
16
Sinalização Celular e Metabolismo
Grupo de Pesquisa
Pesquisador Principal: Dr. Hee-Won Pak
www.thesgc.org/scientists/groups/toronto/cellsignalling
Descrição: Estamos interessados nos aspectos estruturais de
sinalização celular e vias de tráfico de membrana intracelular. As
pequenas-GTPases da superfamília Ras (e.g. Ras, Rho, Rab e Arf)
estão envolvidos nesses importantes aspectos da fisiologia
celular: os membros das famílias Ras são responsáveis pela
proliferação celular, Rho para morfologia celular e Rab e Arf para
transporte vesicular. Mutações em proteínas Ras/Rho/Rab/Arf e
as proteínas ou efetores regulatórios associados às mesmas estão
implicados em diversas doenças humanas tais como o câncer e
retardo mental.
PDB: 3Q3J
As pequenas-GTPases funcionam como disjuntores moleculares, alternando entre os estados ‘ligado’
(ligadas ao GTP) e ‘desligado’ (ligadas à GDP). As proteínas ativadoras de GTPases (GAPs) estimulam a
atividade GTP-hidrolítica e, portanto mantendo Ras/Rho/Rab/Arf no estado ‘desligado’, enquanto os
fatores de intercâmbio de guanina nucleotídeo (GEFs) trocam o GDP pelo GTP, ativando assim
Ras/Rho/Rab/Arf ao estado ‘ligado’. As estruturas de Ras/Rho/Rab/Arf e de seus complexos com GAPs
e GEFs são essenciais para uma melhor compreensão das dinâmicas estruturais do tráfico intracelular.
Além do mais, essas análises estruturais proverão oportunidades terapêuticas únicas através do
desenvolvimento de estratégias enfocadas em Ras/Rho/Rab/Arf e suas proteínas regulatórias.
Técnicas/ Tecnologias: Clonagem, expressão e purificação de proteínas, cristalização de proteínas,
determinação de estruturas de proteínas.
Publicações relevantes:
1. Wang H et al. Structural Basis of Rnd1 Binding to Plexin Rho GTPase Binding Domains (RBDs). J Biol Chem. 2011
Jul 22;286(29):26093-106.
2. Wiens CJ et al. Bardet-Biedl syndrome-associated small GTPase ARL6 (BBS3) functions at or near the ciliary gate
and modulates Wnt signaling. J Biol Chem. 2010 May 21;285(21):16218-30.
17
Cristalografia de Proteínas
Grupo de Pesquisa
Pesquisador Principal: Dr. Hee-Won Park
www.thesgc.org/scientists/groups/toronto
Descrição: O grupo de cristalografia da SGC Toronto é uma equipe
especializada e experiente em biologia estrutural de proteínas. A
nossa missão primária é a de prover informações sobre as proteínasalvos de relevância em doenças humanas e interações proteínaligante para o desenvolvimento de sondas químicas. Estamos
recrutando pós-doutorandos de talento nas áreas de cristalografia
de proteínas ou bioquímica para se juntarem ao nosso grupo.
Candidatos selecionados terão acesso a instalações de ponta,
oportunidade de colaborações com diversos especialistas em grupos
interdisciplinares, trabalhando com proteínas de impacto e
publicando em periódicos indexados.
PFC0420W
Técnicas/ Tecnologias: determinação de estruturas de proteínas, difração de raios-X, coleta de dados
incluindo coleção em síncrotron, cristalização de proteínas, processamento de dados de difração e
faseamento.
Publicações relevantes:
1. Vedadi M et al. A chemical probe selectively inhibits G9a and GLP methyltransferase activity in cells. Nat Chem
Biol. 2011 Jul 10;7(8):566-74.
2. Clasquin MF et al. Riboneogenesis in yeast. Cell. 2011 Jun 10;145(6):969-80.
3. Dong A et al. In situ proteolysis for protein crystallization and structure determination. Nat Methods. 2007
Dec;4(12):1019-21.
18
Biologia Estrutural da Cromatina
Grupo de Pesquisa
Pesquisador Principal: Dr. Jinrong Min
www.thesgc.org/scientists/groups/toronto/chromatin-biology
Descrição: O grupo de Biologia da Cromatina e Epigenética tem
como objetivo a caracterização de proteínas da cromatina
envolvidas na ‘leitura’, ‘escrita’ e ‘deleção’ do código de histona
através de cristalografia de raios-X, em combinação com outras
técnicas de bioquímica e biofísica. A maioria destas proteínas
atua participando de grandes complexos com diversas proteínas,
muitas também se ligando diretamente ao DNA/ RNA.
Várias técnicas de bioquímica e biofísica são empregadas para a
identificação e caracterização de novas proteínas e complexos
que atuam em modificação de histonas. Uma vez identificadas,
usamos então a cristalografia de raios-X para entendermos como
os complexos são formados e como estes podem,
potencialmente, ser modulados por pequenas moléculas químicas.
PDB:3SX0
Técnicas/ Tecnologias: Série de Arranjos de peptídeos, calorimetria de titulação isotérmica (ITC),
fluorescência de polarização, espalhamento diferencial de luz estática.
Publicações relevantes:
1. Bian C et al. (2011) Sgf29 binds histone H3K4me2/3 and is required for SAGA complex recruitment and histone H3
acetylation. EMBO J. 30(14):2829-42.
2. Xu C, Bian C, Lam R, Dong A, Min J (2011) The structural basis for selective binding of non-methylated CpG islands
by the CFP1 CXXC domain. Nature Commun 2: 227.
3. Adams-Cioaba MA, Krupa JC, Xu C, Mort JS, Min J (2011) Structural basis for the recognition and cleavage of
histone H3 by cathepsin L. Nature Commun 2: 197.
19
Bioinformática Estrutural e
Química Computacional
Grupo de Pesquisa
Pesquisador Principal: Dr. Matthieu Shapira
www.thesgc.org/scientists/groups/toronto/research-informatics
Descrição: A atividade primária do grupo é a aplicação de
ferramentas de química computacional, racionalização baseada no
alvo e análise de química medicinal, visando o desenvolvimento de
sondas químicas. Técnicas de rotina usadas incluem análise
estrutural para identificação de cavidades de ligação e determinação
da viabilidade das mesmas em se tornarem alvos farmacológicos,
docking de pequenas moléculas, triagem virtual de bibliotecas
químicas e agrupamento químico de conjuntos de compostos. O
grupo emprega vários pacotes de química computacional, incluindo
programas da Schrodinger (Glide, SiteMap), Molsoft (ICM, Molcart) e
CCG (MOE).
ICM Computational chemistry
Áreas específicas de interesse incluem proteínas envolvidas em sinalização epigenética, em especial as
proteínas envolvidas na ‘escrita’, ‘leitura’ e ‘deleção’ do código de histona.
Técnicas/ Tecnologias: Favor referir ao parágrafo acima.
Publicações relevantes:
1. Campagna-Slater V et al. Structural chemistry of the histone methyltransferases cofactor binding site. J Chem Inf
Model. 2011 Mar 28;51(3):612-23
2. Wang M et al. Structural Genomics of Histone Tail Recognition. Bioinformatics. 2010 Oct 15;26(20):2629-30
3. Campagna-Slater V et al. Pharmacophore screening of the Protein Data Bank for specific binding site chemistry. J
Chem Inf Model. 2010 Feb; 50:358-367
4. Turgeon Z, et al. Newly Discovered and Characterized Antivirulence Compounds inhibit Bacterial Mono-ADPribosyltransferase Toxins. Antimicrob Agents Chemother. 2011 Mar;55(3):983-91
20
Biofísica Molecular
Grupo de Pesquisa
Pesquisador Principal: Dr. Masoud Vedadi
www.thesgc.org/scientists/groups/toronto/biophysics
Descrição: O grupo de biofísica molecular está envolvido no
desenvolvimento e emprego de métodos de alta-produção
de triagem e caracterização funcional e biofísica de
proteínas. Tais métodos incluem a análise funcional de
enzimas e triagem de inibidores potentes de proteínas
implicadas em doenças. Fomos os responsáveis pelo
desenvolvimento de uma plataforma que possibilita triagem
de dezenas de milhares de compostos com capacidade de
ligação a proteínas alvos num prazo de poucas semanas
(Vedadi et al., 2010). Muitos dos nossos projetos envolvem
colaborações na academia ou indústria farmacêutica, esses
últimos responsáveis pelos aspectos de química dos
projetos. Como exemplo citamos a colaboração que levou à
descoberta de um inibidor da histone metiltransferase G9a,
potente e célula-permeável (Vedadi et al., 2011)
Os projetos nesse grupo incluirão descoberta de novas atividades enzimáticas, estudos cinéticos e deorfanização de novos membros de diversas famílias de proteínas, desenvolvimento de métodos de
triagem para estudo de interações proteína-ligante, proteína-peptídeo e proteína-proteína, e
descoberta de novos ligantes que possibilitarão estudos de correlação estrutura-função.
Técnicas/ Tecnologias: ensaios de ligação incluindo Fluorimetria de esquadrinhamento diferencial
(differential scanning fluorimetry - DSF), espalhamento de luz estática diferencial (DSLS), ensaios de
deslocamento de peptídeos usando fluorescência de polarização, variedade de métodos de triagem
baseados em ensaios enzimáticos (incluindo SPA), métodos de caracterização biofísica e bioquímica
(ITC, SPR, CD, DLS, etc).
Publicações relevantes:
1. Vedadi M et al., A chemical probe selectively inhibits G9a and GLP methyltransferase activity in cells. Nat Chem
Biol. 2011 Jul 10;7(8):566-74.
2. Vedadi M et al., Biophysical characterization of recombinant proteins: a key to higher structural genomics
success. J Struct Biol. 2010 Oct;172(1):107-19. Epub 2010 May 11. Review.
3. Allali-Hassani A et al.. A survey of proteins encoded by non-synonymous single nucleotide polymorphisms reveals
a significant fraction with altered stability and activity. Biochem J. 2009 Oct 23;424(1):15-26.
21
Sondas Químicas Epigenéticas
Grupo de Pesquisa
Pesquisador Principal: Dr. Peter J. Brown
www.thesgc.org/chemical_probes/epigenetics
Descrição: O grupo de sondas químicas epigenéticas procura
identificar pequenas moléculas/ inibidores/ antagonistas de
proteínas epigenéticas que regulam a estrutura e função da
cromatina modulando expressão gênica. Temos como objetivo
descobrir potentes e seletivas sondas químicas que demonstrem
atividade significante em ensaios celulares e também determinar a
estrutura 3D de complexos proteína-ligante através de
cristalografia – toda a informação gerada será colocada em bancos
de dados públicos e será usada para identificação da próxima
geração de alvos terapêuticos para uma variedade de doenças, em
especial o câncer.
JQ1+BRD4
O grupo de Toronto faz parte do programa de sondas químicas da SGC Global e está enfocado em
histonas metiltransferases (HMTs), histona acetiltransferases (HATs) e as famílias de proteínas que se
ligam a metil-lisinas (~200 proteínas).
O processo inicia-se com expressão e purificação de proteínas ativas usando tecnologias
recombinantes, seguido de desenvolvimento de ensaios in vitro de média-produção, que então são
utilizadas para testar bibliotecas de moléculas visando identificar ligantes de potência moderada. Estas
moléculas são então optimizadas através de vários ciclos de desenho-síntese-teste para criar
compostos que satisfaçam os critérios e objetivos do projeto. Ensaios celulares são também
desenvolvidos para se averiguar o efeito de um composto em células, em adição aos ensaios in vitro.
Técnicas/ Tecnologias: Expressão e purificação de proteínas, desenvolvimento de ensaios e triagem
em células, cristalografia de proteínas, química medicinal.
Publicações relevantes:
1. Filippakopoulos P et al., Selective inhibition of BET bromodomains. Nature. 2010 Dec 23;468(7327):1067-73.
2. Vedadi M et al., A chemical probe selectively inhibits G9a and GLP methyltransferase activity in cells. Nat Chem
Biol. 2011 Aug 17;7(9):648.
3. Herold JM et al., Small-molecule ligands of methyl-lysine binding proteins. J Med Chem. 2011 Apr 14;54(7):250411.
22
Parasitologia Estrutural
Grupo de Pesquisa
Pesquisador Principal: Dr. Raymond Hui
www.thesgc.org/scientists/groups/toronto/parasitology
Descrição: O grupo de Parasitologia Estrutural da SGC é composto por
cientistas engajados e inovadores, dedicados ao estudo de mecanismos
de vias biológicas em parasitas protozoárias e descoberta de novos
compostos-líderes antiparasitários. Os parasitas do nosso interesse são
responsáveis por doenças como a malária e leishmaniose visceral,
gerando, mundialmente, uma taxa de mortalidade de mais de um
milhão e centenas de milhões em morbidade. A nossa abordagem de
pesquisa é baseada em biologia estrutural e química com o objetivo de
revelar os mecanismos funcionais das proteínas dos parasitas
candidatos a alvos terapêuticos e de investigar as suas interações com
inibidores. O nosso grupo é considerado como o líder em biologia
estrutural de proteínas de parasitas e é o colaborador preferido de
diversos laboratórios de ponta no Mundo. Essa colaboração nos dá
acesso aos conhecimentos complementares em genética, química
medicinal e cultura de células parasitas.
PDB: 2H66
Áreas de interesse específicas incluem o quinoma, chaperonas e proteases de parasitas. Em cada uma dessas
famílias, nós sistematicamente expressamos e cristalizamos várias proteínas categorizadas como essenciais ou
de significância funcional. Nós também triamos as proteínas com bibliotecas de compostos focadas para
identificar inibidores potentes e seletivos. Como demonstrado no caso das proteína-quinases cálciodependentes (Wernimont et al, 2010; Lourido et al, 2010), alguns desses inibidores se mostraram ser valiosas
sondas químicas que, quando aliadas às suas estruturas, podem ser usadas para elucidar os mecanismos
funcionais e de inibição, assim com contribuir para a prospecção de proteínas com potencial de se tornarem
alvos farmacológicos.
Técnicas/ Tecnologias: Biologia estrutural, cristalografia de proteínas, expressão e purificação de proteínas,
química biológica, enzimologia, interações de pequenas moléculas.
Publicações relevantes:
1. Artz JD et al. Molecular characterization of a novel geranylgeranyl pyrophosphate synthase from Plasmodium
parasites. J Biol Chem. 2011 Feb 4;286(5):3315-22.
2. Wernimont A et al. Structures of apicomplexan calcium-dependent protein kinases reveal mechanism of
activation by calcium. Nature Structural and Molecular Biology. 2010 May;17(5):596-601.
3. Lourido S et al. Calcium-dependent protein kinase 1 is an essential regulator of exocytosis in Toxoplasma. Nature.
2010 May 20 65(7296):359-62.
4. Frearson JA et al. N-Myristoyltransferase inhibitors: new leads for the treatment of human African
trypanosomiasis. Nature. 2010 Apr 1;464(7289):728-32.
5. Qiu W et al. Novel structural and regulatory features of rhoptry secretory kinases in Toxoplasma gondii. EMBO J.
2009 Apr 8;28(7):969-79.
23
Biologia da Ubiquitina
Grupo de Pesquisa
Pesquisador Principal: Dr. Yufeng Tong
www.thesgc.org/scientists/groups/toronto/ubiquitin-biology
Descrição: A ubiquitinação é um processo importante de
modificação pós-traducional que liga a ubiquitina de maneira
covalente à cadeia lateral de lisinas na proteína alvo. A clássica
poli-ubiquitinação ligada a Lys48 comanda a degradação da
proteína através da via de proteossomo, sendo essencial para a
reciclagem de proteínas e diversos outros processos celulares: os
descobridores da via de ubiquitina-proteossomo foram agraciados
com o Prêmio Nobel de Química em 2004. Mais recentemente, a
importância de mecanismos de ubiquitinação não-clássicos foi
PDB: 2IBI
desvendada, com o reconhecimento de um grande número de
enzimas envolvidas em ubiquitinação e de ubiquitinação de
proteínas. A via da ubiquitina contribui em uma grande gama de processos biológicos, incluindo
endocitose de proteínas pela membrana, reparo de DNA, sinalização celular, autofagia, apoptose,
resposta imune e inflamação e infecção viral são apenas alguns exemplos. Desregulação do processo
de ubiquitinação tem sido correlacionado a várias doenças humanas incluindo cânceres, diabete,
hipertensão e doenças neurológicas como o autismo e a doença de Parkinson.
O grupo de Biologia da Ubiquitina tem como enfoque a compreensão da estrutura, função,
especificidade e mecanismos enzimáticos de Ubiquitina ligases E3 do tipo HECT e proteases ubiquitinaespecíficas. Nós utilizamos a plataforma de biologia estrutural de alta-produção da SGC para
expressão de proteínas, determinação de estrutura e ensaios bioquímicos para examinar a função
destas enzimas. Nós também colaboramos extensivamente com outros grupos para identificarmos
pequenas moléculas e biomoléculas que alteram a atividade de ligases e proteases correlacionadas a
doenças.
Técnicas/ Tecnologias: Bioquímica de proteínas, cristalografia, Ressonância Nuclear Magnética,
ensaios enzimáticos, técnicas biofísicas incluindo calorimetria de titulação isotérmica, espalhamento
dinâmico de luz, dicroísmo circular, espectrometria de massa e medidas de fluorescência.
Publicações relevantes:
1. Ceccarelli DF et al. (2011). An allosteric inhibitor of the human cdc34 ubiquitin-conjugating enzyme. Cell 145:
1075-1087.
2. Tong Y et al. (2010). Phosphorylation-independent dual-site binding of the FHA domain of KIF13 mediates
phosphoinositide transport via centaurin alpha1. PNAS 107: 20346-20351.
3. Tong Y. et al. (2009). Structure and function of the intracellular region of the plexin-b1 transmembrane receptor.
J. Biol. Chem. 284: 35962-35972.
24
Biologia Química Regulação da Cromatina
Grupo de Pesquisa
Pesquisador Principal: Prof. Stephen Frye
Universidade da Carolina do Norte (EUA)
www.thesgc.org/chemical_probes/epigenetics
Descrição: Em colaboração com a SGC, nós buscamos descobrir
sondas químicas para as Proteína-lisina metiltransferases (PKMT)
e domínios de ligação a metil-lisinas. Muitas dessas proteínas
estão implicadas em câncer e outras doenças, mas a viabilidade
para se tornarem alvos farmacológicos e suas funções biológicas
necessitam de mais validações. A descoberta de sondas químicas
de alta qualidade pode avançar o entendimento em cada uma
destas áreas.
As áreas de pesquisa específicas incluem sondas químicas para
PKMTs G9a/GLP e pequenas moléculas agonistas de domínios
MBT.
PDB: 3RJW
Técnicas/ Tecnologias: Química medicinal.
Publicações relevantes:
1. Liu F et al. Optimization of Cellular Activity of G9a Inhibitors 7-Aminoalkoxy-quinazolines. J Med Chem. 2011 Aug
5.
2. Vedadi M et al. A chemical probe selectively inhibits G9a and GLP methyltransferase activity in cells. Nat Chem
Biol. 2011 Aug 17;7(9):648.
25