BSc University of Toronto 1985
MSc University of Toronto 1988
PhD Universidade de São Paulo 1994 |
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Biologia Estrutural e Funcional de Sistemas de Secreção de Macromoléculas e Vias de Sinalização em Bactérias
O foco principal do nosso laboratório é entender a base estrutural de processos importantes para comportamentos bacterianos complexos. Usamos como modelo o fitopatógeno Xanthomonas citri, causador do cancro cítrico. Nossos trabalhos combinam técnicas de biologia estrutural (cristalografia, RMN, cryo-EM), espectroscopia, microscopia, produção de nocautes gênicos, enzimologia e a análise de redes de interação proteína-proteína.
i) Sistemas de secreção de tipo IV e a competição bacteriana.
Talvez os mecanismos mais poderosos e sofisticados utilizados por bactérias para interagir com outras células e manipular o seu ambiente sejam os sistemas de secreção de macromoléculas, que atuam no transporte de proteínas e/o DNA através do envelope bacteriano. Os versáteis Sistemas de Secreção do Tipo IV (T4SSs) desempenham importantes funções em bactérias entre os quais são conjugação bacteriana (transferência horizontal de material genético entre bactérias) e a transferência de fatores de virulência para dentro de células hospedeiras, frequentemente causando doenças de importância para saúde humana e em plantas. Muitas bactérias da família Xanthomonadaceae possuem um T4SS com características distintas de outros T4SSs já caracterizados. Nosso grupo demonstrou que o fitopatógeno Xanthomonas citri emprega este sistema para transferir toxinas para outras bactérias, resultando na morte da célula alvo. Nesta maneira, o T4SS contribua significativamente para a capacidade de Xanthomonas spp competir com outras espécies bacterianas. Nosso laboratório está desenvolvendo estudos estruturais e funcionais sobre o T4SS da Xanthomonas. O tamanho deste sistema secretório, que contem múltiplas cópias de pelo menos uma dúzia de subunidades diferentes e peso molecular > 3 megaDaltons, gera grandes desafios para estudar sua estrutura e funcionamento. Outros desafios são de entender os detalhes do mecanismo de reconhecimento entre o T4SS e as toxinas por ela secretadas e de caracterizar as atividades e alvos moleculares das toxinas secretadas por este sistema.
ii) Estilo de vida bacteriana e o segundo mensageiro c-di-GMP: síntese, degradação e receptores.
Bactérias podem adotar múltiplos estilos de vida. Em um extremo, há crescimento planctônico em meio líquido em que células vivem individualmente, frequentemente empregando flagelos para nadar na direção de quimioatraentes ou na direção oposta de quimiorepelentes. Outro estilo de vida envolve crescimento em uma superfície como parte de uma comunidade de muitas células (muitas vezes chamadas biofilmes). A habilidade de transitar entre estes, e intermediários, estilos de vida requer a coordenação de uma série de eventos de desenvolvimento celular e uma grande variedade de comportamentos fisiológicos complexos, por exemplo, “quorum sensing”, múltiplos tipos de motilidade, adesão a superfícies, secreção de exopolissacarídeos, surfactantes e enzimas extracelulares e a produção de fatores de virulência. O dinucletídeo bis(3´-5´) di-GMP cíclico (c-di-GMP) desempenha um papel central nesta coordenação no reino de bactérias. O c-di-GMP é sintetizado por diguanilato ciclases (domínios GGDEF), é degradado por duas classes de fosfodiesterases (domínios EAL e HD-GYP) e existe uma variedade de famílias de receptores de c-di-GMP (ie domínios PilZ, FleQ, Clp, domínios GGDEF e EAL não-catalíticos e “riboswitches”). O genoma da Xanthomonas citri codifica dezenas de domínios ciclase, fosfodiesterases e receptores de c-di-GMP, a maioria dos quais estão associados covalentemente ou não-covalentemente a outros domínios com um largo espectro de atividades associadas a sinalização molecular. O nosso desafio é entender os princípios de regulação enzimática das ciclases e fosfodiesterases e os princípios que regulam as afinidades dos receptores para c-diGMP. Também queremos entender os detalhes moleculares das interações entre estes e outros domínios e como estas interações afetam suas atividades enzimáticas e afinidades por c-di-GMP.
iii) O pilus tipo IV: Regulação e seu papel em motilidade e formação de biofilme
O pilus do tipo IV (T4P) é um filamento polimérico longo e fino encontrado na superfície de bactérias Gram negativas e envolvido numa variedade de comportamentos importantes incluindo motilidade, adesão, patogenicidade, transformação natural, evasão do sistema imune e formação de biofilmes. Um complexo de múltiplos componentes embutidos no envelope bacteriana controla a extensão/polimerização e retração/despolimerização destes filamentos. O nosso grupo está estudando as estruturas e a dinâmica das interações dos componentes deste complexo regulatório com atenção especial nas interações entre o receptor de c-di-GMP FimX, a proteína adaptadora PilZ e a ATPase PilB.
MyResearcherID (ISI): http://www.researcherid.com/rid/G-5565-2012
Google Scholar: https://scholar.google.com.br/citations?user=jw0EJBcAAAAJ&hl=pt-BR&oi=ao
ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3110-6302
Membros do Laboratório
Pós-Doutores
Edgar Llontop (PhD) (edg_2_9@hotmail.com)
Bruno Yasui Matsuyama (brunomatsuyama@gmail.com)
Gabriel Umaji Oka (gabriel.oka@usp.br)
Alunos de Pós-Graduação
Santiago Justo Arévalo (PhD) (sanjusare_712@hotmail.com)
Thiago Rodrigo dos Santos (thiagorodrigo.santos@yahoo.com.br)
Iniciação Científica
Sofia Quarello dos Ramos (sofiaqr@usp.br)
Daniela Zapata Sifuentes (daniela.zapatas@urp.edu.pe)
Alumni
1) Sandro Fernandes Ataide (MSc, 2001) - Professor, School of Molecular Bioscience, University of Sydney, Australia
2) Aurea Denise Sousa (PhD, 2002) - National Institutes of Health, USA
3) Adriana Aparecida Paulucci (PhD, 2003) – Research Associate, Department of Genetics, MD Anderson Cancer Center, Houston, TX, USA
4) Luis Marcelo Fernandes Holthauzen (PhD, 2003) – Research Associate, Sealy Center for Structural Biology and Molecular Biophysics, University of Texas Medical Branch, Galveston, TX, USA
5) Eric Kors Vidsiunas (PhD, 2004) - Alellyx Applied Genomics; FAPESP
6) Marcos Castanheira Alegria (PhD, 2004) - Diretor de Biotecnologia na Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda, Brasil
7) Lucicleide Ribeiro Silva (Post-Doc, 2005)
8) Miryam Marroquin Quelopana (Post-Doc, 2005) – Pesquisadora, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, RJ, Brasil
9) Cássia Docena (PhD, 2006) - Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães, Fundação Oswaldo Cruz, Recife, PE, Brasil
10) Leonor Galvão de Botton (PhD, 2007) – Magellan Intellectual Property, Brasil
11) Roberto Kopke Salinas (Post Doc, 2008) - Professor, Departamento de Bioquímica, Instituto de Química, Universidade de São Paulo, Brasil
12) Fernando Correa (PhD, 2008) - Senior Research Associate, Structural Biology Initiative, CUNY Advanced Science Research Center, New York, NY, USA
13) Cristiane Rodrigues Guzzo (PhD, 2010 and Post-Doc, 2011) – Professora, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade de São Paulo, Brasil
14) Paola Alejandra Cappelletti (PhD, 2010) - Supervisora de Pesquisa e Desenvolvimento na Empresa Excellion Serviços Biomédicos, Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil
15) Maria Cláudia Pereda Rosa (PhD, 2010) - Técnica de Laboratório no Departamento de Reprodução Animal (VRA), Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo e Professora de Biomedicina na Universidade Paulista (UNIP), São Paulo, Brasil
16) Maxuel de Oliveira Andrade (MSc, 2006 and PhD 2011) – Pós-doutor, Department of Microbiology and Cell Science, Universidade da Florida, Gainesville, FL, USA
17) Pricila Hauk Teodoro (Post-Doc, 2012) - Assistant Research Scientist, Institute for Bioscience and Biotechnology Research (IBBR), University of Maryland, College Park, MD, USA
18) Cristina Elisa Alvarez Martinez (Post-Doc, 2013) - Professora, Departamento de Genética e Biologia Molecular, Instituto de Biologia, UNICAMP, Campinas, SP, Brasil
19) German Dunger (Post-Doc, 2015) - Professor, Departamento de Producción Animal, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional del Litoral, Argentina.
20) Maycon Campos Oliveira (PhD, 2015) – Pesquisador, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), Centro Nacional de Pesquisa de Milho e Sorgo, Sete Lagoas, MG, Brasil
21) Raphael Dias Teixeira (PhD, 2015 and Post-Doc, 2016) - Pós-doutor, Biozentrum, Suiça
22) Diorge Paulo de Souza (PhD, 2010 and Post Doc, 2016) – Pós-doutor, Cambrodge University, UK
23) Ethel Bayer Santos (Post-Doc, 2018) - Jovem Pesquisadora, Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade de São Paulo
24) Natalia Bueno (MSc, 2018) - Bio Insumos e Diagnóstico Ltda, São Paulo, SP, Brasil
25) William Cenens (Post-Dosc, 2019) - Science Advisor - AgroSavfe, Belgium
26) German Sgro (Post-Doc, 2020) - Professor Doutor - Facudade de Ciências Farmacêuticas da USP - Ribeirão Preto
Publicações representativas:
Alvarez-Martinez, C.E. Sgro, G.G., Araujo, G.G, Paiva, M.R.N., Matsuyama, B.Y., Guzzo, C.R., Andrade, M.O., Farah, C.S. (2021) Secrete or perish: The role of secretion systems in Xanthomonas biology. Computational and Structural Biotechnology Journal 19, 279–302.
Cenens, W., Andrade, M.O., Llontop, E., Alvarez-Martinez, C.E., Sgro, G.G., Farah, C.S. (2020) Bactericidal Type IV Secretion System Homeostasis in Xanthomonas citri. PLoS Pathogens 16(5): e1008561.
Sgro, G.G., Oka, G.U., Souza, D.P., Cenens, W., Bayer-Santos, E., Matsuyama, B.Y., Bueno, N.F., Dos Santos, T.R., Alvarez-Martinez, C.E., Salinas, R.K., Farah, C.S. (2019). Bacteria-Killing Type IV Secretion Systems. Frontiers in Microbiology 10, 1-20.
Bayer-Santos, E., Cenens, W., Matsuyama, B.Y., Oka, G.U., Di Sessa, G., Mininel, I.D., Alves, TT.L., Farah, C.S.. (2019). The opportunistic pathogen Stenotrophomonas maltophilia utilizes a type IV secretion system for interbacterial killing. PLoS Pathogens 15, e1007651.
Sgro, G.G., Costa, T.R.D., Cenens, W., Souza, D.P., Cassago, A., Coutinho de Oliveira, L., Salinas, R.K., Portugal, R.V., Farah, C.S., and Waksman, G. (2018). Cryo-EM structure of the bacteria-killing type IV secretion system core complex from Xanthomonas citri. Nature Microbiology 3, 1429-1440.
Teixeira, R.D., Guzzo, C.R., Arévalo, S.J., Andrade, M.O., Abrahão, J. Souza, R.F. and Farah, C.S. (2018) A bipartite perplasmic receptor-diguanylate cyclase (XAC2383/XAC2382) in the bacterium Xanthomonas citri. J. Biol. Chem. 293, 10767-10781.
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Souza, D.P., Oka, G.U., Martinez, C.E.A., Bisson-Filho, A.W., Dunger, G., Hobeika, L., Cavalcante, N.S., Alegria, M.C., Barbosa, L.R.S., Salinas, R.K., Guzzo, C.R. and Farah, C.S. (2015) Bacterial Killing via a Type IV Secretion System. Nature Communications 6, 6453
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Guzzo, C.R., Dunger, G., Salinas, R.K. and Farah, C.S. (2013) Structure of the PilZ-FimXEAL-c-di-GMP complex responsible for the regulation of bacterial Type IV pilus biogenesis. Journal of Molecular Biology 425, 2174-2197.
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Alegria, M.C., Souza, D. P., Andrade, M.O., Docena, C., Khater, L., Ramos, C.H.I., da Silva, A.C.R., Farah, C.S. (2005) Identification of new protein-protein interactions involving the products of the chromosome - and plasmid – encoded type IV secretion loci of the phytopathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri. J. Bacteriology 187, 2315-2325.
