A relação estrutura-função é um princípio básico em Biologia. O desempenho adequado de macromoléculas e agregados moleculares é determinado pelas suas propriedades conformacionais. O estudo dessas propriedades é abordado principalmente através de técnicas espectroscópicas. A realização desse tipo de pesquisa requer um enfoque multidisciplinar onde conhecimentos de Biologia, Físico-Química e Espectroscopia se complementam.
Nosso laboratório foi criado em 1973, sob o nome de Laboratório de Biofísica Molecular. Os projetos que temos enfocado abordam o estudo de sistemas de membranas, biológicas e modelo (bicamadas planas, lipossomos, micelas, emulsões) e sua interação com compostos farmacologicamente ativos, tais como anestésicos locais, antibióticos poliênicos, quimioterápicos anti-tumorais, e ainda o grupo heme. O efeito de íons, em geral, e, em particular, aqueles que alteram a estrutura da água, tem também sido examinado. Além de investigar a ação desses agentes sobre as propriedades estruturais e dinâmicas das membranas, nosso laboratório tem também examinado o efeito da ligação a membranas sobre as propriedades físico-químicas dos ligantes (alterações no grau de dissociação (pK) e em cinéticas de reação). Com membranas biológicas temos examinado o efeito de colesterol, hormônios, íons e outros agentes sobre as propriedades de organização da bicamada lipídica e sobre a interação lipídio-proteína. Temos também desenvolvido metodologias para determinação de coeficientes de partição que não requerem separação de fases.
A maior parte desses estudos tem envolvido o emprego da técnica de ressonância paramagnética eletrônica (EPR).
Em colaboração com os Professores C.R. Nakaie e A.C.M. Paiva, da Escola Paulista de Medicina, descrevemos a síntese de um aminoácido (TOAC) contendo marcador de spin e estudamos suas propriedades espectroscópicas e físico-químicas. Esse aminoácido tem sido empregado na síntese de peptídeos para o estudo de suas propriedades conformacionais. Sua utilização vem se ampliando na literatura, com vários grupos fazendo uso de TOAC para examinar a conformação de peptídeos.
Mais recentemente, o laboratório passou a incluir o uso das técnicas de dicroismo circular e fluorescência para o estudo de peptídeos cuja sequência ocorre em alças ou domínios transmembranares de receptores acoplados a proteínas G. O estudo de fragmentos é uma estratégia adotada especialmente no caso de proteínas de membrana, em virtude da dificuldade de cristalização das mesmas ou de sua análise por meio de ressonância magnética nuclear (NMR). Esse é também um projeto de colaboração com os Professores Nakaie e Paiva e com o Professor Alberto Spisni, da Universidade de Parma, Itália, em cujo laboratório são feitos os estudos de NMR.
Em colaboração com o Professor C. Alvarez, da Universidade de La Habana, Cuba, estudamos as propriedades conformacionais das toxinas de anêmonas marinhas Sticholisinis I e II, bem como o efeito da ligação das mesmas sobre a estrutura de membranas. Também são estudados peptídeos correspondentes à região N-terminal dessas toxinas com o objetivo de obter maiores informações à respeito do mecanismo de formação de poros pelas Sticholisinas.
