Programas e Projetos de Pesquisa

O principal objetivo do INCT-BioSyn é estudar e prospectar recursos biológicos de plantas e microrganismos para produzir uma base de dados integrados e dinâmicos para construção de peças, circuitos e caminhos metabólicos para engenharia de sistemas biológicos e geração de plataformas tecnológicas de ativos de biodiversidade . Esses objetivos incluem: (i) Estudar, coletar e caracterizar plantas e microorganismos nativos e cultivados; (Ii) Gerar bases de dados integradas de genoma, transcriptoma e metabolomas de recursos biológicos; (Iii) Anotar, integrar e construir peças, peças e vias metabólicas para engenharia de função de sistemas biológicos; (Iv) Desenvolver tecnologias de biologia sintética; (V) Gerar plataformas tecnológicas para o desenvolvimento de produtos biotecnológicos e agregar valor à biodiversidade e contribuir para a conservação dos recursos naturais.

O consórcio INCT-BioSyn contribuirá como pilar da pesquisa e desenvolvimento do Plano Nacional de Biotecnologia.

Fundamentos do INCT-BioSyn:

1. Recolha de amostras e caracterização de recursos biológicos;

2. Geração de dados e análises em larga escala integradas de microrganismos e plantas;

3. Construa R-bions, bio-partes, biocircuitos e rotas metabólicas para a edição e engenharia genômica para gerar e testar novas hipóteses sobre genes e função proteica em sistemas biológicos;

4. Desenvolvimento de plataformas cruzadas biotecnológicas;

5. Geração de "chassi" molecular de espécies modelo, como soja e milho, e novos sistemas bacterianos para engenharia de funções genéticas, engenharia de vias metabólicas, desenvolvimento de substâncias ativas biotecnológicas e agregação de valor à biodiversidade.

6. Capacitação, treinamento de jovens cientistas; Consolidação da plataforma tecnológica e prestação de serviços dentro da plataforma INCT. Plataforma tecnológica. Popularização e vulgarização de Ciências e Tecnologias Biosintéticas: interações com museus de ciências, redes sociais e grupos de discussão sobre impactos legais, éticos e sociais da ciência e tecnologia Regulamentos de bioética e biossegurança; Acesso à biodiversidade e compartilhamento de benefícios.

Programa de pesquisa:

Engenharia do metabolismo de déficit hídrico em soja (Glycine max). Utilizar o sistema CRISPR / Cas9 para gerar mutantes de soja em genes candidatos relacionados com a tolerância ao déficit hídrico. Avaliar uma função dos genes silenciados no processo de tolerância / resposta das plantas à seca. Utilizar CRISPR ativadores e RFNs ativadores para aumentar a expressão dos genes. Exemplos de soluções para tolerância / resposta das plantas de soja à seca. Expressão, em soja, de genes heterólogos identificados em plantas de regiões semi-áridas do Brasil, visando expressar uma (s) via (s) de biossíntese relacionada com uma tolerância a seca em plantas de soja com sensibilidade ao estresse.

Investigador principal:

Alexandre Nepomuceno

Pesquisadores:

Bárbara França Dantas

Carolina Vianna Morgante

Clara Beatriz Hoffmann Campo

Liliane Márcia Mertz Henning

Saulo de Tarso Aidar

Maria Cristina de Oliveira Neves

Norman Neumaier

Programa de pesquisa:

A produção em escala industrial de etanol no Brasil não é um processo estéril e as culturas puras de levedura (Sacharomyces cerevisiae) utilizadas para inocular os biorreatores são rapidamente contaminadas por outras leveduras e bactérias. Durante a estação de produção de etanol, a população de organismos no reator sofre mudanças complexas e, muitas vezes, a população inicial de levedura é superada por fermento selvagem. A complexidade e a dinâmica completas da população microbiana presentes em uma planta de fermentação industrial brasileira não são conhecidas porque os estudos anteriores basearam-se em métodos de baixo débito para isolamento de tensão e análise de diversidade. Nosso objetivo final é compreender a dinâmica da população e o efeito de bactérias e leveduras contaminantes na produtividade de etanol de levedura.

Investigador principal:

Betania Quirino

Co-PI:

João Almeida

Pesquisadores:

Adam Arkin

Jeff Skerker

Chris Somerville

Lunalva Sallet

Programa de pesquisa:

A edição do genoma e os circuitos genéticos devem contribuir para aumentar a precisão e acelerar a engenharia metabólica direcionando a regulação dos genes para células vegetais. Criar redes celulares que integram sinais de entrada para tomada de decisão e atuação. Criar portas lógicas artificiais e dispositivos de memória e implementações de lógica celular e portões complexos exigiram a camada de circuitos genéticos. Utilização de sistemas baseados em recombinases sintética para integração de lógica combinatória e memória em células vivas. O caminho do metabolismo de óleo e proteína do engenheiro de alimentos à base de plantas terá impactos significativos nos setores produtivos e na sustentabilidade. A composição do metabolismo das plantas é determinada por uma rede genética mediada pela conversão da fotossíntese induzindo a conversão de carbono e nitrogênio em proteínas, óleo e carboidratos.

Investigador principal:

Elibio Rech

Pesquisadores:

Andre Murad

Cintia Coelho

Cristiano Lacorte

Eduardo de Oliveira Melo

Felipe Rodrigues da Silva

Giovanni Vianna

Leila Barros

Luiz Alberto Colnago

Shirley Ann Tousch Graham

Taciana Cavalcanti

Programa de pesquisa:

Biologia sintética de fermento para a produção de moléculas de interesse biotecnológico. Nossa pesquisa está focada no desenvolvimento de ferramentas moleculares (plasmídeos para expressão gênica / edição genômica e cromossomos artificiais) para Saccharomyces cerevisiae e Pichia pastoris para realizar projetos de biologia sintética nestas plataformas de fermento. Os produtos finais incluem biofarmacêuticos, biocombustíveis e outros metabólitos biotecnologicamente relevantes.

Investigador principal:

Fernando Araripe Gonçalves Torres

Pesquisadores:

Lidia Maria Pepe de Moraes

Janice Lisboa De Marco

Programa de pesquisa:

Nosso programa tem como objetivo criar uma compreensão mais profunda da biodiversidade amazônica com o uso de ferramentas moleculares. Descrever a biodiversidade através do código de barras do DNA e, nos casos em que é necessária uma maior resolução, implantamos o sequenciamento genômico completo. Também avaliamos a distribuição genética de espécies selecionadas usando ferramentas de genômica paisagística e estudamos mecanismos adaptativos de plantas para diferentes ambientes com abordagens genômicas funcionais. Também estamos desenvolvendo uma visão detalhada da microbiota de diferentes regiões amazônicas com abordagens metagenômicas. Todos os estudos experimentais são apoiados por ferramentas de bioinformática e biologia computacional.

Investigador principal:

Guilherme Oliveira

Pesquisadores:

José Augusto Bittencourt

Nelson Carvalho

Rafael Valadares

Ronnie Alves

Santelmo Vasconcelos

Programa de pesquisa:

Estudos metabólicos e produção de compostos bioativos de alto valor agregado em organismos geneticamente modificados. Os estudos de compostos metabólicos e bioativos consistirão na caracterização química de plantas geneticamente modificadas com ênfase na identificação e/ou quantificação de metabolitos secundários, utilizando uma abordagem moderna de desreplicação que combina o uso de técnicas espectrométricas sofisticadas (espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear) e Espectrometria de massa de alta resolução) com métodos quimiométricos, juntamente com a ajuda de poderosas bases de dados.

Investigador principal:

Kirley Marques Canuto

Pesquisadores:

Lorena Mara Alexandre e Silva

Paulo Riceli Vasconcelos Ribeiro

Programa de pesquisa:

Nanobiotecnologia e 3D Biofabrica. A equipe associada a este programa de pesquisa está interessada nas fronteiras da nanobiotecnologia, incluindo a avaliação das características das estruturas biológicas em nanoescala visando o desenvolvimento de micro e nanosistemas; Desenvolvimento de microrganismos e nanossistemas lipossômicos, lipídicos, metálicos e poliméricos obtidos por rotas de síntese verde visando a entrega de bioativos e imobilização de moléculas; Desenvolvimento de superfícies funcionais aplicáveis a embalagens de alimentos ativos, filmes comestíveis, sistemas de biorremediação, nanobiossensores, nanocatalisadores, biomiméticos e nanoforensos; Testes para avaliar a nanotoxicidade e a nanoecotoxicidade in vitro e in vivo; Fabricação digital por fabricação de aditivos, fabricação de subtração, engenharia reversa e bioimpressão 3D de andaimes biológicos; Implementação de sistemas de expansão industrial, gerenciamento de resíduos, avaliação de impacto, modelagem matemática e sustentabilidade dos processos de nanobiotecnologia.

Investigador principal:

Luciano Paulino Silva

Pesquisadores:

Augusto Fernandes Vellozo

Cínthia Caetano Bonatto

Ivy Garcez Reis

Paulo Vieira Milreu

Programa de pesquisa:

Engenharia metabólica de leveduras aplicadas à produção de produtos químicos de alto valor agregado

O Brasil é conhecido por sua grande abundância de biomassa. Entre aqueles cana-de-açúcar e soja são as principais culturas utilizadas para a produção de etanol e biodiesel, respectivamente. No entanto, esses tipos de biomassa também podem ser utilizados para a produção de vários produtos químicos, como bioplásticos, biossurfactantes e outros biopolímeros como o ácido hialurônico. Portanto, os esforços de pesquisa se transformaram em desenvolventes linhagens de microrganismos capazes de converter a matéria-prima em esses polímeros. O microrganismo ideal deve converter a matéria-prima e produzir o polímero desejado com alto rendimento e taxa. As leveduras são microrganismos unicelulares geralmente adaptados ao ambiente industrial severo. Muitas vezes, eles precisam de manipulação genética para conseguir um processo escalável e economicamente viável. Assim, os esforços de pesquisa se transformaram em escolher a espécie de levedura apropriada para a produção de biopolímeros específicos, engenharia genética e, finalmente, garantir que o modo de fermentação corresponda à demanda da indústria.

Investigador principal:

Nadia Skorupa Parachin

Pesquisadores:

Talita Souza Carmo

Juliana Davies

Programa de pesquisa:

As mudanças climáticas globais são cada vez mais o desafio para a produção agrícola e a segurança alimentar em todo o mundo. O calor, a seca e a sua interação tiveram grande influência histórica sobre os rendimentos das culturas globais. A modificação da função mitocondrial é um alvo potencial para aumentar o rendimento das culturas e a tolerância a vários estresses. O programa específico visa a edição de sequências regulatórias e codificadoras para modificar a função do milho, vários genes envolvidos com a resposta e adaptação ao estresse abiótico associado à mudança climática, com foco na biogênese mitocondrial e no metabolismo.

Investigador principal:

Paulo Mazzafera

Co-PI:

Ricardo Dante

Pesquisadores:

Geraldo M. A.,

Isabel R. Gerhardt

Márcio J. da Silva,

Juliana E C. Teixeira

Joice M Bariani

Luiz A F Barbosa

Yassitepe Cançado

Programa de pesquisa:

Construção de uma base de conhecimento apoiada em tecnologias genômicas. Recolha de amostras e caracterização de recursos biológicos; O sequenciamento genômico de espécies de Brachiaria será útil como plataformas para engenharia de função de genes com base em biologia sintética e edição de genoma

Investigador principal:

Vera Carneiro

Pesquisadores:

André Southernman Teixeira Irsigler

Diva Maria de Alencar Dusi,

Glaucia Salles Cortopassi Buso

Julio Carlyle Macedo Rodrigues

Orzenil Bonfim da Silva Junior

Roberto Coiti Togawa

Programa de pesquisa:

Desenvolver e otimizar epitopos de múltiplos antígenos sintéticos para uso no diagnóstico de doença de Chagas, leishmaniose e HIV; Otimizar aptameros (fragmentos de DNA ou RNA sintético selecionados por sua interação de estrutura 3D com haptenos ou antígenos como alternativa ao uso de anticorpos monoclonais) para o diagnóstico, para capturar e atingir o sistema de enriquecimento e o desenvolvimento de novas terapias contra o câncer; Desenvolvimento e otimização de anticorpos sintéticos ou mini-anticorpos. Em uma primeira abordagem, o grupo pretende desenvolver e expressar fragmentos Fv do anticorpo terapêutico Rituximab na forma de scFv que são estáveis em solução por longos períodos, quatro otimização e demonstração do princípio. Desenvolver protótipo de vacina do vírus da gripe H1N1 e subtipos de H3N2 utilizando genética reversa para promover mutações que suprimam os determinantes de patogenicidade como sítios de clivagem de hemaglutinina; Desenvolver protótipo de vacina dos subtipos H1N1 e H3N2 do vírus da gripe usando genética reversa para promover os segmentos de mutações da neuraminidase que aumentam a proliferação dos vírus na cultura celular para produção de vacinas; Utilize biologia sintética para construir completamente os segmentos virais de hemaglutinina e neuraminidase com mutações de interesse sem o uso de matriz viral; Avaliar a imunogenicidade e a segurança desses vírus gerados por mutação reversa e biologia sintética através de respostas imunes humorais e celulares induzidas por vacinação com o vírus gerado Avaliar a proteção de animais vacinados desafiados através de infecções com vírus gerados

Investigador principal:

Wim Degrave

Pesquisadores:

Ana Maria Mazotto de Almeida

Gilvan Pessoa Furtado

Isabelle Freire Tabosa Viana

Josiane Cardoso

Mariana Caldas Waghabi,

Marcos Catanho

Marcos Luiz Barros

Marcos Roberto Lourenzoni

Mateus Gomes de Godoy