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Resumo

Proteínas que ocorrem naturalmente mediam muitos processos biológicos, desde o uso de energia solar para construir moléculas complexas e detecção de pequenas moléculas (receptores olfativos) e de luz (rodopsina) até a conversão de gradientes de pH em ligações químicas (ATP sintase). Curiosamente, somente uma pequena fração do espaço que compõe todas as sequências de proteínas foi amostrado pela natureza. A evolução ocorre pela mutação e seleção gradual e, portanto, proteínas são agrupadas em conjuntos de famílias, não estando uniformemente distribuídas por todo o espaço de sequências possíveis. O design de proteínas de novo objetiva explorar novas funcionalidades a partir dessas sequências não exploradas pela natureza. Essa abordagem é fundamentada na hipótese de que uma proteína enovelada corresponde ao estado de mais baixa energia associada a uma determinada sequência. Dois desafios em implementar essa abordagem surgem: primeiro, a energia de um sistema não pode ser computada com perfeita exatidão; e segundo, o espaço amostral de possíveis estruturas e sequências é muito grande e, portanto, difícil de ser explorado completamente. O professor Baker é o atual líder na área de biologia computacional aplicado a predição e design da estrutura de proteínas. Nesse projeto, a base física e estatística para o cálculo de energia utilizada no Rosetta, assim como a estratégia de amostragem utilizada, é discutida brevemente. Alguns marcos na área são apresentados apontando que design de proteínas é uma metodologia computacional robusta com enorme aplicação biotecnológica. Ao final desse BEPE, é esperado que um protocolo completo de design de proteína tenha sido realizado, desde os aspectos envolvendo biologia computacional e molecular até a caracterização estrutural das novas proteínas. (AU)

Resumo

A percepção olfatória tem como início o reconhecimento de odorantes por neurônios olfatórios (do inglês, Olfactory Sensory Neurons - OSNs), através de seus receptores. Cada OSN expressa apenas um único tipo de receptor, tornando a resposta olfatória bastante específica. OSNs são um tipo celular bastante peculiar, quando comparados a outros tipos neuronais. Estes possuem tempo de vida mais curto e são constantemente substituídos ao longo da vida de um indivíduo (passando por um processo de maturação e migração ao longo do epitélio olfatório), enquanto que outros tipos de neurônios são conhecidos por serem insubstituíveis, e terem o tempo de vida tão longo quanto a vida do próprio indivíduo. Além disso, OSNs têm arquitetura nuclear organizada de forma inversa ao da maioria das células de mamíferos: apresentam regiões de heterocromatina de DNA no centro do núcleo, e de eucromatina em sua periferia. Estudos recentes mostram que as atividades de reparo de DNA dependem da arquitetura nuclear para ocorrer de maneira correta. No entanto, pouco se sabe a respeito do efeito da arquitetura nuclear inversa de OSNs no reparo de DNA nuclear destas células. Os mecanismos de reparo de DNA são imprescindíveis nas células, pois auxiliam na manutenção da integridade genômica das mesmas. Defeitos nas vias de reparo de DNA fazem com que as lesões geradas nestas moléculas se acumulem, provocando instabilidade genômica, podendo levar ao câncer, envelhecimento e neurodegeneração, por exemplo. Resultados do nosso grupo e outros indicam que deficiência em diversas vias de reparo de DNA em neurônios está associada à Doença de Alzheimer, e a perda da função olfatória é um dos primeiros sintomas da doença sendo, inclusive, utilizada como marcador de resposta a tratamentos. No entanto, não há registros de estudos descritivos a respeito das atividades de reparo de DNA em OSNs. Este projeto pretende, portanto, caracterizar, descrever e comparar as vias de reparo de DNA de OSNs em função de sua arquitetura nuclear e do estado de maturação destes neurônios. Nossos resultados preliminares sugerem que, em OSNs maduros há diminuição da transcrição de proteínas da via de HR (do inglês, Homologous Recombination) que reparam quebras de fita duplas (a mais tóxica das lesões) em um mecanismo dependente de homologia de sequência, enquanto há o aumento da transcrição de proteínas de NHEJ (do inglês, Non-Homologous End Joining), que é independente de homologia. Tais resultados sugerem que possa haver a compensação entre as vias, para que a lesão seja reparada de alguma forma. (AU)

Resumo

Extrações de terceiros molares inferiores e colocações de implantes são cirurgias comuns na prática clínica Odontológica que podem promover, mesmo com as devidas precauções, a parestesia, pela proximidade anatômica do dente com o nervo alveolar inferior. A terapia com laser de baixa potência (fotobiomodulação - FBM) estimula a reparação tecidual a partir da absorção dessa luz pelo tecido irradiado. A FBM pode ser realizada com a aplicação do laser sobre a toda a trajetória do nervo comprometido (laserterapia) ou, apenas em pontos de acupuntura da face. A laserterapia demanda de um tempo de sessão clínica muito maior. Dessa maneira, este ensaio clínico randomizado, cego, controlado, em paralelo, tem como finalidade avaliar o retorno sensitivo do nervo alveolar inferior quando utilizadas uma das duas técnicas de FBM pacientes com parestesia, pós-extração de terceiros molares inferiores e cirurgia de implantes. Serão selecionados 90 voluntários que tiveram a deficiência sensitiva após extração de terceiro(s) molar(es) inferior(es) acometendo o nervo alveolar inferior. Os voluntários serão aleatoriamente divididos em três grupos (n=30): Grupo 1 - Medicação sistêmica - Serão medicados com um composto de ribonucleotídeos pirimidínicos CMP e UTP (ETNA®, 02 cápsulas de 8/8 hrs, 30 dias).; Grupo 2 - Irradiados a partir da laserterapia (808 nm, 100 mw, 40 segundos/ponto, 4 J de energia/ponto, distância de 1 cm entre cada ponto de irradiação, no modo contínuo, diâmetro do feixe de 0,028 cm2) no trajeto do laser alveolar inferior do lado acometido; Grupo 3 - Irradiados a partir da laseracupuntura - irradiados nas mesmas condições que grupo 2, porém apenas nos pontos de acupuntura do lado comprometido: Estômago 4 (E4), Ponto extra (M-CP-18), Vaso-concepção 24 (VC-24), Estômago 5 (VC-24), Estômago 6 (E6) e Crâniopuntura (ponto A). Todos os sujeitos serão entrevistados quanto a queixas de dormência e/ou disestesias, anormalidades gustativas e/ou olfativas, e quanto a hábitos como tabaco ou bebidas alcoólicas. Em seguida, serão submetidos a um protocolo padronizado de avaliação, que consiste em 8 testes, agrupados conforme segue: escala analógica visual (VAS), limiares gustativos e olfativos; limiares de percepção térmica ao frio e calor; limiares de percepção mecânica táctil e vibratória; percepção dolorosa com limiares de dor de superfície e teste de discriminação de dois pontos. A avaliação será realizada na primeira, décima e vigésima sessão clínica de tratamento (pré-intervenção terapêutica) e passados 6 meses da última irradiação. Os dados coletados nas sessões avaliativas serão transcritos para fichas específicas. Considerando que as respostas aos testes serão categorizadas em 2 níveis (com sensibilidade ou sem sensibilidade), será realizada uma análise comparativa e descritiva dos dados e realizados os testes de ANOVA e Shapiro-Wilk, adotando-se o nível de significância 5%. (AU)

Resumo

A organização cerebral em animais sociais pode ser explicada pelas relações filogenéticas (i.e. o cérebro evolui de acordo com uma linha de parentesco entre espécies) e, também, pela seleção de estruturas direcionadas pela complexidade do ambiente social. O objetivo deste estudo será comparar a possível associação entre complexidade social, cerebral e cognitiva em espécies de peixes próximas filogeneticamente, dentro da família Cichlidae, que apresentem interações sociais consideradas mais complexas (cuidado biparental da prole em espécies monogâmicas) ou menos complexas (cuidado materno da prole em espécies poligínicas). Quatro espécies serão submetidas a testes de aprendizagem e de sociabilidade (memória social, sociabilidade, agressividade e flexibilidade cognitiva). As mesmas terão os cérebros dissecados em macroáreas (telencéfalo, teto óptico, cerebelo, medula dorsal, bulbo olfatório, hipófise e hipotálamo), cujos volumes e número de neurônios serão quantificados. Os dados serão submetidos à testes de GLM, correlações e hierarchical clustering para comparar as associações entre os preditores (cérebro, cognição e complexidade social). As estruturas cerebrais de outras espécies também serão dissecadas e analisadas, porém sem os testes de comportamento. Medidas de andrógenos e cortisol serão realizadas, pois estão associados aos mecanismos ativacionais e organizacionais de uma rede cerebral social. Espera-se que espécies com semelhantes estratégias sociais apresentem organização cerebral e cognitiva mais semelhantes do que espécies mais próximas filogeneticamente. Este estudo é inovador, já que pouco se conhece sobre os mecanismos evolutivos e fisiológicos envolvidos com o controle do comportamento social em peixes neotropicais. (AU)

Resumo

Um dos hábitos mais bem sucedidos entre as espécies é o parasitismo, com representantes em diversos taxa. A ordem Diptera é uma das mais diversas, sendo composta em parte pelas moscas verdadeiras. Dentre elas estão as espécies da família Calliphoridae, conhecidas como varejeiras e que apresentam uma grande diversidade de hábitos alimentares, como o ectoparasitismo. A infestação de hospedeiros vertebrados vivos por moscas ectoparasitas pode levar ao quadro de miíase, que pode ser promovido por representantes dos gêneros Chrysomya e Cochliomyia. Esse tipo de hábito alimentar apareceu em ocasiões diferentes na história evolutiva da família Calliphoridae. Nos insetos, o olfato é responsável pela percepção relacionada a comida, predadores e possíveis parceiros. Diferenças nos passos de tradução das mensagens olfatórias em atividades elétricas neuronais pode contribuir para o aparecimento de preferências alimentares distintas. Os receptores olfatórios (ORs) são um dos componentes dos neurônios sensoriais e auxiliam na cascata olfatória. Os ORs são membros divergentes de uma superfamília caracterizada por sete domínios transmembrana e que compartilham pouca semelhança entre suas sequências. Essa família multigênica surgiu a partir de uma série de duplicações seguidas por mutações adaptativas e neutras de um gene ancestral. Os ORs são importantes na determinação de hábitos alimentares, o que os torna candidatos para o estudo da família Calliphoridae. Do ponto de vista aplicado, sua importância se deve ao prejuízo à produção animal devido infestação de hospedeiros vivos. Este projeto tem por objetivo analisar os genes dos ORs quanto a sequência e expressão em espécies dos gêneros Chrysomya e Cochliomyia, e relacionar com a evolução de seus hábitos alimentares. (AU)

Resumo

O desencadeamento de memórias autobiográficas altamente vívidas, detalhadas e afetivas evocadas por odores é conhecido como Fenômeno Proust ou Efeito Madeleine referindo-se à obra "Em Busca do Tempo Perdido: No Caminho de Swann", do escritor Marcel Proust (Edição Original de 1913), que descreve como o odor de um biscoito madeleine mergulhado em chá de tília desencadeia lembranças vívidas e emocionais da infância do personagem principal. Além da forte associação de aromas com a memória emocional individual, o olfato pode proporcionar o desencadeamento de memórias coletivas induzindo recordações que nos tornam conscientes da nossa própria identidade particular e cultural. Apesar do aumento do número de pesquisas relacionadas à evocação de memórias emocionais pelo olfato, ainda não existem estudos mapeando e analisando esse fenômeno em uma população. O objetivo deste estudo é o desenvolvimento e a aplicação de um questionário que será utilizado como meio para a investigação e caracterização da memória emocional olfativa da população brasileira. Além disso, serão analisados níveis de consciência olfativa da amostra estudada e avaliadas possíveis correlações entre os resultados obtidos. (AU)

Estudo da função de Ric-8B na ativação de mTOR usando um modelo olfatório

Processo:17/00726-2
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência: 01 de junho de 2017 - 31 de maio de 2018
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
Pesquisador responsável:Bettina Malnic
Beneficiário:
Supervisor no Exterior: Hiroaki Matsunami
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo, SP, Brasil
Local de pesquisa: Duke University (Estados Unidos)
Resumo

In vitro, RIC-8B interage com subunidades ± de proteína G heterotrimérica específicas, atuando tanto como uma chaperona molecular quanto como um fator trocador de nucleotídeos de guanina não-canônico. Trabalhos anteriores do nosso laboratório sugerem que RIC-8B regula a ativação da subunidade G± olfatória, chamada G±olf. G±olf é abundantemente expressa em neurônios olfatórios, onde se acopla a receptores 7-TM específicos e atua na transdução da sinalização de odorantes. Para caracterizar a função de RIC-8B in vivo, produzimos uma linhagem de camundongo mutante para o gene Ric-8B utilizando a estratégia de gene trap. Nossos resultados indicam que RIC-8B é essencial para o desenvolvimento do camundongo e está envolvida no crescimento do embrião e formação do sistema nervoso central embrionário. Através do sequenciamento de transcriptomas de embriões da mesma ninhada, foram identificados os genes diferencialmente expressos entre embrião mutante e embrião selvagem. Esses genes foram posteriormente analisados com o software Ingenuity Pathway Analysis (IPA, Qiagen), e indicaram que as vias canônicas mais significativamente alteradas no embrião mutante estão relacionadas à síntese proteica, tal como a sinalização de mTOR. mTOR é uma serina/treonina quinase presente em dois complexos multiproteicos distintos que são importantes reguladores do metabolismo, crescimento, proliferação e sobrevivência celular. Experimentos de Western blot com lisados de embrião total indicam que a sinalização de mTOR está reduzida em embriões Ric-8B mutantes. Além disso, em células HEK293T, RIC-8B co-imunoprecipita com mTOR e outras proteínas do complexo. Portanto, nossos resultados sugerem que RIC-8B pode estar relacionada à ativação da sinalização de mTOR, possivelmente através de uma proteína G. Interessantemente, publicações recentes mostram que a ativação de neurônios olfatórios por um odorante está associada à fosforilação da proteína ribossomal S6. Fosfo-S6 é um dos produtos mais bem caracterizados da sinalização de mTOR. Dessa maneira, esse projeto tem como objetivo estudar a função de RIC-8B na ativação de mTOR utilizando o modelo de transdução de odorantes, que já está bem estabelecido. (AU)

Resumo

Identificar as regiões genômicas subjacentes à radiação adaptativa de insetos, é um dos principais objetivos da biologia evolutiva moderna. O surgimento do parasitismo obrigatório na família Calliphoridae têm sido tema de debate científico há mais de meio século, gerando a necessidade de estudos sobre como a arquitetura genômica está associada a transições ecológicas adaptativas. Estudos anteriores sugeriram que essa estratégia surgiu duas vezes na linhagem de Calliphoridae, possivelmente para evitar competição por recursos. Contudo, as bases moleculares subjacentes à transição de um hábito saprófago para um hábito parasítico obrigatório nessas espécies permanecem desconhecidas. Nosso grupo de pesquisa acredita que o olfato poderia ter desempenhado um papel crítico nesta adaptação. Para iniciar essa investigação, este projeto propõe a caracterização funcional do co-receptor olfativo Orco da mosca da bicheira, Cochiomyia hominivorax, usando o mais novo e poderoso sistema de edição-genômica CRISPR/Cas9 para nocautear este gene. Orco codifica um co-receptor que dimeriza com todos os Receptores de Odor (ORs) sendo necessário para a via de percepção olfativa mediada pelos ORs. Após nocautear o gene ChomOrco, iremos estabelecer uma linhagem mutante estável, que carece funcionalmente da família gênica ORs. Este projeto objetiva principalmente o estabelecimento do sistema CRISPR para a espécie C. hominivorax, fornecendo também informações importantes sobre os estímulos olfativos associados ao parasitismo em Calliphoridae, gerando o primeiro perfil de respostas mediadas pelos receptores olfatórios em C. hominivorax. (AU)

Resumo

O reconhecimento de emoções através de expressões faciais é um processo que envolve a integração de informações de contexto e pode sofrer influência de reações emocionais. Postura corporal e estímulos visuais do ambiente, por exemplo, podem desencadear reações emocionais que interferem na identificação da emoção demonstrada na expressão facial. O olfato é capaz de desencadear alterações no sistema nervoso periférico, e sua neuroanatomia é entrelaçada com áreas do encéfalo responsáveis pelo processamento emocional. Estudos nesta área demonstraram que os estímulos olfativos podem influenciar o reconhecimento de expressões faciais, principalmente de expressões de baixa intensidade (com teor emocional sutil). Odores agradáveis podem facilitar a identificação de expressões de felicidade e dificultar o reconhecimento de expressões de aversão, e a reação inversa acontece com estímulos olfativos desagradáveis. Uma das hipóteses elaboradas pelos pesquisadores é que tal influência ocorra devido ao efeito de feedback facial. As reações da musculatura da face, em resposta ao estímulo olfatório, interferem no reconhecimento das expressões. O objetivo do presente estudo é avaliar o desempenho e as respostas periféricas (condutância da pele, frequência cardíaca e atividade dos músculos corrugador e zigomático maior) da amostra em uma tarefa de reconhecimento de expressões faciais sob estimulação olfativa. Serão apresentados três tipos de odores e uma condição controle (sem odor) durante o experimento, para avaliar o desempenho e as respostas do sistema nervoso periférico em cada condição. (AU)

Resumo

O sistema olfatório controla uma série de mudanças endócrinas e comportamentais em mamíferos, inclusive em humanos. É conhecido que a fertilidade de fêmeas é controlada por hormônios produzidos em áreas do cérebro com estreita relação com o sistema olfatório, incluindo os neurônios produtores do hormônio liberador de gonadotrofinas (GnRH). No entanto, não são conhecidos os mecanismos através dos quais a olfação e as informações químicas detectadas pelo organismo são capazes de controlar a fertilidade. Resultados publicados por outros grupos indicam que certas condições de contexto social (por exemplo, o agrupamento de fêmeas em um mesmo ambiente) são capazes de gerar alterações no ciclo reprodutivo em roedores, especialmente no ciclo estral, reduzindo sua fertilidade. Nossa hipótese central é que o sistema olfatório possui células especializadas que detectam feromônios femininos produzidos em contextos sociais específicos, levando à ativação ou inibição dos neurônios GnRH-positivos e, consequentemente, à modulação da fertilidade. Esta hipótese será objetivamente testada em experimentos nos quais fêmeas serão expostas a diferentes contextos sociais (agrupamento em diferentes tamanhos populacionais) seguido da investigação de parâmetros de fertilidade, bem como da ativação de órgãos olfatórios e neurônios produtores de GnRH no cérebro. Este projeto contribuirá para a compreensão de como a olfação controla a fertilidade feminina e de como o ambiente social influencia o caráter sexual e reprodutivo, assunto de grande relevância para a sociedade. Além disso, o entendimento de como a fertilidade é modulada pelos sistemas sensoriais pode revelar como os organismos detectam informações do ambiente para regular, de forma controlada, a reprodução e o tamanho populacional, uma característica evidentemente adaptativa. (AU)

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