Dano causado no equipamento pela explosão da pequena amostra de glicina (à direita). Imagem se assemelha ao impacto causado por meteoros na superfície terrestre. Foto: Scientific Reports

Para simular o impacto de um meteorito no planeta Terra, suas consequências na estrutura química da glicina e se haveria ou não geração de proteínas, pesquisadores da Faculdade de Ciências Aplicadas da Universidade Estadual de Campinas (FCA-Unicamp) idealizaram um experimento em pequena escala em parceria com colegas da Kyushu University (Japão).

Os professores Augusto Luchessi, coordenador do Laboratório de Biotecnologia, e Ricardo Floriano, do Laboratório de Materiais, submeteram uma pequena quantidade do aminoácido a um método de altíssima pressão e torção (HPT, do inglês, High-Pressure Torsion), técnica inovadora que ainda não havia sido utilizada nas simulações de impacto.

Toda a infraestrutura do laboratório e a glicina utilizada contaram com financiamento da FAPESP. Os resultados do trabalho foram publicados na revista Scientific Reports.

Douglas Galante, pesquisador do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) e colaborador da pesquisa, explica que estudos anteriores utilizavam pressão estática em equilíbrio, com apenas compressão, dissociada de rotação. Segundo Galante, o experimento realizado na FCA-Unicamp inaugura uma forma mais eficiente e realista de conduzir as simulações de impacto de corpos celestes em planetas: “Com esse método, estamos abrindo uma área de experimentos sobre efeitos de impactos de meteoros e cometas”, diz.

Luchessi e Floriano observaram um resultado singular: a glicina não gerou uma proteína sob as condições testadas, mas explodiu com tal força que chegou a danificar parte do equipamento utilizado na simulação, sendo parcialmente decomposta em etanol e outros subprodutos ainda não identificados.

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O etanol já foi encontrado em cometas. O que não se sabia era que ele pode ter origem na decomposição de glicina, como demonstrado no experimento. “O resultado foi uma novidade, porque normalmente estamos preocupados com a reação inversa, de formação de glicina, não com sua degradação e geração de subprodutos. Os dados podem explicar a presença de etanol em alguns ambientes no meio astrofísico”, afirma Galante.

Os pesquisadores da FCA-Unicamp pretendem ampliar as investigações, testando outras condições, por exemplo, misturando metais ou minerais ao aminoácido para simular composições semelhantes à dos meteoritos que colidiram com a Terra e, com isso, gerar moléculas orgânicas e até proteínas.

“A amostra de glicina que usamos era um tipo de pó compacto em formato de botão, semelhante ao sal de cozinha. Depois da explosão, ela virou um material muito duro”, conta Floriano. “Nunca tinha visto isso com metais ou cerâmicos, materiais muito duros quando comparados aos orgânicos. A massa utilizada para a amostra de glicina era muito pequena para liberar energia a ponto de explodir e danificar as matrizes da máquina de HPT”, complementa.

Segundo Luchessi, é possível que os subprodutos gerados pela explosão da glicina sejam moléculas altamente reativas contendo nitrogênio, componente fundamental de todos os aminoácidos presentes na natureza e dos diferentes nucleotídeos que compõem as moléculas de DNA e RNA.

“Muitas perguntas podem ser feitas agora, a partir deste experimento – são novas fronteiras de estudo. Estamos lidando com astrobiologia e as explicações para a origem da vida na Terra, do ponto de vista científico e acadêmico, ainda estão em aberto. Considero que contribuímos com duas peças do quebra-cabeça”, diz o pesquisador.

O artigo Glycine amino acid transformation under impacts by small solar system bodies, simulated via high-pressure torsion method pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-022-09735-3.

* Com informações do Jornal da Unicamp.

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Para fazer a investigação, os pesquisadores expuseram uma linhagem de queratinócitos a uma dose única e baixa de luz UVA, algo equivalente a 20 minutos de exposição solar. Outra cultura-controle foi mantida nas mesmas condições experimentais, porém, no escuro, para que depois pudessem ser comparadas as diferenças entre elas por meio de uma análise proteômica, ou seja, do conjunto de proteínas presentes nas células.

Essa abordagem foi combinada a uma técnica de inteligência artificial conhecida como aprendizagem de máquina, o que permitiu mapear também a reorganização das proteínas nas células em resposta à luz UVA. Os resultados foram descritos em dois artigos publicados nas revistas Scientific Reports e iScience.

“Basicamente, em um dos estudos, fizemos uma proteômica mais clássica, para olhar as alterações das proteínas. No outro analisamos as alterações na distribuição subcelular dessas proteínas, ou seja, alterações que têm mais a ver com localização. Percebemos que as modificações na abundância do proteoma estavam ligadas à senescência dos queratinócitos, que é um processo muito relacionado ao envelhecimento celular e que vai levar a um fenótipo pró-inflamatório. Quando focamos no curto prazo, para os efeitos ocorridos logo depois da radiação, vimos principalmente dano mitocondrial [à organela que produz energia para a célula]”, conta Hellen Paula Valerio, primeira autora dos artigos e pesquisadora do Instituto Butantan.

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A investigação foi realizada durante o doutorado de Valerio, com apoio de bolsa da FAPESP e orientação de Paolo Di Mascio e Graziella Eliza Ronsein, ambos professores do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP) e membros do Redoxoma, um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP.

Senescência

O experimento com as linhagens de queratinócitos mostrou que a radiação UVA induz sinais de senescência nessas células. E como explicam os pesquisadores, células senescentes não se multiplicam.

Segundo Valerio, há evidências de que tecidos envelhecidos têm quantidades maiores de células senescentes do que tecidos jovens. Além disso, as evidências sugerem que, se a senescência for revertida, o tecido pode rejuvenescer.

Para observar as mudanças nos níveis de proteínas, os pesquisadores usaram uma abordagem baseada em proteômica shotgun, que por ter mais resolução consegue identificar até mesmo as moléculas pouco abundantes na amostra. As células foram irradiadas e, 24 horas depois, as proteínas foram extraídas e analisadas por espectrometria de massas – método que permite discriminar substâncias em amostras biológicas de acordo com a massa molecular –, sempre em comparação com células-controle não irradiadas.

Foi possível observar que a luz UVA promoveu uma grande modificação no conjunto de proteínas (proteoma) dos queratinócitos. Os pesquisadores encontraram uma abundância maior de enzimas antioxidantes e de mediadores inflamatórios. Também foi observado um aumento no nível da proteína p16 – importante para o controle do ciclo celular e envolvida na senescência. Ensaios bioquímicos feitos na sequência confirmaram os dados proteômicos.

Em outro teste, uma linhagem de células da pele conhecida como HaCaT, considerada pré-tumorigênica, foi irradiada e, nesse caso, não foram observados sinais de senescência.

Outro resultado interessante foi que os queratinócitos primários irradiados secretaram moléculas que produziram efeitos em células HaCaT não irradiadas. Ou seja, eles induziram estresse oxidativo em células vizinhas e ativaram o sistema imunológico em queratinócitos pré-tumorais (as células HaCaT).

“Isso é uma coisa muito complexa. Estamos vendo troca de sinais entre células vizinhas. Aí vem a questão de trabalhar com uma célula única em cultura ou começar a ‘fazer’ tecidos, ou seja, cocultura de células”, comenta Di Mascio.

Segundo os pesquisadores, essas observações oferecem insights sobre os mecanismos celulares pelos quais a luz UVA causa o envelhecimento da pele.

O artigo A single dose of Ultraviolet-A induces proteome remodeling and senescence in primary human keratinocytes pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-021-02658-5.

Já o texto Spatial proteomics reveals subcellular reorganization in human keratinocytes exposed to UVA light está acessível em: www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)00363-7.

* Com informações da Assessoria de Imprensa do Redoxoma.

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Como explicam os autores, em um ecossistema todos os organismos interagem entre si e com diversos fatores ambientais, como temperatura e disponibilidade de água, por exemplo.

Essas interações são influenciadas tanto pela diversidade de espécies como pela diversidade de grupos de espécies com funções específicas dentro de um mesmo ecossistema, ou seja, pela diversidade funcional. Outro conceito importante para a compreensão da pesquisa é a redundância funcional – que ocorre quando em um mesmo ecossistema existem várias espécies que desempenham a mesma função. Nesse caso, se uma delas desaparecer, sua função ecológica não estará perdida.

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No trabalho, os pesquisadores analisaram as relações entre a diversidade funcional e a redundância funcional das florestas tropicais com sua capacidade de adaptação a mudanças.

A análise levou em consideração um conjunto de dados sobre 16 características morfológicas, químicas e fotossintéticas de 2.461 árvores individuais amostradas em 74 locais, distribuídos em quatro continentes. Também foram avaliados dados climáticos registrados nesses mesmos locais nos últimos 50 anos.

Para a região da Mata Atlântica e da Amazônia, foram usadas informações coletadas em três projetos vinculados ao Programa BIOTA-FAPESP.

As descobertas sugerem que áreas com alta diversidade funcional e alta redundância funcional tendem a manter melhor o funcionamento do ecossistema após eventos climáticos extremos, ou seja, são mais resilientes às mudanças climáticas.

As florestas tropicais mais secas possuem menor diversidade funcional e menor redundância funcional em comparação com florestas mais úmidas, o que pode deixá-las em risco frente aos declínios de disponibilidade de água que têm sido identificados nas regiões tropicais.

Para o professor da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) Carlos Joly, um dos autores do artigo, os resultados ressaltam a importância de conservar as florestas deciduais (caracterizadas pelo clima com duas estações bem marcadas: uma seca e outra chuvosa) e semideciduais do interior do país.

“Essas florestas são parte da Mata Atlântica, ocupam o espaço entre a zona úmida costeira e interior mais árido e têm como característica a perda das folhas ou parte das folhas no período mais seco”, explica o pesquisador.

Joly também destaca o recém-lançado Plano de Ação Climática 2050 do Estado de São Paulo, que prevê a restauração das áreas de florestas semideciduais e a conexão entre essas áreas para aumentar a resiliência a mudanças climáticas. “Os resultados encontrados nesse artigo reforçam a importância dessa ação”, afirma.

Os autores ressaltam que as mudanças climáticas estão alterando as condições da Terra, afetando o clima regional e, em um futuro próximo, o aquecimento global provavelmente causará o surgimento de condições climáticas sem precedentes nas regiões tropicais. Portanto, determinar a distribuição das florestas tropicais mais ou menos resilientes a um clima em mudança e entender os mecanismos envolvidos é fundamental para a conservação da biodiversidade e do funcionamento dos ecossistemas.

O artigo Functional susceptibility of tropical forests to climate change pode ser lido online.

* Com informações de Érica Speglich, do boletim Biota Highlights.

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Estudo realizado por pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) avaliou 186 indivíduos hospitalizados com covid-19 moderada ou grave e identificou que aqueles que tinham mais força e massa muscular tendiam a permanecer menos tempo internados. Os resultados, portanto, sugerem que esses indicadores podem ajudar a prever o tempo de internação pela doença.

“Eles podem ser úteis para um trabalho preventivo com indivíduos com maior risco de agravamento, ao mesmo tempo que indicam onde haverá uma possível necessidade de atenção no manejo dos sobreviventes com sequelas da covid-19. Isso significa tornar indivíduos com menos massa e força muscular e, portanto, mais vulneráveis, mais aptos a enfrentarem uma potencial internação. Quanto menor a força e a massa muscular, maior é a chance de o indivíduo ter complicações. Isso pode ser generalizado para uma série de condições, e agora mostramos ser potencialmente válido também para a covid-19”, afirma Hamilton Roschel, autor do estudo e um dos coordenadores do Grupo de Pesquisa em Fisiologia Aplicada e Nutrição da Escola de Educação Física e Esporte (EEFE) e da Faculdade de Medicina (FM) da USP.

Os dados completos da pesquisa, que contou com apoio da FAPESP, foram divulgados na plataforma medRxiv, em artigo ainda sem revisão por pares.

No estudo, os pesquisadores mediram a força muscular dos pacientes assim que eles deram entrada no hospital, por meio de um equipamento que mede a força de preensão manual (medida que tem uma boa correlação com força global). Para aferir a massa muscular, foi utilizado um aparelho de ultrassom. A partir da imagem do músculo, mediu-se sua área de secção transversa.

Envelhecimento e condições crônicas, como diabetes tipo 2, são fatores que aumentam o risco de desenvolver formas graves de covid-19. No entanto, ressaltam os pesquisadores, indivíduos jovens e aparentemente mais saudáveis também podem precisar de hospitalização e até mesmo virem a óbito por causa da doença. “Isso sugere a existência de características clínicas ainda desconhecidas associadas ao prognóstico de covid-19. Parâmetros de força e massa muscular são potenciais candidatos para isso”, diz.

O músculo esquelético constitui cerca de 40% da massa corporal total de uma pessoa e tem papel importante em diferentes processos fisiológicos, como resposta imunológica, regulação dos níveis de glicose, síntese de proteínas e metabolismo. Estudos anteriores já haviam apontado a força e a massa muscular como preditores para tempo de internação no geral, o que foi confirmado pelos pesquisadores da USP também para casos de covid-19.

“Não estamos sugerindo, no entanto, usar essas medidas em detrimento de outros marcadores bioquímicos já consagrados para o prognóstico da doença, como saturação e proteína C reativa, entre outros. A informação de massa e força muscular será ainda mais importante para tratar os sobreviventes, que podem apresentar sequelas”, afirma Roschel.

Reabilitação de sobreviventes

A recuperação de pacientes que sobreviveram à covid-19 e desenvolveram uma grande variedade de sequelas é um problema que desponta entre tantos causados pela pandemia. Segundo especialistas, a sindemia – como tem sido chamada a pandemia de síndrome pós-covid que se anuncia – também representará uma carga grande ao sistema de saúde.

“Os mais comprometidos parecem ser os pacientes que ficam mais tempo no hospital. Essa longa permanência está associada a uma sequência de eventos negativos e isso tem que ser pensado do ponto de vista do tratamento geral da doença. Quando os casos baixarem, a questão da reabilitação desses sobreviventes vai ser o maior problema que precisaremos enfrentar”, diz.

O grupo está realizando um outro estudo que vai analisar o quanto força e massa muscular podem ser afetadas pela internação. “Temos pacientes que chegam a perder mais de 30 quilos durante o período no hospital, mal conseguem andar depois da alta. Com esse estudo, será possível analisar em que medida o tempo de internação compromete a funcionalidade do paciente. A partir desses resultados teremos repercussões muito importantes para a reabilitação. Já existe uma demanda grande”, afirma.

O artigo Muscle Strength and Muscle Mass as Predictors of Hospital Length of Stay in Patients with Moderate to Severe COVID-19: A Prospective Observational Study pode ser lido em www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.03.30.21254578v1.

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Integrantes do Grupo de Estudo e Pesquisa em Geoquímica de Solos do Departamento de Ciência do Solo (GEPGEoq) da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq-USP) e do projeto Rede SoBEs Rio Doce – Rede de Solos e Bentos na Foz do Rio Doce vêm estudando os impactos do rompimento da barragem de Fundão, em Mariana (MG), no estuário do rio Doce.

O mais recente estudo realizado pelo grupo, em parceria com pesquisadores da University of California em Riverside (Estados Unidos), mostra que dois anos após a chegada dos rejeitos há uma liberação constante de manganês dos solos do estuário para a água.

“Os dados apontam para um aumento de 880% no conteúdo de manganês dissolvido em água em 2017 em comparação aos valores observados em 2015, dias após a chegada dos rejeitos”, afirma Hermano Queiroz, pesquisador da Esalq-USP que realizou sua tese de doutorado com bolsa da FAPESP, sob orientação do professor Tiago Osório Ferreira, do Departamento de Ciência do Solo. Segundo os pesquisadores, os valores encontrados em 2017 foram cinco vezes maiores do que o limite definido pelas diretrizes brasileiras de qualidade da água (Conselho Nacional do Meio Ambiente, 2005).

Consequentemente, altas concentrações de manganês tem sido observadas em duas espécies de peixes, o bagre amarelo (Cathoropus spixii) e o peixe-gato marinho (Genidens genidens), ambas comumente consumidas pela população local. Segundo os pesquisadores, tal fato representa um risco crônico para a saúde das comunidades ali presentes.

Os resultados evidenciaram concentrações de manganês duas vezes maiores nos peixes do rio Doce em comparação às de peixes de outros locais conhecidamente contaminados por manganês.

Esse elemento químico é abundante na natureza e por isso muitas vezes não é percebido como tóxico, mesmo quando encontrado em elevadas concentrações no solo e na água. De acordo com os pesquisadores, não existem valores limites de manganês para solos, apesar de as pesquisas apontarem efeitos tóxicos em plantas, animais e seres humanos. Concentrações elevadas estão associadas a doenças como o Alzheimer, além de outros distúrbios neurodegenerativos e do sistema nervoso central.

O estudo foi publicado na revista Environment International. Além da FAPESP, a pesquisa também contou com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santos, da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), além da colaboração de pesquisadores da Universidade Federal do Espírito Santo, Universidade Federal Fluminense e da Universidade de Santigado Compostela da Espanha.

* Com informações da Divisão de Comunicação da Esalq-USP.

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