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Pesquisa científica
Os problemas científicos inerentes ao estudo químico dos produtos naturais, micromoléculas bioativas (biofuncionais), nas suas variadas facetas, constituem o centro dos esforços de pesquisa do IPPN. Para a resolução destes problemas, as investigações são organizadas segundo um conjunto de linhas diversificadas, que envolvem o desenvolvimento e aplicação de metodologias modernas.


Bioquímica e Biotecnologia de Produtos Naturais

Docentes envolvidos: Fernanda Oliveira das Chagas, Fernando Cotinguiba da Siva, Roberto Carlos Campos Martins

O entendimento de vias de metabólitos especiais compreende atualmente não somente o uso de métodos clássicos de estudos biossintéticos (como incorporação de isótopos e reações enzimáticas in vitro e in vivo), mas também técnicas moleculares (identificação de genes e suas funções), culturas de células e tecidos, enzimologia e outras. Uma visão global e integrada sobre as vias metabólicas amplia significantemente as possibilidades do progresso em melhoramento vegetal e na biotecnologia de plantas e microorganismos, visando a obtenção de compostos naturais com potencial comercial, demanda farmacêutica (fitofármacos e nutracêuticos) e alimentos (aditivos e suplementos)..



Espectroscopia

Docente envolvido: Luzineide Wanderley Tinoco

Técnicas modernas de espectroscopia de RMN são empregadas em estudos conformacionais de moléculas orgânicas bioativas (produtos naturais e análogos, incluindo peptídeos).

Os dados espectroscópicos podem ser associados a estudos de modelagem molecular.



Fitoquímica (Química de Plantas Medicinais, incluindo Químiossistemática Vegetal & Atividade Biológica de Produtos Naturais)

Docentes envolvidos: Antonio Jorge Ribeiro da Silva, Bernadete Pereira da Silva, Fernanda das Neves Costa, Gilda Guimaraes Leitão, Jose Paz Parente, Lidilhone Hamerski Carbonezi, Maria Auxiliadora Coelho Kaplan, Ricardo Moreira Borges, Sônia Soares Costa, Roberto Carlos Campos Martins.

O isolamento e a elucidação estrutural de metabólitos secundários (micromoléculas) de plantas é uma linha de atividade básica no IPPN. Normalmente, o isolamento se dá a partir de misturas complexas, os extratos.

Além do isolamento e caracterização das misturas de micromoléculas, a definição dos marcadores quimiotaxonômicos permite a descoberta de tendências evolutivas em plantas superiores, com reflexos no sistema de classificação vegetal. Estes conhecimentos baseiam a busca racional de substâncias de interesse no Reino Vegetal.

Estes esforços requerem o uso intensivo de técnicas cromatográficas (para separação e análise) e espectroscópicas.

Ademais, a proximidade com outras unidades do Centro de Ciências da Saúde facilita esforços inter- e multidisciplinares visando à avaliação biológica (ou clínica) dos produtos naturais ou seus análogos.

Não obstante o foco nas plantas brasileiras, incursões ocasionais no estudo de produtos naturais marinhos têm ocorrido de forma colaborativa. Da mesma forma, as investigações fitoquímicas podem ser associadas a estudos de Ecologia (Ecologia Química), também via parcerias, de modo a desvendar a função de produtos naturais na comunicação química entre plantas e outros organismos.



Modelagem Molecular

Docentes envolvidos: Mauro Barbosa de Amorim, Osvaldo Andrade Santos Filho

Ferramentas de Química Computacional são empregadas em estudos estruturais (análise conformacional, determinação de configuração absoluta, etc.). Tais estudos podem também auxiliar a racionalização da reatividade de moléculas orgânicas (régio-, estereosseletividade, potencial redutor, etc.).

Além disso, a modelagem molecular é aplicada em estudos de química medicinal e biologia estrutural: simulações de interação de substâncias bioativas (moléculas sintéticas pequenas ou produtos naturais) com alvos biológicos (proteínas, ácidos nucleicos, etc.); simulações de interação proteína-proteína; simulações de dinâmica molecular; ensaios virtuais em larga escala; construção de modelos de QSAR e de ADMET; design computacional de substâncias com atividades antiparasitárias (doenças negligenciadas), anti-inflamatórias, antivirais e anticâncer.



Metodologias Analíticas

Docentes envolvidos: Antonio Jorge Ribeiro da Silva, Fernanda das Neves Costa, Gilda Guimaraes Leitão, Ricardo Moreira Borges

São desenvolvidos procedimentos padronizados para a resolução da composição de extratos de forma reprodutível e eficiente. A identificação de produtos naturais e outras substâncias bioativas pode se dar diretamente a partir de extratos de plantas, organismos marinhos, células, fluidos biológicos via a aplicação de métodos analíticos modernos (especialmente RMN).



Química Medicinal

Docentes envolvidos: Alcides José Monteiro da Silva, Alessandro Bolis Costa Simas, Luzineide Wanderley Tinoco, Osvaldo Andrade Santos Filho, Paulo Roberto Ribeiro Costa

A química sintética (Síntese Orgânica) é combinada à Farmacologia com vistas à obtenção de uma função biológica desejada. Na linha de investigação mencionada, coleções de moléculas sintéticas, originárias desejavelmente de desenho racional, são ensaiadas frente a alvos biológicos (enzimas, células, etc.). Os resultados desta investigação desvendam as chamadas relações estrutura-atividade, que são exploradas na otimização progressiva da bioatividade (e propriedades farmacodinâmicas) em questão. Estas investigações compõem a parte fundamental do desenvolvimento de fármacos.

Além disto, o estudo das interações moleculares (Afinidade, topologia) entre fármacos (e outras substâncias bioativas) e seus alvos biológicos (proteínas, ácidos nucleicos) via técnicas modernas de RMN é uma ferramenta relevante nesta linha de pesquisas.

São também desenvolvidos estudos de modelagem de proteínas de difícil elucidação estrutural; simulações de ancoramento molecular de substâncias de interesse medicinal com biomacromoléculas; simulações de dinâmica molecular de complexos enzima-ligante; construção de modelos de QSAR; design computacional de substâncias com atividades antiparasitárias (doenças negligenciadas), antiinflamatórias (asma), antivirais e anticâncer.



Síntese de Produtos Naturais (Síntese Orgânica)

Docentes envolvidos: Alcides José Monteiro da Silva, Alessandro Bolis Costa Simas, Fernanda Gadini Finelli, Paulo Roberto Ribeiro Costa, Vera Lúcia Patrocinio Pereira.

Muitos produtos naturais bioativos são isolados de suas fontes em quantidades ínfimas. Assim, a síntese química (artificial) destas moléculas pode viabilizar a oferta das quantidades necessárias para os ensaios biológicos e clínicos que se fazem necessários. O avançado grau de desenvolvimento (e continuado progresso) da tecnologia sintética torna possível a preparação de grandes quantidades (escalas de laboratório ou industriais) de substâncias complexas, o que exige rotas sintéticas de múltiplas etapas.

Os produtos naturais, devido a sua multifuncionalidade e complexidade estrutural, constituem reconhecidamente as provas mais desafiadoras para as novas reações, metodologias sintéticas e inovações do desenho (sintético). Desta forma, o treinamento em síntese é fundamental no trabalho de desenvolvimento de processos industriais de fármacos.

Nesta linha de pesquisa, também se insere a síntese de análogos de produtos naturais bioativos.




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