Laboratório de Oxidações Biológicas

Atualmente, a principal linha de pesquisa do Laboratório de Oxidações Biológicas concentra-se na elucidação dos mecanismos de ação de xenobióticos sobre o metabolismo energético, os processos redox e os alvos enzimáticos em plantas daninhas e plantas modelo, com o objetivo estratégico de desenvolver novos herbicidas. Essa abordagem é fundamentada na exploração de vias metabólicas específicas das plantas, ausentes em organismos animais, as quais representam alvos promissores para o desenvolvimento de herbicidas seletivos. Entre essas vias destacam-se a via do chiquimato, a via de assimilação de enxofre e a via fotossintética.

A via do chiquimato, por exemplo, desempenha um papel central na biossíntese de aminoácidos aromáticos essenciais, como fenilalanina, tirosina e triptofano, sendo a única rota metabólica envolvida nesse processo. Tal característica a torna um alvo crucial, uma vez que a inibição de uma das suas sete enzimas pode ser letal para as plantas. O herbicida comercial de amplo espectro mais amplamente utilizado na agricultura exemplifica essa estratégia, ao atuar como inibidor da enzima 5-enolpiruvilchiquimato-3-fosfato sintase (EPSPS), o que compromete a síntese de aminoácidos, proteínas e outras biomoléculas essenciais, levando, consequentemente, à morte das plantas.

Nesse contexto, nossa pesquisa dedica-se à modelagem estrutural por homologia e à prospecção de inibidores direcionados às enzimas de vias como as de assimilação de enxofre e fotossíntese, para as quais ainda não existem herbicidas sintéticos comercialmente disponíveis. Após a seleção e obtenção (ou síntese) dos inibidores promissores, conduzimos extensos testes de atividade herbicida tanto in vitro quanto in vivo.

Nos ensaios in vitro, realizamos inicialmente a extração das enzimas-alvo, cuja atividade é avaliada na presença das moléculas selecionadas. Em casos específicos, as enzimas de interesse são expressas heterologamente em sistemas bacterianos e, posteriormente, purificadas para aplicação nos ensaios. Por outro lado, nos ensaios in vivo, as plantas são cultivadas na presença dos inibidores e submetidas à análise de parâmetros biométricos para determinar seu potencial herbicida.

Adicionalmente, investigamos o modo e os mecanismos de ação das moléculas fitotóxicas por meio de análises abrangentes, que incluem a avaliação de parâmetros bioquímicos e fisiológicos relacionados à fotossíntese, ao estresse oxidativo, aos metabolismos do nitrogênio e do enxofre, à atividade respiratória mitocondrial e ao metabolismo de lignina, entre outros. Esse enfoque integrado visa não apenas identificar novas moléculas herbicidas, mas também compreender em profundidade os efeitos desses agentes sobre os processos metabólicos fundamentais das plantas, contribuindo para o desenvolvimento de soluções mais eficazes e sustentáveis no manejo de plantas daninhas.

Grande área: Ciências Biológicas/Botânica/Fisiologia Vegetal.

Pesquisadores

Prof. Dr. Rodrigo Polimeni Constantin

Prof^a. Dr^a. Emy Luiza Ishii Iwamoto

Responsável

Prof. Dr. Rodrigo Polimeni Constantin

Localização: Bloco I89, sala 003

Telefone: (44) 3011-5980 e (44) 3011-4896