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Biologia molecular - Foto: Pixabay - Fotomontagem Jornal da USP
Plataforma pode acelerar o desenvolvimento de novos fármacos e soluções para problemas ambientais
A ferramenta, chamada Paired Omics Data Platform, funciona conectando dados genômicos e metabolômicos de diversos tipos de organismos e ecossistemas
21/07/2021
Por: Bruna Irala
Arte: Simone Gomes
Uma plataforma desenvolvida por pesquisadores de todo o mundo conecta informações de genoma de organismos com os seus produtos do metabolismo, chamados de metabólitos. A iniciativa tem como objetivo facilitar o desenvolvimento de novas soluções para a saúde e o meio ambiente.
O estudo A community resource for paired genomic and metabolomic data mining, publicado na Nature Chemical Biology pela Universidade de Wageningen (Holanda), contou com a participação de pesquisadoras do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP e abre possibilidade para estudos em diversas áreas. A plataforma, chamada Paired Omics Data Platform, padroniza e conecta dados genômicos, ou seja, genes e vias de biossíntese, e metabolômicos, que são as substâncias produzidas por organismos.
As pesquisadoras Letícia Lotufo, professora de Farmacologia do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP, e Anelize Bauermeister, pós-doutoranda do ICB, que hoje conduz sua pesquisa na Universidade da Califórnia San Diego, nos EUA, trabalharam no projeto fornecendo dados sobre a diversidade brasileira. A plataforma é aberta a todos os pesquisadores que queiram participar e conta com informações sobre organismos de todo o mundo.
Anelize explica que a plataforma pode acelerar o processo de identificação das substâncias produzidas pelos organismos. “Tradicionalmente, o processo de identificação de um metabólito consiste na obtenção do extrato bruto em larga escala, realizando várias etapas de purificação desse extrato até conseguir isolar a substância – um processo que demanda tempo e consumo de reagentes.” A partir disso, a substância isolada é utilizada para fazer os testes biológicos.
Letícia Lotufo – Foto: Biota/FAPESP
No entanto, a pesquisadora explica que esse procedimento muitas vezes leva ao isolamento de substâncias que não são de interesse. “Por isso a busca prévia por estruturas conhecidas e depositadas em bancos de dados é importante. O problema é que, até então, só existiam bancos de dados de genômica ou de metabolômica, separadamente, e essas plataformas não se comunicavam entre si.”
O branqueamento de corais, por exemplo, pode ser evitado com a utilização da plataforma. Segundo Letícia, o coral marinho saudável tem uma assinatura de microrganismos nele. “Uma comunidade de bactérias faz o coral saudável, assim como a microbiota, na nossa barriga, que faz a gente saudável." Com os dados de metabolômica, é possível ter uma sinalização de que aquele microbioma, no caso dos corais, não está mais saudável.
“Quando você tem tanto os dados do genoma quanto do metaboloma de um organismo, a busca por novas estruturas ou metabólitos de interesse pode ser muito mais rápida. Pois são técnicas complementares e uma sobrepõe a limitação da outra”, aponta Bauermeister.
A importância da plataforma está em permitir ver onde e como esses dois padrões, evolutivo e funcional, conversam. “Estávamos acostumados a trabalhar com dados que só permitiam saber a identificação molecular do microrganismo. Na hora que eu tenho dado genômico, eu tenho a identificação molecular e todo o genoma dele. Então, eu tenho registrada toda a capacidade que esse microrganismo tem de produção de substâncias”, explica a professora Letícia.
Com a Paired Omics Data Platform, torna-se possível conectar, de forma padronizada, o organismo em análise com o que ele é capaz de produzir e apontar se aquilo está sendo produzido de fato.
O branqueamento de corais, por exemplo, pode ser evitado com a utilização da plataforma. Segundo Letícia, o coral marinho saudável tem uma assinatura de microrganismos nele. “Uma comunidade de bactérias faz o coral saudável, assim como a microbiota, na nossa barriga, que faz a gente saudável.”
Com os dados de metabolômica, é possível ter uma sinalização de que aquele microbioma, no caso dos corais, não está mais saudável. “Antes do coral mudar a sua composição de bactérias, ou seja, antes do branqueamento, talvez seja possível pensar em alertas do comprometimento da saúde daquele ambiente”, afirma. A plataforma permite realizar essa conexão entre as características do metaboloma e sua relação com o microbioma do coral.
Anelize ressalta que, no trabalho com amostras clínicas, é comum não ter amostras suficientes para isolar o metabólito. O uso da técnica de espectrometria de massas, por exemplo, que permite detectar metabólitos em baixa concentração ajuda, mas não é o suficiente. “Às vezes, você consegue encontrar o metabólito e relacioná-lo com uma doença ou com pessoas com x característica, mas quem são esses metabólitos? Quem está produzindo? Será que está vindo do humano ou de algum microrganismo da microbiota? Então, essa plataforma de dados pareados permite correlacionar esses dados.”
Anelize Bauermeister – Foto: Arquivo pessoal
Alimentada por usuários, a plataforma evolui quanto mais dados estiverem nela, ou seja, quanto mais gente usar a plataforma, melhor ela fica. “Não vai ser uma plataforma mágica que vai me dizer quem produz qualquer metabólito que eu encontrar em qualquer lugar, mas na medida em que tiver vários dados de genoma, com diversos dados de metaboloma”, reforça Letícia. A partir disso, a plataforma liga os dados e constrói padrões, que podem indicar se tem relação ou não com outras informações.
A plataforma pode ser acessada no link: https://pairedomicsdata.bioinformatics.nl/
Mais informações: e-mails costalotufo@gmail.com, com Letícia Lotufo, e ane.meister@usp.br, com Anelize Bauermeister
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A reprodução de matérias e fotografias é livre mediante a citação do Jornal da USP e do autor. No caso dos arquivos de áudio, deverão constar dos créditos a Rádio USP e, em sendo explicitados, os autores. Para uso de arquivos de vídeo, esses créditos deverão mencionar a TV USP e, caso estejam explicitados, os autores. Fotos devem ser creditadas como USP Imagens e o nome do fotógrafo.
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