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O principal objectivo do nosso trabalho foca-se na compreensão dos transtornos neuropsiquiátricos, e em identificar os circuitos neuronais responsáveis pelo control do comportamento. Estudamos principalmente proteínas da sinapse e da densidade pós-sináptica relacionadas com autismo e esquizofrenia e o seu papel em determinados tipos de células e circuitos neuronais. Queremos compreender como é que computações sinápticas dão origem a sequências de comportamento social, e entender que elementos genéticos regulam a sociabilidade. Para isso, usamos uma combinação de abordagens de genética molecular, optogenética e electrofisiologia. Aplicamos também o nosso conhecimento e experiência no desenvolvimento de novos modelos de ratinho geneticamente modificados, no sentido de criar ferramentas que possam ser usadas pela comunidade de neurocientistas.
Projectos actualmente a decorrer no laboratório incluem:
Alterações ambientais e epigenéticas que influenciam comportamentos sociais
As interacções sociais são comportamentos complexos exibidos pela maioria das espécies animais. Disfunção dos comportamentos sociais é uma característica de transtornos neuropsiquiátricos como autismo e esquizofrenia, para além disto, a deficits de interação social em indivíduos saudáveis é por si só um gatilho para distúrbios de saúde mental. Por exemplo, várias formas de stress social têm um papel bem descrito no desenvolvimento de stress pós-traumático e da depressão. A privação precoce de cuidado materno é outra forma de stress social que tem um reconhecido efeito a longo prazo sobre o comportamento animal e é um dos mais potentes factores de stress que ocorrem naturalmente. A privação e adversidade em início da vida são formas de stress que provocam alterações na expressão de genes através de mecanismos epigenéticos e que aumentam o risco para o desenvolvimento de transtornos psiquiátricos na vida adulta. O stress crónico medeia a modificação estrutural dos neurónios, levando à alteração de estratégias comportamentais. No entanto, as modificações que ocorrem como consequência da privação precoce de cuidado materno, e a interacção entre mecanismos epigenéticos e disfunções do circuito não são ainda compreendidos.
Sinalização mediada por receptores mGluR em distúrbios do espectro do Autismo
Os transtornos do espectro do autismo ocorrem no início do desenvolvimento neurológico e são caracterizados por problemas persistentes na interacção social e comunicação, bem como pela presença de comportamentos estereotípicos, interesses restritos e comportamentos repetitivos. Estudos genéticos e de genómica permitiram identificar uma vasta gama de genes candidatos espalhados por todo o genoma, e que são alvo de alterações que vão desde uma variante rara num único nucleótido a grandes anomalias cromossómicas. Um componente sináptico particularmente relevante são os receptores metabotrópicos de glutamato (mGluRs). No entanto, apesar do envolvimento evidente destes receptores na patologia do autismo, as vias moleculares e celulares subjacentes que regulam estes receptores sob condições de doença são pouco conhecidos. Assim, estamos a genes candidatos para o desenvolvimento de autismo, que se cruzam com a regulação dos receptores mGluR e que podem propiciar uma melhor compreensão do mecanismo fisiopatológico subjacente a formas de autismoonde há disfunção destes receptores mGluR.
Engenharia (opto)genética e desenvolvimento de ferramentos moleculares
Temos experiência numa gama de ferramentas de genética molecular em ratinho, tendo já desenvolvido vários modelos animais e ferramentas transgénicas. Alguns de nossos interesses relacionam-se com a área da optogenética. A proteína Channelrodopsin-2 (ChR2) é um componente essencial em aplicações de optogenética. A sua forma de funcionamento envolve a absorção de luz azul causando uma mudança no cromóforo o que leva à subsequente alteração conformacional da proteína. Durante a expressão transgénica de longo prazo, este canal não depende de co-fatores exógenos e mantém a sua capacidade de induzir activação neuronal com uma precisão de milissegundos. A abertura e encerramento rápidos do canal, a presença de retinal na maioria das células de vertebrados, e o facto da ChR2 poder ser geneticamente codificada são características atraentes que fazem da ChR2 uma ferramenta útil em aplicações terapêuticas. No entanto, a maioria das ferramentas de optogenética são excitadas apenas por luz azul, as poucas excepções apresentam fraca despolarização contínua entre pulsos de luz e geralmente exibem correntes inadequadas. Para superar estas limitações, estamos a investigar e desenvolver novos mutantes de ChR2.
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