doctoralThesis
O papel da via de reparo por excisão de nucleotídeos na resposta celular ao estresse oxidativo e o estudo de alterações neuronais in vitro associadas a síndrome de Cockayne
Registro en:
LEAL, Angélica Maria de Sousa. O papel da via de reparo por excisão de nucleotídeos na resposta celular ao estresse oxidativo e o estudo de alterações neuronais in vitro associadas a síndrome de Cockayne. 2016. 167f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Autor
Leal, Angélica Maria de Sousa
Resumen
In oxidative stress response, the base excision repair (BER) is
considered the major pathway for repair of oxidative lesions. However, an
increasing number of studies have indicated the role of nucleotide excision
(NER) in the repair of these lesions. In addition, some NER factors had
functions beyond the role in repair already described and it is important to
search for new molecular functions that can be associated to the classical
phenotypes of the syndromes caused by mutations in NER genes: Xeroderma
pigmentosum complementation group A, caused by mutations in XPA and
Cockayne syndrome, caused by mutations in CSB. In this context, XPA
(XP12RO) or CSB (CS1AN) deficient cells were submitted to oxidative stress
induced by Hydrogen peroxide (H2O2) and the results indicated that both cell
lines showed sensitivity to this agent. Furthermore, the transcriptome of
XP12RO cells revealed the downregulation of genes that play a role in DNA
damage response and promote cell survival in response to oxidative stress. In
this scenario, the results indicated that XPA regulates the expression of genes
that play a key role in DNA damage response and promote survival in response
to stress (EGR1, GADD45A, GADD45B and XPC). On the other hand, the
transcriptome analysis of CS1AN cells showed the downregulation of genes
that play a key role in biological processes such as transcription, mRNA
processing, protein degradation by the ubiquitin–proteasome pathway
proteolysis or cellular respiration, indicating a possible role for CSB protein in
the regulation of these processes, in response to oxidative stress. In adittion,
given the neurodegeneration phenotype associated to Cockayne syndrome,
neural progenitor cells (NPCs) and neurons derived from CSB deficient induced
pluripotent stem cells (iPSCs) were used as cellular models to analyse neuronal
changes in vitro. The results showed that, as observed in fibroblasts CS1AN,
NPCs also presented sensitivity to oxidizing agents. Furthermore, as indicated
in the transcriptome data from CS1AN fibroblasts, given the downregulation of
genes that play a pivotal role in cellular respiration, the analysis of oxygen
consumption rates in CSB deficient neurons also indicated a mitochondrial
dysfunction characterized by the decrease in oxygen consumption basal rate
and a lower maximum respiratory and reserve capacities, suggesting that the
lack of functional CSB leads to a mitochondrial dysfunction in both cellular
models used in this study. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) No contexto da resposta ao estresse oxidativo, o reparo por excisão de
bases (BER) é considerado a principal via para o reparo de lesões oxidadas.
Entretanto, estudos indicam o papel do reparo por excisão de nucleotídeos
(NER) na correção dessas lesões. Além disso, fatores do NER já tiveram
funções descritas em outros processos biológicos, sendo importante que se
busque novas funções biológicas que possam ser associadas aos fenótipos
das síndromes causadas por mutações nos genes da via NER, dentre elas a
Xeroderma pigmentoso grupo de complementação A, associada a mutações
em XPA, além da síndrome de Cockayne, ocasionada por mutações no gene
CSB. Nesse contexto, células deficientes em XPA (XP12RO) ou CSB (CS1AN)
foram submetidas ao estresse oxidativo com peróxido de hidrogênio (H2O2) e
apresentaram um perfil de sensibilidade ao agente, indicando que a ausência
dessas proteínas sensibilizou as linhagens a essa condição. A análise do
transcriptoma de células XP12RO indicou a diminuição na expressão de genes
com papel na resposta ao dano no DNA e que promovem a sobrevivência
celular em resposta ao estresse oxidativo. Nesse cenário, os resultados
indicaram que XPA pode atuar na regulação da expressão de genes essenciais
à resposta ao dano no DNA e na sobrevivência ao estresse oxidativo (EGR1,
GADD45A, GADD45B e XPC). Por outro lado, a análise do transcriptoma de
células CS1AN indicaram a diminuição na expressão de genes-chave nos
processos biológicos como transcrição, processamento de mRNA, proteólise
via ubiquitina-proteassoma ou respiração celular, indicando um possível papel
central da proteína CSB na regulação desses processos, em resposta ao
estresse oxidativo. Além disso, dado o fenótipo de neurodegeneração
associada a síndrome de Cockayne, células progenitoras neurais (NPCs) e
neurônios derivados de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs)
deficientes em CSB foram utilizados como modelos de estudo de alterações
neuronais in vitro, de modo que os resultados indicaram que assim como
observado nos fibroblastos, células NPCs deficientes em CSB também
apresentaram sensibilidade a agentes oxidantes. Ainda, os resultados
mostraram que assim como observado no transcriptoma de fibroblastos
CS1AN, dada a diminuição na expressão de genes com papel na respiração
celular, as análises do consumo de oxigênio em neurônios deficientes em CSB
indicaram uma possível disfunção mitocondrial, caracterizada pelo decréscimo
na taxa de consumo de oxigênio basal e pela diminuição das capacidades
respiratórias máxima ou de reserva dessas células, sugerindo o papel de CSB
no metabolismo mitocondrial em ambos os modelos celulares utilizados neste
estudo. 2017-12-09