Desvendando os efeitos não autônomos de Dicer no controle da proteostase celular em caenorhabditis elegans e camundongos

Abstract

Age-related proteotoxicity is the major cause of neurodegenerative diseases like Alzheimer’s and Huntington’s. Small RNAs appear to be excellent candidates in controlling cellular proteostasis since they selectively inhibit protein synthesis, are expressed in temporal or tissue-specific manners, are regulated by interventions that affect lifespan, and act in cell autonomous and non-autonomous manners in multicellular organisms. Our aim in this study was to test if Dicer, which becomes rate-limiting in miRNA biogenesis with aging, is able to control the susceptibility to age-related proteotoxic stress as measured by paralysis and lifespan analyses in C. elegans, and by behavior and biochemical analyses in mice. First, we silenced Dicer in all tissues but the neurons in wild type N2 worms. Surprisingly, Dicer RNAi in adult N2 worms delayed age-related paralysis, and this was reversed when proteotoxicity was induced in muscle with overexpression of polyglutamine (polyQ) peptides. Muscle-, neuron- or intestine-specific Dicer RNAi did not affect the proteostasis in wild type or polyQ worms. Our data suggests a scenario where silencing of Dicer in all tissues except in the tissue where age-related proteotoxicity is more relevant confers beneficial effects. Consistent with a cell non-autonomous effect, some of our previouslyresults showed that intestine-specific Dicer overexpression accelerates age-related paralysis in muscle-selective polyQ worms. Thus, we may suggest there is a balance of Dicer levels among tissues that determines age-related proteostasis decline, in which higher levels in neurons vs. other tissues is beneficial. However, the effects of Dicer appear to be protein specific, since the same thing did not occur in worms that aggregate beta-amyloid proteins rather than polyglutamines. In addition, we have seen a small beneficial effect of Dicer knockout in the adipose tissue of transgenic male mice model for Alzheimer's disease, suggesting that Dicer possibly exerts some non-autonomous effect on cellular proteasase in mammals as well.

A proteotoxicidade associada ao envelhecimento é o principal fator que contribui para o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas como as doenças de Alzheimer e de Huntington. microRNAs (miRNAs) figuram como excelentes candidatos para controlar a proteostase celular, visto que eles são capazes de inibir a síntese proteica de maneira seletiva, são expressos de maneira temporal e tecidoespecífica, são regulados por intervenções que afetam o tempo de vida e agem de forma autônoma e não autônoma em organismos multicelulares. Nosso objetivo nesse estudo foi testar se Dicer, uma ribonuclease do tipo III que se torna um limitante na via de biogênese dos miRNA com o envelhecimento, é capaz de controlar a susceptibilidade ao estresse proteotóxico associado ao envelhecimento. Nós analisamos esses fenômenos por meio dos parâmetros de paralisia e tempo de vida em nematoides C. elegans e experimentos comportamentais e bioquímicos em camundondos modelo de doença de Alzheimer (transgênicos que expressam APPswe e PSEN1dE9). Primeiramente, nós silenciamos Dicer em todo o corpo exceto nos neurônios de vermes selvagens N2. Surpreendentemente, o RNAi para Dicer retardou a paralisia e aumentou o tempo de vida dos animais N2 adultos; e esse fenótipo foi revertido quando superexpressamos poliglutaminas (polyQ) no músculo desses vermes. Linhagens sensíveis a RNAi especificamente nos neurônios, intestino ou parede muscular, com ou sem polyQ, foram pouco ou não afetadas pelo RNAi contra Dicer. Nossos dados indicam um cenário que silenciar Dicer em todos os tecidos menos no tecido onde o estresse proteotóxico é mais relevante, confere efeitos benéficos aos animais polyQ. Consistentemente, alguns de nossos dados anteriores mostraram que a superexpressão de Dicer no intestino acelera a paralisia e diminui o tempo de vida dos vermes com polyQ no músculo. Portanto, nós sugerimos que o balanço dos níveis de Dicer entre os diferentes tecidos serve como uma sinalização para resolução do estresse proteotóxico; por exemplo, o aumento de expressão de Dicer em um tecido específico determina um desvio de recursos para esse determinado órgão. Contudo, os efeitos de Dicer parecem ser proteína específicos, visto que a mesma coisa não ocorreu nos vermes que agregam proteínas betaamilóides ao invés das poliglutaminas. VIII Além disso, nós vimos um pequeno efeito benéfico na memória espacial frente ao nocauteamento de Dicer no tecido adiposo de camundongos transgênicos modelo para doença de Alzheimer, sugerindo que possivelmente Dicer exerça algum efeito sobre a proteostase celular de forma não autônoma também em mamíferos.