Tese (Doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2009. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-04-16T22:53:32Z No. of bitstreams: 1 2009_RafaelAugustoPontesGuercio.pdf: 10289520 bytes, checksum: 3de1a51d5e96afab44a98e4da95f7438 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-04-16T22:55:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_RafaelAugustoPontesGuercio.pdf: 10289520 bytes, checksum: 3de1a51d5e96afab44a98e4da95f7438 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-04-16T22:55:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_RafaelAugustoPontesGuercio.pdf: 10289520 bytes, checksum: 3de1a51d5e96afab44a98e4da95f7438 (MD5) / O agente etiológico da Doença de Chagas é o parasito flagelado Trypanosoma cruzi (T. cruzi), o qual possui um ciclo de vida alternado entre vetores triatomíneos e hospedeiros mamíferos. A regulação da expressão gênica em T. cruzi dá-se ao nível pós-transcricional o que impossibilita a correlação direta entre os níveis de mRNA e proteínas e ao mesmo tempo torna atrativa a abordagem proteômica. O presente trabalho pretendeu contribuir com os estudos proteômicos do parasito seguindo duas vertentes, sendo a primeira a proteômica comparativa dos diferentes estágios de vida do T. cruzi com Ênfase nas proteínas Ácidas e a segunda a caracterização subproteômica de T. cruzi de uma fração enriquecida em organelas de alta densidade. Assim, foram padronizados perfis eletroforéticos bidimensionais em géis de poliacrilamida (2-DE) usando gradientes estreitos de pH nas faixas de pH 3-5,6NL; 5,3-6,5 para extratos totais das formas epimastigota, tripomastigota e amastigota. Os perfis bidimensionais das formas tripomastigota e amastigota mostraram-se bastante complexos com mais de 1.000 spots/gel e foram analisados computacionalmente a fim de detectarem-se spots proteicos estágio-específicos e diferencialmente expressos. Proteínas dos géis foram identificadas por técnicas de espectrometria de massa (MS). No que diz respeito ao subproteoma organelar, foi isolada da forma epimastigota uma fração de organelas de alta densidade. Análises por microscopia eletrônica de transmissão, e por imunotransferência, mostraram claramente um forte enriquecimento de núcleo. Os spots dos géis bidimensionais, em faixa ampla de pH 3-10 e nas faixas de pH 4-7 e pH 6-11, foram identificados por MS sendo encontradas proteínas nucleares, mitocondriais, flagelares e glicosomais e diversas proteínas hipotéticas. / The flagellate parasite Trypanosoma cruzi (T. cruzi), the etiological agent of Chagas disease, possesses an alternate life cycle between triatomine vectors and mammalian hosts. The fact that T. cruzi gene expression regulation is posttranscriptional prevents the direct correlation between mRNA and protein levels and makes the proteomic approach very attractive. The present work aimed at contributing to the parasite proteomic studies following two different approaches, the comparative proteomics of T. cruzi life stages emphasizing the acidic proteins and the subproteome characterization of a T. cruzi fraction enriched in high density organelles. Thus, narrow pH range (pH 3-5.3 and pH 5.3-6.5) were optimized for protein extracts of epimastigote, tripomastigote and amastigote cells. The resulting tripomastigote and amastigote 2-DE profiles, that were rather complex, displaying more than 1,000 spots/gel, were computationally analyzed in order to determine stage-specific an differentially expressed spots.The 2-DE spots of interest were identified by mass spectrometry (MS) methods. Concerning the T. cruzi subproteome we isolated a fraction from epimastigote cells that was enriched in high density organelles including nuclei as confirmed by transmission electron microscopy, and immunoblotting. The spots of the 2-DE gels in the pH ranges 3- 10, 4-7 and 6-11 were identified by MS displaying nuclear, mitochondrial, flagellar, glycosomal as well as hypothetical proteins.

A thimet oligopeptidase (EP24.15) foi originariamente descrita como uma enzima metabolizadora de neuropeptídeos que não possui um peptídeo sinal para entrada na via secretória clássica, mas é secretada pelas células através de um mecanismo não-convencional. Nesse trabalho, identificamos uma nova interação cálcio-dependente entre EP24.15 e calmodulina I (CaM), que é importante para a secreção estimulada, mas não constitutiva, da EP24.15. A superexpressão da CaM em células HEK293 aumenta a secreção estimulada da EP24.15, podendo ser inibida pelo inibidor da CaM. O inibidor específico da PKA reduz a secreção estimulada de EP24.15. Nossos dados sugerem que a interação entre EP24.15 e calmodulina é regulada e relevante para a secreção estimulada da EP24.15 em células HEK293. Surpreendentemente, experimentos com slices (fatias) de cérebros de ratos sugerem que, fisiologicamente, a EP24.15 é secretada predominantemente de forma constitutiva, embora o tratamento com A23187 e forskolin sejam capazes de aumentar modestamente a secreção dessa enzima nessas preparações. / Thimet oligopeptidase (EC3.4.24.15; EP24.15) was originally described as a neuropeptide-metabolising enzyme that lacks a typical signal-peptide sequence for entry into the secretory pathway and is secreted by cells via an unconventional and unknown mechanism. Here, we identify a novel calcium-dependent interaction between EP24.15 and calmodulin I (CaM) that is important for the stimulated, but not constitutive, secretion of EP24.15. Overexpression of CaM in HEK293 cells increase the stimulated secretion of EP24.15, which can be inhibited by the CaM inhibitor. The specific inhibition of PKA with reduced the A23187-stimulated secretion of EP24.15. Our data suggest that the interaction between EP24.15 and calmodulin is regulated within cells and is important for the stimulated secretion of EP24.15 from HEK293 cells. Surprising, the rats brain slices experiments showed that, physiological, EP24.15 has a constitutive secretion, although the A23187 and forskolin treatment are able to increase a little this enzyme secretion in these preparations.

A doença de Parkinson é a doença motora neurodegenerativa mais comum do mundo. Agregados proteicos contendo principalmente alfa-sinucleína é a principal marca da doença. Recentemente, tem sido demonstrado que defeitos na dinâmica mitocondrial e da autofagia são causados pelo acúmulo da proteína. No nosso estudo, foram utilizados neurônios derivados de SH-SY5Y ou de hiPSC de pacientes com a doença de Parkinson hereditária, além de leveduras para analisar a dinâmica mitocondrial e da autofagia e o envolvimento de proteínas desses processos na toxicidade da alfa- sinucleína. Foi observado a diminuição do tráfego mitocondrial em neurônios derivados das células SH-SY5Y que expressavam alfa-sinucleína A53T. Além disso a proteína mutante ainda levou ao aumento de espécies reativas de oxigênio, perturbação da autofagia e aumento da sinalização apoptótica. Os neurônios então foram tratados com NAP, um peptídeo neuroprotetor, que preveniu os efeitos tóxicos da alfa-sinucleína mutante. Leveduras contendo deleções nos genes Gem (Miro), Ypt53 (Rab5) e Atg8 (LC3) e expressando alfa-sinucleína dos tipos A30P e A53T, demonstraram que a toxicidade da alfa-sinucleína é dependente das disfunções na mitocôndria e na autofagia. A agregação da alfa-sinucleína A53T foi prevenida na ausência de Gem. Além disso, a toxicidade da proteína envolvendo a disfunção mitocondrial e sinalização apoptótica causada pelo estresse do ER foi dependente dos genes Gem e Atg8, respectivamente. Neurônios derivados de hiPSC de pacientes contendo a triplicação do gene da alfa-sinucleína, mostraram diminuição do transporte de mitocôndrias e do potencial de membrana da mitocôndria. Análises sobre a quantidade de vesículas lisossomais desses neurônios, demonstraram acúmulos dessas vesículas, sugerindo que a autofagia está alterada. Em um ensaio sobre a sensibilidade dos neurônios dopaminérgicos, foi observado que os neurônios contendo a alpha-sinucleína mutante são mais susceptíveis à rotenona, quando comparado com os neurônios dopaminérgicos do controle. A exposição à rotenona também causou mudanças na distribuição de mitocôndrias, sugerindo que o tráfego retrógrado da organela está alterado / Parkinson\'s disease (PD) is the most common motor neurodegenerative disease in the world. Protein aggregates containing mainly alpha-synuclein are a hallmark of disease. Mitochondria and autophagy defects have been suggested to be caused by alpha-synuclein toxicity. In this study, we investigated mitochondria and autophagy dynamics related to alpha-synuclein toxicity in neurons derived form SH-SY5Y cells, hiPSC from patients with familial PD or yeast. We found that SH-SY5Y neuroblastoma cells expressing A53T alfa- synuclein showed significantly inhibited mitochondrial trafficking. A53T alfa- synuclein also caused the highest increase in ROS production in the dysmobilized mitochondria in comparison to wild-type or A30P alfa- synuclein. Treatment with NAP, the 8 amino acid peptide identified as the active component of activity dependent neuroprotective protein (ADNP), completely annihilated the adverse effects of A53T on mitochondrial dynamics. During disruption of retrograde transport, we found disturbed autophagy and increased apoptosis signalization in neurons expressing A53T alpha-synuclein, suggest activation of the apoptosis pathway. Curiously, all groups expressing alpha-synuclein showed decreased levels of BCL-XL, revealing that mitochondria are susceptible to changes in the membrane potential in the presence of alphasynuclein. Nevertheless, treatment with NAP was effective in blocking the apoptosis pathway and restore autophagy. We created a model to study A30P and A53T alpha-synuclein toxicity related to Gem (Miro), Ypt53 (Rab5) and Atg8 (LC3) genes in Saccharomyces cerevisiae in which these genes were knocked down. We found that A30P alpha-synuclein toxicity was dependent on mitochondrial and autophagy dysfunction. A53T alpha-synuclein was more toxic than A30P alpha-synuclein, and its aggregation was dependent on Gem expression. A53T alpha-synuclein toxicity involving damaged mitochondrial and apoptotic signaling caused by ER stress was dependent on Gem and Atg8 genes, respectively. In a study involving dopaminergic neurons derived from hiPSCs from patients containing triplicated alpha-synuclein gene (SNCA3), we reported decreased mitochondrial trafficking and mitochondrial membrane potential, besides accumulation of lysosome vesicles. In a sensitivity assay, SNCA3 neurons demonstrated more susceptibility to rotenone toxicity, which alters intracellular mitochondrial distribution, impairing retrograde transport of the organelle

O objetivo deste estudo foi testar um sistema de Polietileno para o transporte de sêmen equino refrigerado por um período de até oito horas. Foram utilizados um total de 87 ejaculados de cinco diferentes garanhões, com idade média de 10 anos, sendo três da raça Puro Sangue de Corrida e dois da raça Pônei Miniatura Brasileiro. Os garanhões foram coletados duas vezes por semana utilizando vagina artificial. Após cada coleta, o sêmen foi avaliado a fresco e diluído na proporção 1+1 (diluente + sêmen) com leite desnatado UHT e dividido em quatro alíquotas de igual volume. No grupo controle (GC) o sêmen foi analisado logo após a diluição (zero hora – 0h). Nos demais grupos o sêmen foi mantido por oito horas (8h) em três diferentes sistemas de transporte: Equitainer® (GE), Botuflex®(GB) e Sistema de Polietileno - Refrigerado (SP) ou Não-Refrigerado (SPN). Foram avaliadas a motilidade total, vigor, a integridade de membrana plasmática (CFDA/PI), funcionalidade de membrana plasmática (HOST) e morfologia espermática. No SP não ocorreu diferença estatística em todos os parâmetros avaliados, quando comparado com o GE e o GB (médias da motilidade total = 45,00%, 49,29% e 46,40%; médias do vigor = 2,04, 2,18 e 2,01; médias do CFDA/PI = 71,12%, 73,29%, 71,32; médias do HOST = 39,70%, 41,21% e 39,76%; e médias da morfologia = 80,50%, 82,29% e 81,28%, valores respectivos de cada parâmetro para SP, GE e GB), enquanto o SPN apresentou valores médios inferiores ao GE para todos os parâmetros avaliados (médias da motilidade total = 50,65% e 62,60%; médias do vigor espermático = 1,78 e 2,43; médias do CFDA/PI = 72,56% e 78,30%; médias do HOST = 43,56% e 48,87%; médias da morfologia = 77,17% e 84,82%, respectivamente para SPN e GE). Com base nos dados podemos concluir que o SP foi igual ou não diferiu dos demais sistemas estudados, já o SPN se apresentou inferior aos demais sistemas estudados neste experimento. Portanto, o uso do SP é indicado para o transporte de sêmen refrigerado por oito horas, quando comparado aos demais sistemas estudados neste trabalho. / The aim of this study was to test a polyethylene system to ship equine cooled semen. A total of 87 ejaculates from five different stallions with known fertility, mean age 10 years, were used, being three Thoroughbred and two Miniature Pony horse. The stallions were collected twice a week using an artificial vagina. After each collection the semen was diluted 1+1 (diluent+semen) with UHT skim milk and divided into four aliquots of equal volume, yielding a total of four groups. In the control group (CG) the semen was analyzed immediately after dilution (zero hour - 0h). In the other groups semen was stored for eight hours (8h) in three different transport systems: Equitainer® (EG), Botuflex® (BG) and Polyethylene System - Cooled (PS) or Non-Cooled (NPS). The total motility, vigor, plasma membrane integrity (CFDA/PI), plasma membrane functionality (HOST) and sperm morphology were evaluated. In PS did not occur a statistical difference in all parameters compared with EG and BG (averages of total motility = 45.00%, 49.29% and 46.40%, the average effect = 2.04, 2 18 and 2.01; averages CFDA / PI = 71.12%, 73.29%, 71.32; averages HOST = 39.70%, 41.21% and 39.76%, and the average of morphology = 80.50%, 82.29% and 81.28%, respective values of each parameter to PS, EG and BG), while the NPS showed lower mean values than the EG to all parameters (total motility averages = 50,65% and 62,60%, sperm vigor averages = 1,78 and 2,43; CFDA / PI averages = 72,56% and 78,30%; HOST averages = 43,56% and 48,87 %, morphology averages = 77.17% and 84.82%, respectively for NPS and EG). Based on the results we can conclude that the PS was equal or did not differ from the other systems studied, the NPS already performed lower than the other systems studied in this experiment. Therefore, the use of the SP is indicated for the transport of cooled semen for eight hours as compared to other systems studied in this work.

O objetivo deste estudo foi testar um sistema de Polietileno para o transporte de sêmen equino refrigerado por um período de até oito horas. Foram utilizados um total de 87 ejaculados de cinco diferentes garanhões, com idade média de 10 anos, sendo três da raça Puro Sangue de Corrida e dois da raça Pônei Miniatura Brasileiro. Os garanhões foram coletados duas vezes por semana utilizando vagina artificial. Após cada coleta, o sêmen foi avaliado a fresco e diluído na proporção 1+1 (diluente + sêmen) com leite desnatado UHT e dividido em quatro alíquotas de igual volume. No grupo controle (GC) o sêmen foi analisado logo após a diluição (zero hora – 0h). Nos demais grupos o sêmen foi mantido por oito horas (8h) em três diferentes sistemas de transporte: Equitainer® (GE), Botuflex®(GB) e Sistema de Polietileno - Refrigerado (SP) ou Não-Refrigerado (SPN). Foram avaliadas a motilidade total, vigor, a integridade de membrana plasmática (CFDA/PI), funcionalidade de membrana plasmática (HOST) e morfologia espermática. No SP não ocorreu diferença estatística em todos os parâmetros avaliados, quando comparado com o GE e o GB (médias da motilidade total = 45,00%, 49,29% e 46,40%; médias do vigor = 2,04, 2,18 e 2,01; médias do CFDA/PI = 71,12%, 73,29%, 71,32; médias do HOST = 39,70%, 41,21% e 39,76%; e médias da morfologia = 80,50%, 82,29% e 81,28%, valores respectivos de cada parâmetro para SP, GE e GB), enquanto o SPN apresentou valores médios inferiores ao GE para todos os parâmetros avaliados (médias da motilidade total = 50,65% e 62,60%; médias do vigor espermático = 1,78 e 2,43; médias do CFDA/PI = 72,56% e 78,30%; médias do HOST = 43,56% e 48,87%; médias da morfologia = 77,17% e 84,82%, respectivamente para SPN e GE). Com base nos dados podemos concluir que o SP foi igual ou não diferiu dos demais sistemas estudados, já o SPN se apresentou inferior aos demais sistemas estudados neste experimento. Portanto, o uso do SP é indicado para o transporte de sêmen refrigerado por oito horas, quando comparado aos demais sistemas estudados neste trabalho. / The aim of this study was to test a polyethylene system to ship equine cooled semen. A total of 87 ejaculates from five different stallions with known fertility, mean age 10 years, were used, being three Thoroughbred and two Miniature Pony horse. The stallions were collected twice a week using an artificial vagina. After each collection the semen was diluted 1+1 (diluent+semen) with UHT skim milk and divided into four aliquots of equal volume, yielding a total of four groups. In the control group (CG) the semen was analyzed immediately after dilution (zero hour - 0h). In the other groups semen was stored for eight hours (8h) in three different transport systems: Equitainer® (EG), Botuflex® (BG) and Polyethylene System - Cooled (PS) or Non-Cooled (NPS). The total motility, vigor, plasma membrane integrity (CFDA/PI), plasma membrane functionality (HOST) and sperm morphology were evaluated. In PS did not occur a statistical difference in all parameters compared with EG and BG (averages of total motility = 45.00%, 49.29% and 46.40%, the average effect = 2.04, 2 18 and 2.01; averages CFDA / PI = 71.12%, 73.29%, 71.32; averages HOST = 39.70%, 41.21% and 39.76%, and the average of morphology = 80.50%, 82.29% and 81.28%, respective values of each parameter to PS, EG and BG), while the NPS showed lower mean values than the EG to all parameters (total motility averages = 50,65% and 62,60%, sperm vigor averages = 1,78 and 2,43; CFDA / PI averages = 72,56% and 78,30%; HOST averages = 43,56% and 48,87 %, morphology averages = 77.17% and 84.82%, respectively for NPS and EG). Based on the results we can conclude that the PS was equal or did not differ from the other systems studied, the NPS already performed lower than the other systems studied in this experiment. Therefore, the use of the SP is indicated for the transport of cooled semen for eight hours as compared to other systems studied in this work.

A thimet oligopeptidase (EP24.15) foi originariamente descrita como uma enzima metabolizadora de neuropeptídeos que não possui um peptídeo sinal para entrada na via secretória clássica, mas é secretada pelas células através de um mecanismo não-convencional. Nesse trabalho, identificamos uma nova interação cálcio-dependente entre EP24.15 e calmodulina I (CaM), que é importante para a secreção estimulada, mas não constitutiva, da EP24.15. A superexpressão da CaM em células HEK293 aumenta a secreção estimulada da EP24.15, podendo ser inibida pelo inibidor da CaM. O inibidor específico da PKA reduz a secreção estimulada de EP24.15. Nossos dados sugerem que a interação entre EP24.15 e calmodulina é regulada e relevante para a secreção estimulada da EP24.15 em células HEK293. Surpreendentemente, experimentos com slices (fatias) de cérebros de ratos sugerem que, fisiologicamente, a EP24.15 é secretada predominantemente de forma constitutiva, embora o tratamento com A23187 e forskolin sejam capazes de aumentar modestamente a secreção dessa enzima nessas preparações. / Thimet oligopeptidase (EC3.4.24.15; EP24.15) was originally described as a neuropeptide-metabolising enzyme that lacks a typical signal-peptide sequence for entry into the secretory pathway and is secreted by cells via an unconventional and unknown mechanism. Here, we identify a novel calcium-dependent interaction between EP24.15 and calmodulin I (CaM) that is important for the stimulated, but not constitutive, secretion of EP24.15. Overexpression of CaM in HEK293 cells increase the stimulated secretion of EP24.15, which can be inhibited by the CaM inhibitor. The specific inhibition of PKA with reduced the A23187-stimulated secretion of EP24.15. Our data suggest that the interaction between EP24.15 and calmodulin is regulated within cells and is important for the stimulated secretion of EP24.15 from HEK293 cells. Surprising, the rats brain slices experiments showed that, physiological, EP24.15 has a constitutive secretion, although the A23187 and forskolin treatment are able to increase a little this enzyme secretion in these preparations.

O objetivo deste estudo foi testar um sistema de Polietileno para o transporte de sêmen equino refrigerado por um período de até oito horas. Foram utilizados um total de 87 ejaculados de cinco diferentes garanhões, com idade média de 10 anos, sendo três da raça Puro Sangue de Corrida e dois da raça Pônei Miniatura Brasileiro. Os garanhões foram coletados duas vezes por semana utilizando vagina artificial. Após cada coleta, o sêmen foi avaliado a fresco e diluído na proporção 1+1 (diluente + sêmen) com leite desnatado UHT e dividido em quatro alíquotas de igual volume. No grupo controle (GC) o sêmen foi analisado logo após a diluição (zero hora – 0h). Nos demais grupos o sêmen foi mantido por oito horas (8h) em três diferentes sistemas de transporte: Equitainer® (GE), Botuflex®(GB) e Sistema de Polietileno - Refrigerado (SP) ou Não-Refrigerado (SPN). Foram avaliadas a motilidade total, vigor, a integridade de membrana plasmática (CFDA/PI), funcionalidade de membrana plasmática (HOST) e morfologia espermática. No SP não ocorreu diferença estatística em todos os parâmetros avaliados, quando comparado com o GE e o GB (médias da motilidade total = 45,00%, 49,29% e 46,40%; médias do vigor = 2,04, 2,18 e 2,01; médias do CFDA/PI = 71,12%, 73,29%, 71,32; médias do HOST = 39,70%, 41,21% e 39,76%; e médias da morfologia = 80,50%, 82,29% e 81,28%, valores respectivos de cada parâmetro para SP, GE e GB), enquanto o SPN apresentou valores médios inferiores ao GE para todos os parâmetros avaliados (médias da motilidade total = 50,65% e 62,60%; médias do vigor espermático = 1,78 e 2,43; médias do CFDA/PI = 72,56% e 78,30%; médias do HOST = 43,56% e 48,87%; médias da morfologia = 77,17% e 84,82%, respectivamente para SPN e GE). Com base nos dados podemos concluir que o SP foi igual ou não diferiu dos demais sistemas estudados, já o SPN se apresentou inferior aos demais sistemas estudados neste experimento. Portanto, o uso do SP é indicado para o transporte de sêmen refrigerado por oito horas, quando comparado aos demais sistemas estudados neste trabalho. / The aim of this study was to test a polyethylene system to ship equine cooled semen. A total of 87 ejaculates from five different stallions with known fertility, mean age 10 years, were used, being three Thoroughbred and two Miniature Pony horse. The stallions were collected twice a week using an artificial vagina. After each collection the semen was diluted 1+1 (diluent+semen) with UHT skim milk and divided into four aliquots of equal volume, yielding a total of four groups. In the control group (CG) the semen was analyzed immediately after dilution (zero hour - 0h). In the other groups semen was stored for eight hours (8h) in three different transport systems: Equitainer® (EG), Botuflex® (BG) and Polyethylene System - Cooled (PS) or Non-Cooled (NPS). The total motility, vigor, plasma membrane integrity (CFDA/PI), plasma membrane functionality (HOST) and sperm morphology were evaluated. In PS did not occur a statistical difference in all parameters compared with EG and BG (averages of total motility = 45.00%, 49.29% and 46.40%, the average effect = 2.04, 2 18 and 2.01; averages CFDA / PI = 71.12%, 73.29%, 71.32; averages HOST = 39.70%, 41.21% and 39.76%, and the average of morphology = 80.50%, 82.29% and 81.28%, respective values of each parameter to PS, EG and BG), while the NPS showed lower mean values than the EG to all parameters (total motility averages = 50,65% and 62,60%, sperm vigor averages = 1,78 and 2,43; CFDA / PI averages = 72,56% and 78,30%; HOST averages = 43,56% and 48,87 %, morphology averages = 77.17% and 84.82%, respectively for NPS and EG). Based on the results we can conclude that the PS was equal or did not differ from the other systems studied, the NPS already performed lower than the other systems studied in this experiment. Therefore, the use of the SP is indicated for the transport of cooled semen for eight hours as compared to other systems studied in this work.

A doença de Parkinson é a doença motora neurodegenerativa mais comum do mundo. Agregados proteicos contendo principalmente alfa-sinucleína é a principal marca da doença. Recentemente, tem sido demonstrado que defeitos na dinâmica mitocondrial e da autofagia são causados pelo acúmulo da proteína. No nosso estudo, foram utilizados neurônios derivados de SH-SY5Y ou de hiPSC de pacientes com a doença de Parkinson hereditária, além de leveduras para analisar a dinâmica mitocondrial e da autofagia e o envolvimento de proteínas desses processos na toxicidade da alfa- sinucleína. Foi observado a diminuição do tráfego mitocondrial em neurônios derivados das células SH-SY5Y que expressavam alfa-sinucleína A53T. Além disso a proteína mutante ainda levou ao aumento de espécies reativas de oxigênio, perturbação da autofagia e aumento da sinalização apoptótica. Os neurônios então foram tratados com NAP, um peptídeo neuroprotetor, que preveniu os efeitos tóxicos da alfa-sinucleína mutante. Leveduras contendo deleções nos genes Gem (Miro), Ypt53 (Rab5) e Atg8 (LC3) e expressando alfa-sinucleína dos tipos A30P e A53T, demonstraram que a toxicidade da alfa-sinucleína é dependente das disfunções na mitocôndria e na autofagia. A agregação da alfa-sinucleína A53T foi prevenida na ausência de Gem. Além disso, a toxicidade da proteína envolvendo a disfunção mitocondrial e sinalização apoptótica causada pelo estresse do ER foi dependente dos genes Gem e Atg8, respectivamente. Neurônios derivados de hiPSC de pacientes contendo a triplicação do gene da alfa-sinucleína, mostraram diminuição do transporte de mitocôndrias e do potencial de membrana da mitocôndria. Análises sobre a quantidade de vesículas lisossomais desses neurônios, demonstraram acúmulos dessas vesículas, sugerindo que a autofagia está alterada. Em um ensaio sobre a sensibilidade dos neurônios dopaminérgicos, foi observado que os neurônios contendo a alpha-sinucleína mutante são mais susceptíveis à rotenona, quando comparado com os neurônios dopaminérgicos do controle. A exposição à rotenona também causou mudanças na distribuição de mitocôndrias, sugerindo que o tráfego retrógrado da organela está alterado / Parkinson\'s disease (PD) is the most common motor neurodegenerative disease in the world. Protein aggregates containing mainly alpha-synuclein are a hallmark of disease. Mitochondria and autophagy defects have been suggested to be caused by alpha-synuclein toxicity. In this study, we investigated mitochondria and autophagy dynamics related to alpha-synuclein toxicity in neurons derived form SH-SY5Y cells, hiPSC from patients with familial PD or yeast. We found that SH-SY5Y neuroblastoma cells expressing A53T alfa- synuclein showed significantly inhibited mitochondrial trafficking. A53T alfa- synuclein also caused the highest increase in ROS production in the dysmobilized mitochondria in comparison to wild-type or A30P alfa- synuclein. Treatment with NAP, the 8 amino acid peptide identified as the active component of activity dependent neuroprotective protein (ADNP), completely annihilated the adverse effects of A53T on mitochondrial dynamics. During disruption of retrograde transport, we found disturbed autophagy and increased apoptosis signalization in neurons expressing A53T alpha-synuclein, suggest activation of the apoptosis pathway. Curiously, all groups expressing alpha-synuclein showed decreased levels of BCL-XL, revealing that mitochondria are susceptible to changes in the membrane potential in the presence of alphasynuclein. Nevertheless, treatment with NAP was effective in blocking the apoptosis pathway and restore autophagy. We created a model to study A30P and A53T alpha-synuclein toxicity related to Gem (Miro), Ypt53 (Rab5) and Atg8 (LC3) genes in Saccharomyces cerevisiae in which these genes were knocked down. We found that A30P alpha-synuclein toxicity was dependent on mitochondrial and autophagy dysfunction. A53T alpha-synuclein was more toxic than A30P alpha-synuclein, and its aggregation was dependent on Gem expression. A53T alpha-synuclein toxicity involving damaged mitochondrial and apoptotic signaling caused by ER stress was dependent on Gem and Atg8 genes, respectively. In a study involving dopaminergic neurons derived from hiPSCs from patients containing triplicated alpha-synuclein gene (SNCA3), we reported decreased mitochondrial trafficking and mitochondrial membrane potential, besides accumulation of lysosome vesicles. In a sensitivity assay, SNCA3 neurons demonstrated more susceptibility to rotenone toxicity, which alters intracellular mitochondrial distribution, impairing retrograde transport of the organelle

El desarrollo neural ocurre mediante el proceso de neurulación originando el sistema nervioso central y la médula espinal. Durante este proceso las células de la cresta neural (CCN) son especificadas en la región más dorsal del tubo neural; posteriormente, las CCN delaminan del epitelio neural, migran a diferentes regiones del embrión y se diferencian en diversos tipos celulares. Defectos en el desarrollo del tubo neural y de las CCN generan desórdenes congénitos como espina bífida, encefalocelia, y neurocristopatías (paladar-labio hendido, albinismo, entre otras). Una vitamina importante durante el desarrollo embrionario temprano es el folato, el cual se encuentra en el sistema circulatorio en forma de 5-metiltetrahidrofolato (5-MTHF) e ingresa a la célula por medio del receptor de membrana FOLR1 y el transportador RFC1. El 5-MTHF participa en la síntesis de nucleótidos y en la generación de Sadenosilmetionina (SAM) para la metilación de ácidos nucleicos y proteínas. La metilación de ácidos nucleicos y proteínas son importantes mecanismos de regulación epigenética durante el normal desarrollo embrionario de los vertebrados. Considerando lo dicho se plantea determinar el efecto epigenético de la deficiencia del folato en el desarrollo del tubo neural y de las CCN. Para esto realizamos la pérdida de función del receptor FOLR1 y transportador RFC1 mediante el uso de los morfolinos FolR1spMO y RFC1spMO en embriones de pollo. Posteriormente se evalúan los niveles de 5mC en el ADN y 6mA en el ARN mediante dot blots, observando una clara disminución en ambas marcas epigenéticas. El análisis de expresión del marcador de CCN Sox10 en embriones inyectados evidenció una disminución en el número de CCN. Adicionalmente, el marcador neural Sox2 presentó una expresión ectópica en el territorio de las CCN. Estos resultados muestran que la deficiencia de folato afecta la metilación global del ADN y ARN generando un cambio en el destino celular de los progenitores de las CCN hacia un destino neural. Los resultados obtenidos pueden sentar las bases para un mejor entendimiento y desarrollo de tratamientos capaces de prevenir o disminuir las anomalías ocasionadas por la deficiencia de folato en mujeres embarazadas. / Tesis

El desarrollo neural ocurre mediante el proceso de neurulación originando el sistema nervioso central y la médula espinal. Durante este proceso las células de la cresta neural (CCN) son especificadas en la región más dorsal del tubo neural; posteriormente, las CCN delaminan del epitelio neural, migran a diferentes regiones del embrión y se diferencian en diversos tipos celulares. Defectos en el desarrollo del tubo neural y de las CCN generan desórdenes congénitos como espina bífida, encefalocelia, y neurocristopatías (paladar-labio hendido, albinismo, entre otras). Una vitamina importante durante el desarrollo embrionario temprano es el folato, el cual se encuentra en el sistema circulatorio en forma de 5-metiltetrahidrofolato (5-MTHF) e ingresa a la célula por medio del receptor de membrana FOLR1 y el transportador RFC1. El 5-MTHF participa en la síntesis de nucleótidos y en la generación de Sadenosilmetionina (SAM) para la metilación de ácidos nucleicos y proteínas. La metilación de ácidos nucleicos y proteínas son importantes mecanismos de regulación epigenética durante el normal desarrollo embrionario de los vertebrados. Considerando lo dicho se plantea determinar el efecto epigenético de la deficiencia del folato en el desarrollo del tubo neural y de las CCN. Para esto realizamos la pérdida de función del receptor FOLR1 y transportador RFC1 mediante el uso de los morfolinos FolR1spMO y RFC1spMO en embriones de pollo. Posteriormente se evalúan los niveles de 5mC en el ADN y 6mA en el ARN mediante dot blots, observando una clara disminución en ambas marcas epigenéticas. El análisis de expresión del marcador de CCN Sox10 en embriones inyectados evidenció una disminución en el número de CCN. Adicionalmente, el marcador neural Sox2 presentó una expresión ectópica en el territorio de las CCN. Estos resultados muestran que la deficiencia de folato afecta la metilación global del ADN y ARN generando un cambio en el destino celular de los progenitores de las CCN hacia un destino neural. Los resultados obtenidos pueden sentar las bases para un mejor entendimiento y desarrollo de tratamientos capaces de prevenir o disminuir las anomalías ocasionadas por la deficiencia de folato en mujeres embarazadas. / Tesis