A mitocôndria é a organela citoplasmática responsável pelo maior sistema produtor de energia, a fosforilação oxidativa (OXPHOS). Foi proposto que em células tumorais a hiper-regulação da glicólise em condições normais de oxigênio (Efeito Warburg), está associada a defeitos na OXPHOS e pode regular o fenótipo tumoral, por exemplo, o potencial metastático da célula por meio da indução de vias pseudohipóxicas durante a normóxia. Estudos recentes mostraram que vários tipos de tumores possuem mutações somáticas em seu genoma mitocondrial, o que pode alterar as funções da OXPHOS levando a troca de metabolismo energético nas células tumorais e induzindo a tumorigênese. Diante disto, o presente trabalho avaliou a instabilidade do genoma mitocondrial em etapas bem definidas da progressão do câncer colorretal. O DNA genômico foi extraído de amostras de adenoma, adenocarcinoma, tecido adjacente e sangue periférico de nove pacientes diagnosticados com Câncer colorretal. O genoma mitocondrial foi amplificado e sequenciado para que fossem feitas as buscas por mutações nas amostras de sangue periférico, adenomas e adenocarcinoma. Foi também medido o número de cópias relativas do mtDNA. Foram encontradas um total de 233 mutações, das quais 162 foram em comum entre os três tecidos avaliados. As amostras de adenocarcinoma foram as que apresentaram uma maior média de mutações por amostra (44,6), seguidas dos adenoma (40,2) e do sangue periférico (34). As amostras de adenocarcinoma apresentaram uma maior instabilidade do mtDNA refletidas a partir de um maior número de mutações somáticas (tanto do tipo InDel como mutações de uma única base), mutações não sinônimas com maior patogenicidade, maior número de mutações em heteroplasmia e com taxa de heteroplasmia elevada. Já as amostras de adenoma apresentaram instabilidade dos seus mtDNA intermediários entre o tecido não tumoral e tumoral, refletindo bem a etapa de modificação celular no qual esses tecidos se encontram. Na análise do número de cópias relativas, as amostras de adenocarcinoma tiveram diminuição no número de cópias relativas quando comparadas com tecido adjacente (p= 0,01) e com adenomas (p= 0,04). Em síntese, o presente trabalho sugere que a instabilidade do genoma mitocondrial parece ter um papel importante no desenvolvimento de tumores colorretais. / The mitochondrion is a cytoplasmic organelle responsible for the major energy producing system, which is the oxidative phosphorylation enzyme pathway (OXPHOS). It was proposed that glycolysis up-regulation during normal oxygen conditions (Warburg effect) may induce defects in the mitochondrial respiration and regulate tumoral phenotypes, for example, metastatic potential through the induction of pseudohipoxic pathways during normoxia. Recent studies have shown that many kinds of tumors have mtDNA somatic mutations, which could alter the OXPHOS functions, leading to changes in glucose metabolismo and improvind tumorigenesis. This study analyzed the mitochondrial genome instability of well defined stages of colorectal cancer. Genomic DNA was extracted from adenoma, adenocarcinoma, adjacente tissue and peripheral blood of patients diagnosed with Colorectal cancer. The mitochondrial genome was amplified and sequenced for mutations screening in adenoma, adenocarcinoma e blood samples. It was also analyzed the relative mtDNA copy number. It was find a total of 233 mutations, which 162 were in common among the three analyzed tissues. The adenocarcinoma samples presented a greater mutation mean per sample (44.6) followed by adenomas samples (40.2) and blood samples (34). The adenocarcinoma samples also shown a greater mitochondrial genome instability refleted by increased of somatic mutations (InDels and single nucleotide variation), non sinonimous mutations with higher patogenicity, increased number of heteroplasmatic mutations and higher heteroplasmatic levels. The adenoma samples showed intermadiate instability of its mtDNA, which well reflects the intermediate stage of cellular modifications of this tissue. The mtDN copy number analysis shown that the adenocarcinoma samples presented decreased number of mtDNA content when compared with adjacente tissue (p= 0.01) and adenoma samples (p= 0.04). In summary the presente study suggests that the mitochondrial genomic instability seems to play an importante role in colorectal tumorigenesis.

Nannotrigona testaceicornis é uma espécie de abelha sem ferrão sendo que seus ninhos são largamente encontrados na zona urbana. Os meliponíneos estão entre os principais polinizadores da flora brasileira, no entanto, muitas espécies estão seriamente ameaçadas de extinção em consequência da perda do habitat e isolamento causados principalmente pelo desmatamento, uso indiscriminado de defensivos agrícolas e grandes queimadas, pois tais alterações resultam em ecossistemas fragmentados, formando mosaicos de vegetação remanescente, mergulhados numa paisagem antropizada. Nesse processo, grandes populações são reduzidas e subdivididas, o que pode acarretar alterações ecológicas e genéticas. Estudos populacionais de espécies de meliponíneos ainda são muito escassos, fazendo-se necessário a ampliação desses estudos para uma melhor compreensão da dinâmica populacional dessas abelhas. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo a realização de um estudo populacional em ninhos amostrados nos estados de São Paulo e Minas Gerais, utilizando-se o mtDNA como ferramenta molecular. As análises através de PCR+RFLP de 05 regiões do mtDNA não revelaram polimorfismos nas populações estudadas, sendo detectado apenas um haplótipo. O estudo através do sequenciamento de um fragmento do gene COI I de sessenta operárias provenientes do campus da USPRP, Ribeirão Preto, Bonfim Paulista, Franca, Campinas, São Paulo, Uberlândia, Várzea da Palma, Viçosa e Caratinga, revelou a presença de cinco haplótipos nas populações amostradas dos quais três eram exclusivos de uma única populaçaõ e um era compartilhado por 70% das populações. A média da diversidade haplotípica (Hd= 0,264), e a diversidade nucleotídica (=0,00386) foram avaliadas revelando uma baixa divergência entre os haplótipos encontrados. As análises estatísticas revelaram que as populações estudadas estão estruturadas em três grupos, sendo esta estruturação um reflexo de eventos antigos em consequência de mudanças climáticas devido às glaciações do Pleistoceno levando a um gargalo populacional e posterior dispersão, juntamente com a barreira geográfica do mosaico de montanhas do complexo da Serra do Espinhaço que isolou duas das populações estudadas (Viçosa e Caratinga) levando à diferenciação das mesmas. / Nannotrigona testaceicornis is a stingless bee species whose nests are widely found in urban regions. The meliponines are among the most important Brazilian flora pollinators, however, many species are in seriously extinction danger due to habitat loss and isolation caused by deforestation, indiscriminate use of agricultural defensives, and great extent burnings. These changes result in fragmented ecosystems, in small extent of land showing residual vegetation, and in a human impacted landscape. In this process, large populations are reduced and subdivided, leading to ecological and genetic changes. Population studies of meliponine species are still scarce, showing the necessity of more investigation to a better understanding of the population dynamics of these bees. In this context, this work aimed to perform a population study in nests sampled in São Paulo and Minas Gerais states, using the mtDNA as a molecular tool. The PCR+RFLP analyses of five mtDNA regions did not show polymorphisms among the studied populations, and just one haplotype was detected. The study through CO I gene fragment sequencing in sixty workers collected in ten different places from the two Brazilian states mentioned above revealed the presence of five haplotypes. Three of them were exclusive to just one population and one was shared by 70% of the studied populations. The average haplotype diversity (Hd= 0.264) and the average nucleotide diversity (=0.00386) were estimated and showed low deviation among the haplotypes. The statistical analyses revealed that the studied populations are structured in three groups. This split may be explained as a consequence of ancient events caused by climatic changes due to Pleistocene glaciations resulting in a population bottleneck and later dispersion; in addition to these, a geographical barrier formed by the Serra do Espinhaço mountain complex, had isolated two of the studied populations (Viçosa and Caratinga), conducing them to differentiation.

Estudos recentes relataram oncogenes induzindo a reprogramação metabólica no câncer. Essa reprogramação é fundamental para que as células cancerosas tenham nutrientes e biomoléculas suficiente para manter sua alta taxa proliferativa. A mitocôndria tem um papel central no metabolismo energético da célula e alterações no seu genoma, tanto em relação a mutações como em número de cópias, já foram bastante observados em vários tipos tumorais. Além disso, deficiência no fator de transcrição mitocondrial A (TFAM), fundamental para a transcrição e estabilidade do mtDNA, já foi associada com o crescimento tumoral. Diante disso, nosso estudo teve como objetivo avaliar o papel da instabilidade do genoma mitocondrial no metabolismo energético e crescimento do melanoma. Para isso, nós medimos a instabilidade do mtDNA utilizando como parâmetros: o acúmulo de mutações no mtDNA, alterações no mtDNAcn e a expressão do TFAM. O impacto da instabilidade do mtDNA foi avaliado em três modelos diferentes de melanoma: um modelo in vitro de linhagens celulares, dados de expressão gênica de tumores de melanoma metastático proveniente do TCGA e um modelo murino induzível de melanoma (BrafV600E/Ptennull), adicionado a um background alternativo de deficiência para o TFAM/mtDNAcn. Esse modelo murino também nos permitiu avaliar a deficiência do TFAM limitada a células tumorais (Tfamflox) e tanto em células tumorais, como no seu microambiente (Tfam+/-). Nas análises in vitro, nós observamos correlações positivas entre o mtDNAcn e a expressão do TFAM com a taxa de consumo de glicose e produção de ATP, indicando um impacto desses parâmetros na bioenergética celular. Análises de expressão gênica, utilizando tanto as linhagens de melanoma como tumores de melanoma metastático, nos sugeriram que o TFAM regula genes indutores de angiogênese, a resposta imunológica humoral e vias metabólicas de aminoácidos. Nas análises in vivo, nós observamos um aumento dos tumores em camundongos Tfam+/-, indicando que a deficiência de TFAM/mtDNAcn em células tumorais e no seu microambiente induz a tumorigênese, o que confirma os dados de expressão gênica encontrados com linhagens e tecido de melanoma. Além disso, análises de metabolômica e transcriptômica combinadas nos sugeriram que as células de melanoma com deficiência no TFAM/mtDNAcn são mais dependentes do metabolismo de glutamina. Diante disso, nós concluímos que a deficiência do TFAM/mtDNAcn tem um papel importante no crescimento do melanoma, induzindo a expressão de genes pro-tumorigênicos e aumentando o consumo da glutamina para suprir as necessidades proliferativas das células cancerosas. Esses dados são relevantes e podem nos ajudar a entender melhor o papel da mitocondrial na progressão do melanoma. / Recent studies have shown many oncogenes triggering metabolic reprogramming in cancer. The metabolic switch in cancer cells is necessary to supply the high demand for nutrients and biomolecules for proliferative cells. In this context, mitochondria play a central role in the energetic metabolism of the cell and changes in its genome, such as an increased load of mutations and alterations in mtDNA content, have been reported in several cancers. In addition, deficiency in the Mitochondrial Transcription Factor A (TFAM), responsible for transcription and maintenance of mtDNA stability, was previously associated with tumor growth. Based on that, our goal was to evaluate the impact of the mitochondrial genome instability in the energetic metabolism and melanoma growth. mtDNA instability was inferred measuring mtDNA mutations load and content, as well as TFAM expression. Its impact was evaluated in three different melanoma models: an in vitro model using melanoma cell lines, gene expression data from metastatic melanoma tumors, publicly available at TCGA, and an inducible murine model of melanoma (BRAFV600E/PTENnull), crossed onto different TFAMdeficient backgrounds. The murine model also provides us a tractable model to examine the consequences of mtDNA instability limited to cancer cells (Tfamflox) and in both cancer cells and tumor microenvironment (Tfam+/-). In vitro analysis showed us a positive correlation between mtDNA copy number (mtDNAcn) and TFAM expression with glucose consumption and ATP production, pointing an impact of these parameters in cellular bioenergetics. Further gene expression analysis, using both cell lines and metastatic melanoma data, suggested that TFAM could regulate the expression of angiogenesis genes, humoral immunity and amino acid metabolism. In vivo analysis confirmed the gene expression data, and revealed a higher melanoma growth in Tfam+/-. Also, combined metabolomics and transcriptomics data suggested that TFAM/mtDNAcn deficient melanoma cells rely mostly on glutamine metabolism to supply their energetic requirements. In conclusion, these data indicate that TFAM/mtDNAcn influences melanoma growth by triggering pro-tumorigenic signals and inducing metabolic reprogramming towards glutamine metabolism. These results are relevant and might help us understand how mitochondria affect melanoma progression.

Espécies de medusozoários com ciclos de vida muito diferentes habitam distintos mares e oceanos ao redor do mundo. Em uma escala regional, algumas espécies de hidrozoários estão amplamente distribuídas no Atlântico Sul-ocidental, (litorais do Brasil e Argentina), com populações habitando ambientes heterogêneos e estruturados. A relação entre a distribuição das espécies e a maior parte dos fatores ambientais é pouco conhecida. Deste modo, o objetivo de nosso estudo é pesquisar os padrões de distribuição e a estrutura genética populacional de duas espécies de hidrozoários do Atlântico Sul-ocidental em relação a: (1) as diferentes histórias naturais e (2) as distintas estruturas de massas d\'água do ambiente marinho. As espécies estudadas foram Olindias sambaquiensis (meroplanctônica, ciclo de vida: ovo ⊲ plânula ⊲ pólipo ⊲ medusa ⊲ ovo) e Liriope tetraphylla (holoplanctônica, ciclo de vida: ovo ⊲ plânula ⊲ medusa ⊲ ovo). Dados sobre a ecologia e história natural de tais espécies foram coletados e análises filogeográficas foram conduzidas utilizando os marcadores mitocondriais 16S e CO1. Nossos resultados revelaram um padrão filogeográfico similar para ambas as espécies. As populações brasileiras são basais e têm uma maior diversidade nucleotídica que as populações argentinas, as quais ocupam uma posição apical. O Rio da Prata não é uma barreira efetiva e introgressão possivelmente ocorre em ambas as espécies, podendo estar relacionada à circulação das massas d\'água. A estrutura genética encontrada para Olindias sambaquiensis pode estar relacionada com seu hábito demersal e afinidade com massas d\'água costeiras, e para Liriope tetraphylla com seu ciclo reprodutivo e auto-recrutamento. / Medusozoan species, with quite different life-cycles, inhabit different seas and oceans around the world. In a regional scale, some hydrozoan species are widespread along the Southwestern Atlantic Ocean (Brazilian and Argentinean shores), with populations distributed along a heterogeneous and structured environment. The relation between the distribution of the species and most of the biological and environmental factors is still largely unknown. Therefore, the aim of this study is to investigate the distributional patterns and genetic structure of populations of two hydrozoan species of SW Atlantic Ocean in relation to: (1) the different life histories and (2) the water masses structures of the marine environment. The species studied were the meroplanktonic Olindias sambaquiensis (life cycle: egg ⊲ planula ⊲ polyp ⊲ medusa ⊲ egg) and the holoplanktonic Liriope tetraphylla (life cycle: egg ⊲ planula ⊲ medusa ⊲ egg). We gathered data on the ecology and natural history of the species, and carried out phylogeographic analyses using CO1 and 16S DNA markers. Our results have shown similar phylogeographical patterns and genetic structures for both species. The Brazilian populations are basal and have a higher nucleotidic diversity than the apical Argentinean populations. The Rio de La Plata river is not an effective barrier, and introgression possibly occurs for both species and might be related to the circulation of the water masses. Biologically, the genetic structure found for Olindias sambaquiensis must be related to its demersal habit and close affinity to coastal water masses, and that found for Liriope tetraphylla must be related to its reproductive cycle and auto-recruitment.

Orientador: Paulo Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T23:29:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barreto_PedroPaulo_D.pdf: 2593736 bytes, checksum: 667c2ed03e1e7e51ac393087c3acc7ae (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A proteína desacopladora mitocondrial 1 (UCP1) é uma proteína mitocondrial codificada pelo núcleo capaz de desacoplar o gradiente eletroquímico usado para a síntese de ATP, dissipando a energia na forma de calor. A descoberta de homólogos e ortólogos da UCP1, sugere outros papéis fisiológicos para estas proteínas. As UCPs podem servir como uma válvula de escape, diminuindo a força protonmotiva (PMF) e reduzindo a produção de ROS em condições desfavoráveis. Plantas superexpressando UCPs se desenvolvem melhor quando submetidas a estresses bióticos e abióticos. Estas plantas demonstraram diminuição na produção de ROS, alteração no estado redox celular, além de um aumento no metabolismo energético e na fotossíntese. Neste trabalho nós investigamos os mecanismos moleculares envolvidos no metabolismo energético celular e resposta a estresses em plantas de tabaco superexpressando a UCP1 de A. thaliana. Demonstramos, através de análises moleculares e genômicas, que a superexpressão da UCP1 é capaz de provocar o aumento na respiração desacoplada em mitocôndrias isoladas, diminuir o conteúdo de ATP intracelular, e desencadear um processo de sinalização retrógrada que resulta na indução de genes mitocondriais e genes responsivos a estresses. Esta sinalização retrógrada resultou na indução do processo de biogênese mitocondrial verificado pelo aumento no número e área mitocondrial por célula, além de alterações morfológicas nestas organelas. O processo de biogênese mitocondrial nestas plantas é acompanhado pelo aumento na expressão de um grande número de genes responsivos a estresses, o que resulta no melhor desempenho e reduzida produção de ROS mitocondrial quando submetidas a estresses abióticos. A análise detalhada do transcriptoma de plantas superexpressando UCP1 em comparação com plantas selvagens demonstrou uma forte conexão entre os metabolismos mitocondrial, citoplasmático e cloroplástico para compensar as alterações provocadas pelo aumento na atividade da UCP1. Um grande número de fatores de transcrição ainda não caracterizados foram identificados e podem representar bons alvos para investigações futuras a respeito da regulação da biogênese mitocondrial e do metabolismo energético em plantas. Os resultados contidos nesta tese nos permitem melhor compreender a flexibilidade do metabolismo energético em plantas e identificar possíveis reguladores do processo de biogênese mitocondrial e resposta a estresses em plantas / Abstract: The mitochondrial uncoupling protein 1 (UCP1) is a nuclear-encoded mitochondrial protein capable of uncouple the electrochemical gradient used for ATP synthesis, dissipating energy as heat. The discovery of UCP1 homologues, and its corresponding orthologues suggest diverse physiological functions for these proteins. UCPs may serve as an escape valve, decreasing the proton motive force (PMF) and preventing ROS production under unfavorable conditions. Plants overexpressing UCPs perform better under biotic and abiotic stresses. These plants show diminished ROS production, alteration of cell redox homeostasis, increased energy metabolism and photosynthesis. In this work we investigated the molecular mechanisms underlying cell energy metabolism and stress response in tobacco plants overexpressing an Arabidopsis thaliana UCP1. We demonstrated through molecular, cellular and genomic tools that UCP1 overexpressing plants is capable of increasing uncoupled respiration of isolated mitochondria, decrease intracellular ATP levels, and trigger a retrograde signaling that resulted in a broad induction of mitochondrial and stress response genes. The retrograde signaling resulted in the induction of mitochondrial biogenesis verified by increased mitochondrial number, area and alterations on mitochondrial morphology. The increased mitochondrial biogenesis in these plants accompanied by the broad increase in the expression of stress responsive genes, may be responsible for the diminished ROS production and the better performance of these plants when submitted to several abiotic stresses. We also performed a detailed analysis of the transcriptome expression of the UCP1 overexpressing plants as compared with the wild type plants. We verified that the UCP1 overexpressing plants exhibited a tight connection between mitochondrial, cytoplasm and chloroplast energy metabolism to accommodate the alterations caused by the increased UCP1 activity. A number of uncharacterized transcription factors seem to be good targets for future investigations on the regulation of plant mitochondrial biogenesis and energy metabolism. The results presented in this work allowed a better understanding of the flexibility of energy metabolism in plants, and the use of this mechanism to identify possible regulators of plant mitochondrial biogenesis and stress response / Doutorado / Bioinformatica / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Orientador: Aníbal Eugênio Vercesi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_ViniciusVercesiAlmadaNogueira_M.pdf: 1353533 bytes, checksum: b60bd544902662a56e45ea9cf1e14b01 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Além de essencial na respiração celular, a mitocôndria é considerada uma organela de papel fundamental em processos de sinalização e morte celular. A geração de espécies reativas de oxigênio (EROs) e de espécies reativas de nitrogênio (ERNs) pela mitocôndria podem ser consequência destes processos de sinalização tanto em condições fisiológicas quanto em patologias, tais como a dislipidemia e câncer. A transição de permeabilidade mitocondrial (TPM) é um tipo de permeabilização não-seletiva da membrana mitocôndrial interna que permite a passagem de moléculas de até 1,5 KDa, causando dissipação do potencial eletroquímico de H+ e inchamento da organela. O termo transição é usado porque a permeabilização pode ser parcialmente revertida, logo após o inicio do processo, pela adição de quelantes de Ca2+ como o EGTA, por exemplo, ou redutores tiólicos. A oxidação de grupamentos tiólicos promove a TPM. Os experimentos apresentados nesta tese indicam o composto 2-(4-Carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-l-oxyl-3-oxide (cPTIO) caracteriza-se como um inibidor da TPM. As pequenas alterações observadas em relação à respiração e fosforilação oxidativa não se correlacionam com a abertura do PTP, pelo menos com base na literatura corrente. Em outras palavras, a presença de cPTIO diminuiu os níveis de NOo mitocondrial e desviou a reação deste composto com o ânion superóxido diminuindo a produção de peroxinitrito, provável indutor de abertura do PTP nestas condições experimentais / Abstract: In addition to be the site of cellular respiration, the mitochondrion has important role in cell signaling for cell physiology and death. The generation of reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) by the mitochondrion can participate in cellular signaling both in physiological and pathological conditions, such as dyslipidemia and cancer. The Mitochondrial Permeability Transition (MPT) is a non-selective inner membrane permeabilization that enables free passage of molecules up to 1.5 kDa, dissipating the H+ electrochemical gradient and the organelle's swelling. The term transition is applied because the permeabilization can be partially reverted, right after the beginning of the process, by chelating extramitochondrial Ca2+ with EGTA, for example, or by using thiol reducers. The oxidation of membrane protein thiols leads to MPT. The experiments shown in this thesis indicate that the compound 2-(4-Carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-l-oxyl-3-oxide (cPTIO) has proven to be a strong inhibitor agent of the MPT. The small changes observed in relation to respiration and oxidative phosphorylation did not correlate with the opening of PTP, at least on the basis of the current literature. In other words, the presence of cPTIO decreased levels of NOo and mitochondrial diverted reaction of this compound with superoxide anion decreasing production of peroxynitrite, likely inducing PTP opening under these experimental conditions / Mestrado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Mestre em Fisiopatologia Médica

Orientadores: Nadja Cristhina de Souza Pinto, Anibal Eugenio Vercesi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_RuteAlvesPereirae_D.pdf: 10770990 bytes, checksum: 08f31895722a5f60be02fcde15d3ea05 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Xeroderma Pigmentosum (XP) é uma doença rara, autossômica recessiva, caracterizada por fotossensibilidade, mudanças pigmentares, envelhecimento precoce da pele e incidência elevada de neoplasias de pele. XP é causada por mutações em, pelo menos oito genes, que caracterizam sete diferentes grupos de complementação genética (XP-A a XP-G) e um tipo variante (XP-V). Mutações em cada em dos genes envolvidos resultam em diferentes graus de severidade da doença, principalmente quanto ao comprometimento neurológico. Pacientes XP-C apresentam mutações no gene Xpc, que resultam, geralmente, em proteínas truncadas e instáveis. XPC é uma proteína envolvida na via de reparo de DNA por excisão de nucleotídeos (NER) e sua função é reconhecer a lesão na fita de DNA e dar início ao reparo. Recentemente, a participação indireta de XPC no reparo por excisão de bases (BER) foi sugerida, através de sua interação física e funcional com a DNA glicosilase OGG1. Uma vez que OGG1 é essencial para a remoção de purinas oxidadas do DNA mitocondrial, nós hipotetizamos que o DNAmt, e consequentemente a função mitocondrial, estariam comprometidas em células deficientes em XPC. Desta forma, este trabalho se propôs a investigar alterações bioenergéticas mitocondrias em células obtidas de pacientes XP-C. Nossos resultados revelaram que linhagens celulares XP-C apresentavam menor função mitocondrial, apesar de não apresentarem alterações no número de cópias de DNAmt. O consumo de oxigênio pelo complexo I estava significativamente diminuído em células XP-C quando comparado à células controle, enquanto que o consumo de O2 via os complexos II, III e IV foi maior em células XP-C. A capacidade de captar cálcio também se mostrou alterada nas células XP-C, uma vez que essa célula era incapaz de captar e reter concentrações fisiológicas desse íon. A produção de espécies reativas de oxigênio foi significativamente maior em células XP-C comparadas a células controle. Em acordo, a atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase e glutationa peroxidase foi menor em células XP-C, indicando um desbalanço redox nessas células. A análise da expressão de genes relacionados à biogênese mitocondrial revelou que um regulador transcricional fundamental, o coativador PGC1?, estava significativamente reduzido em células XP-C transformadas e primárias. Resultados de Western blotting e imunofluorescência revelaram que as alterações bioenergéticas e genômicas observadas em células XP-C eram via sinalização e não por efeito direto, uma vez que nas condições experimentais utilizadas neste trabalho, XPC não está presente na mitocôndria. Nossos resultados demonstram, pela primeira vez, que a proteína XPC exerce um papel indireto na manutenção da integridade funcional da mitocôndria, provavelmente através de seu papel no controle da expressão de genes envolvidos na biogênese mitocondrial / Abstract: Xeroderma pigmentosum (XP) is a rare autosomal recessive disorder characterized by photosensitivity, pigmentary changes, premature skin aging and increased incidence of skin cancer. XP is caused by mutations in at least eight genes, which characterize seven different genetic complementation groups (XP-A to XP-G) and variant type (XP-V). Mutations in each gene result in varying degrees of severity, mostly regarding the presence or not of neurodegeneration. XP-C is caused by mutations in the Xpc gene, resulting, mostly, in a truncated and unstable protein. The XPC protein is involved in the nucleotide excision repair pathway (NER), where it functions as a damage recognition factor. Recently, a role for XPC in the base excision repair (BER) pathway has been proposed, through its physical and fucntional interaction with the DNA glycosylase OGG1. Since OGG1 has a major function in repairing oxidized purines in the mitochondrial DNA (mtDNA), we hypothesized that XPC played a role in maitaining mtDNA integrity, and consequently, mitochondrial function. Thus, this study proposes to investigate mitocondrial function in XP-C cell. Our results showed that XP-C cells had less mitochondrial function, although without changes in mtDNA copy number. Oxygen consumption through complex I was lower in XP-C cells compared to control cells, while respiration through complexes II, III and IV was higher in XP-C cells. Calcium uptake and retention by mitochondria was also decreased in XP-C cells, as these cells were unable to retain even physiological spikes in calcium concentration. Reactive oxygen species production was significantly higher in XPC cells compared to controls. In agreement to that, the activity of the antioxidant enzymes superoxide dismutase and glutathione peroxidase was significatly decreased in XP-C cells, indicating that these cells are under a severe redox signaling inbalance. The analysis of the expression of genes related to mitochondrial biogenesis revealed that the key transcriptional regulator PGC1? was significantly lower in both transformed and primary XP-C cells. The results of Western blotting and imunofluorescence revealed that the bioenergetic impairment observed in XP-C cells is likely the result of changes in expression and signaling pathwyas, since, under the experimental conditions used here, XPC is not present in mitochondria. Our results indicate, for the first time, that XPC plays an important role in mitochondrial maintenace, likely via its role in transcription regulation of mitochondrial biogenesis / Doutorado / Fisiopatologia Médica / Doutora em Ciências

Alcohol use disorder (AUD) is the fourth leading cause of preventable death in the United States, and the fifth leading risk factor for premature death and disability, globally. There are currently very few treatment options for AUD and there is a need for effective preventive and treatment strategies for this condition. AUD risk has a significant hereditary component, with the contribution of genetic factors being estimated to be about 50%. The Davies-Bettinger laboratory uses C. elegans as a model organism to study the contribution of genetic factors in modulating neuronal responses to ethanol. In this project, we examined the role of mitochondrial beta-oxidation of fatty acids (FA) in altering ethanol responses using loss-of-function (lf) mutants and RNAi-mediated knockdown of specific genes in this pathway. We tested a total of 34 genes and found that lf in 13 genes significantly affected ethanol response phenotypes. We conclude that mitochondrial beta-oxidation of FA is essential for ethanol response behavior in C. elegans. Further experiments need to be conducted to dissect the specific contribution of various components of mitochondrial beta-oxidation in modifying the neuronal responses to ethanol.

The discovery of biomarkers for Parkinson's disease (PD) is challenging due to the heterogeneous nature of this disorder, and a poor correlation between the underlying pathology and the clinically expressed phenotype. An ideal biomarker would inform on PD-relevant pathological changes via an easily assayed biological characteristic, which reliably tracks clinical symptoms. Human dermal (skin) fibroblasts are accessible peripheral cells that constitute a patient-specific system, which potentially recapitulates the PD chronological and epigenetic aging history. Here, we compared primary skin fibroblasts obtained from individuals diagnosed with late-onset sporadic PD, and healthy age-matched controls. These fibroblasts were studied from fundamental viewpoints of growth and morphology, as well as redox, mitochondrial, and autophagic function. It was observed that fibroblasts from PD subjects had higher growth rates, and appeared distinctly different in terms of morphology and spatial organization in culture, compared to control cells. It was also found that the PD fibroblasts exhibited significantly compromised mitochondrial structure and function when assessed via morphological and oxidative phosphorylation assays. Additionally, a striking increase in baseline macroautophagy levels was seen in cells from PD subjects. Exposure of the skin fibroblasts to physiologically relevant stress, specifically ultraviolet irradiation (UVA), further exaggerated the autophagic dysfunction in the PD cells. Moreover, the PD fibroblasts accumulated higher levels of reactive oxygen species (ROS) coupled with lower cell viability upon UVA treatment. In essence, these studies highlight primary skin fibroblasts as a patient-relevant model that captures fundamental PD molecular mechanisms, and supports their potential utility to develop diagnostic and prognostic biomarkers for the disease.

The phylogenetics of eight species of the Peromyscus truei and P. boylii species groups from 15 populations were analyzed based on mitochondrial DNA sequence differentiation, using 13 hexanucleotide specific restriction enzymes. P. difficilis, P. nasutus, and P. attwateri were found to be members of the same clade. P. leucopus was not found to be closely related to any of the species of the boylii or truei species groups. Phylogenetic interpretations for the remaining species differed based on Wagner and Dollo parsimony analyses. P. true appears to be most closely related to P. gratus based on Wagner parsimony and the phenetic analysis, while the relationship of P. gratus to other species could not be resolved based on Dollo parsimony.