La familia de proteínas TMBIM (del inglés TransMembrane Bax-Inhibitor 1 Motive) es altamente conservada y ha sido pobremente caracterizada. Los genes de la familia TMBIM están presente en mamíferos, insectos, plantas y virus y no presentan homología aparente con los miembros de la familia BCL-2, los cuales clásicamente han sido reconocidos como los reguladores maestros de la muerte celular programada. Al igual que para los miembros de la familia BCL-2, para algunos miembros de la familia TMBIM ha sido descrito que presentan actividad antiapoptótica y la capacidad de modificar la homeostasis del Ca2+. El miembro más estudiado de la familia TMBIM es TMBIM6/BI-1. Esta proteína puede inhibir la muerte celular bajo condiciones de estrés de RE, el cual es una condición inducida por la acumulación de proteínas mal plegadas en el interior del RE. El miembro de la familia TMBIM menos estudiado es TMBIM3/GRINA y existen antecedentes de que se expresa principalmente en el sistema nervioso central. Sin embargo, se desconoce si comparte alguna de las actividades descritas para los miembros de la familia TMBIM. En esta tesis, se propuso estudiar el papel de TMBIM3/GRINA en la muerte inducida por estrés de RE. La hipótesis propuesta fue determinar si TMBIM3/GRINA puede inhibir la muerte celular inducida por estrés de RE mediante un mecanismo dependiente del control de la homeostasis del Ca2+. Los resultados obtenidos muestran que TMBIM3 inhibe la muerte celular inducida por estrés de RE y la apoptosis mediada por sobrecarga de Ca2+, sin afectar la muerte celular inducida por estímulos intrínsecos de apoptosis. La disminución de la expresión de TMBIM3 en células deficientes en TMBIM6 indujo apoptosis espontánea, lo cual podría sugerir actividades antiapoptóticas complementarias. Los niveles del ARNm de tmbim3 son altamente incrementados bajo condiciones de estrés de RE, tanto en modelos celulares, como en modelos animales. Esta regulación de los niveles del ARNm de tmbim3 son controlados por la vía de PERK/ATF4, la cual es activada bajo condiciones de estrés de RE. Además, TMBIM3 controla la homeostasis del Ca2 e interactúa físicamente con el receptor de IP3, lo cual podría explicar su actividad antiapoptótica bajo condiciones de estrés de RE. Estudios de pérdida de función en D. melanogaster revelaron que TMBIM3 y TMBIM6 tienen actividades sinérgicas respecto a la protección frente a estrés de RE. De manera similar, la deficiencia de TMBIM3 en embriones de pez zebra generó apoptosis espontánea durante el desarrollo y drásticas alteraciones en la morfología del cerebro y la viabilidad neuronal. Además, la sobreexpresión de TMBIM3 protegió a los embriones de pez zebra en condiciones experimentales de estrés de RE. Todos estos resultados permiten establecer un rol crítico de TMBIM3 en el control de la apoptosis inducida por estrés de RE, lo cual sugiere la existencia de un grupo conservado de reguladores funcionales de la muerte celular, más allá de la familia de proteínas BCL-2

Doctor en Bioquímica / El retículo endoplásmico (RE) y la mitocondria son organelos celulares que entablan una continua y dinámica conversación que permite a la célula responder coordinadamente a diversas situaciones fisiopatológicas. Datos previos de nuestro Laboratorio mostraron que ambos organelos incrementan los puntos de contacto físico durante la fase temprana del estrés de RE, permitiendo una mayor transferencia de Ca2+ desde el RE hacia la mitocondria y estimulando así el metabolismo de este último organelo y favoreciendo la sobrevida celular. El presente proyecto estudió la participación de proteína quinasa A (PKA) y caveolina-1 (Cav1) como agentes reguladores de esta interacción física y funcional entre el RE y la mitocondria. Como modelo de estudio se utilizaron células HeLa tratadas con tunicamicina como agente inductor de estrés de RE por 4 h. Primero, se investigó la participación de PKA en la fase temprana del estrés de RE. Esta quinasa se activó ante condiciones de estrés, medido por la fosforilación de DRP1 en Ser637 por Western blot y concomitante elongación mitocondrial (microscopía confocal). El inhibidor específico de PKA H89 previno estos cambios, comprobando que ambos son dependientes de PKA. Posteriormente, se estudió la participación de PKA en el acoplamiento RE-mitocondria a través de la medición de proximidad (microscopía confocal), contactos físicos (microscopía electrónica), transferencia de Ca2+ (microscopía de fluorescencia) y bioenergética mitocondrial (tasa de consumo de oxígeno). El papel de PKA en estos procesos se evaluó por modulación farmacológica con H89. Los resultados mostraron que la activación de PKA es necesaria para inducir la formación de contactos RE-mitocondria, y de esta forma, gatillar la respuesta adaptativa frente a estrés de RE. Luego se investigó el papel de Cav1 sobre la interface RE-mitocondria. La expresión de Cav1 abolió completamente la respuesta adaptativa frente a estrés de RE temprano, evidenciado mediante proximidad entre organelos, transferencia de Ca2+ y respiración mitocondrial. Además de alterar esta plasticidad organelar frente a condiciones de estrés, la expresión de Cav1 disminuyó significativamente la bioenergética mitocondrial basal, junto con inducir un remodelado basal de la interface RE-mitocondria medido por purificación de las membranas del RE asociadas a mitocondria (MAM). Finalmente, se determinó que la expresión de Cav1 antagonizó la señalización de PKA, impidiendo que ella fosforile a DRP1 y promueva la elongación mitocondrial en respuesta a estrés de RE. Más aún, mediante fraccionamiento subcelular, se estableció que Cav1 afectó la localización subcelular de PKA, evitando que se relocalice a las membranas microsomales en respuesta al estrés de RE. De este modo, Cav1 actúa como un regulador negativo de PKA, previniendo su activación frente a estrés de RE, evitando así la respuesta adaptativa celular / The endoplasmic reticulum (ER) and mitochondria are two organelles that continuously communicate between one another. This organelle crosstalk allows mitochondria and ER to coordinate responses to a variety of physiological and pathophysiological situations. Data from a previous work show that during the early phase of ER stress, both organelles increase their contact sites, augmenting thereby calcium transfer from ER to mitochondria. This response boosts mitochondrial bioenergetics and ultimately promotes cell survival. Here, we sought to study the role of Protein Kinase A (PKA) and Caveolin-1 (Cav1) as regulators of such organelle crosstalk. As an experimental model, HeLa cells were treated with tunicamycin to induce ER stress. First, we observed that PKA was activated during early stages of ER stress, as assessed by increased phosphorylation of DRP1 at the inhibitory site Ser637 (Western blot), and that this event was followed by mitochondrial elongation (confocal microscopy). The specific PKA inhibitor H89 prevented these changes, thus confirming that they were due to PKA and not another kinase. Subsequently, we studied ER-mitochondria coupling by evaluating organelle proximity (confocal microscopy), physical contact sites (electron microscopy), Ca2+ transfer (fluorescence microscopy) and mitochondrial bioenergetics (oxygen consumption rate). PKA was again involved in these processes by pharmacological modulation using the inhibitor H89. Our results show that PKA activation is necessary to induce the formation of ERmitochondria contacts and to trigger the adaptive metabolic responses to ER stress. Next, we investigated the role of Cav1 as a modulator of the ER-mitochondria interface. Cav1 overexpression completely abolished the early adaptive response to ER stress, as assessed by evaluating the proximity between organelles, calcium transfer and mitochondrial respiration. In addition to altering organelle plasticity in response to stress conditions, Cav1 overexpression severely decreased baseline mitochondrial bioenergetics and induced basal remodelling of the ER-mitochondria interface, as determined by purification and analysis of mitochondria-associated ER membranes. Finally, we determined that Cav1 overexpression antagonizes PKA signalling, preventing PKA-dependent DRP1 phosphorylation and mitochondrial elongation in response to ER stress. Moreover, subcellular fractionation revealed that Cav1 affected PKA localization, prevented redistribution to microsomal membranes in response to ER stress, and altered the pattern of DRP1 phosphorylation. Thus, Cav1 functions as a negative regulator of PKA that precludes PKA activation during early ER stress and thereby prevents the adaptive cellular response / Fondecyt; Fondap;

Magíster en Bioquímica, área de especialización Bioquímica de Proteínas Recombinantes / Memoria de Título de Bioquímico / La hormona GLP-1 es una reguladora importante de la homeostasis de la glucosa, favoreciendo su metabolismo en varios tejidos a través de la activación de la vía del AMP cíclico-proteína kinasa A. En las células de músculo liso vascular (VSMC), el control del metabolismo de la glucosa es esencial para la mantención de la función y el fenotipo celular, ya que al favorecer su oxidación en las mitocondrias, se previene la aparición de un fenotipo desdiferenciado, característico de patologías cardiovasculares. Un mecanismo que promueve la actividad mitocondrial es su acoplamiento con el retículo endoplásmico (RE), pues se favorece el traspaso de metabolitos y Ca2+ desde el RE a la mitocondria. Estructuralmente, el acoplamiento entre ambos organelos depende de Mitofusina-2 (Mfn-2). Existe evidencia de que una disminución en el acoplamiento entre RE y mitocondrias en VSMC conduce a la aparición de un fenotipo proliferativo, mientras que el uso de GLP-1 previene el desarrollo de este fenotipo. Además, datos de nuestro grupo de trabajo sugieren que esta hormona potencia la actividad mitocondrial. Basados en estos antecedentes, quisimos estudiar si GLP-1 era capaz de promover el acoplamiento entre RE y mitocondrias en la línea celular vascular A7r5, y evaluar el posible rol de PKA y de Mfn-2 en el fenómeno. A través de inmunofluorescencia indirecta con marcación de RE y mitocondrias, se observó un aumento en la colocalización entre ambos organelos en células estimuladas con GLP-1 (100 nM, 3 h). Además, mediante el uso de la sonda fluorescente Rhod-FF, sensible a Ca2+ mitocondrial, se determinó que la pre-incubación de estas células con GLP-1 favorecía la entrada de Ca2+ reticular a la mitocondria. En forma paralela, se determinó que el tratamiento por 3 h con GLP-1 aumentó los niveles de Mfn-2, efecto que se perdió cuando las células se pre-incubaron con el inhibidor de PKA, H-89. Finalmente, se determinó que el incremento en la colocalización entre RE y mitocondrias y el aumento en la entrada de Ca2+ reticular a las mitocondrias en respuesta al tratamiento con GLP-1, se inhibían en células pre-tratadas con H-89. Así, concluimos que la incretina GLP-1 promueve el acoplamiento funcional entre RE y mitocondrias en células de la musculatura lisa vascular, a través de un mecanismo que requiere de la activación de PKA, y presumiblemente, del aumento de la proteína Mfn-2. / The hormone GLP-1 is an important regulator of glucose homeostasis that promotes its metabolism on several tissues through a cyclic AMP-protein kinase A pathway. In vascular smooth muscle cells (VSMC) glucose metabolism is involved in the control of both cellular function and phenotype, given that promoting its oxidation in the mitochondria prevents the appearance of VSMC undifferentiated phenotype, a hallmark of cardiovascular pathologies. Mitochondrial activity is activated by their coupling with the endoplasmic reticulum (ER), which enhances metabolite and Ca2+ transfer from the ER to the mitochondria. Structurally, the coupling between these organelles depends on Mitofusin-2 (Mfn-2). A decrease on ER-mitochondria coupling in VSMC leads to a proliferative phenotype, while GLP-1 treatment prevents its appearance. Besides, data from our work group suggests that this hormone enhances mitochondrial activity. Based on this background, we evaluated whether GLP-1 modulated functional coupling between ER and mitochondria in the vascular cell line A7r5, and the involvement of PKA and Mfn-2 on this phenomenon. Inmunofluorescence analysis of ER and mitochondria stained cells revealed that GLP-1 (3 h, 100 nM) treatment increased colocalization of these two organelles. Furthermore, by using the mitochondrial Ca2+ sensitive fluorescence probe, Rhod-FF, we determined that pre-incubation of these cells with GLP-1 enhanced reticular Ca2+ entry into the mitochondria. Moreover, the treatment with GLP-1 by 3 h increased Mfn-2 levels, an effect that was prevented by the pre-incubation with the PKA inhibitor, H-89. Finally, the increment of ER and mitochondria colocalization and the increase on reticular Ca2+ entry into the mitochondria in response to GLP-1 stimulation were both abolished in H-89 pre-treated cells. Therefore, we concluded that the hormone GLP-1 promotes ER and mitochondria coupling in VSMC, through a mechanism that requires PKA activation, and presumably, an increment of Mfn-2 levels. / Fondecyt

Tesis para optar al grado académico de Magíster en Bioquímica, área de especialización Toxicología y Diagnóstico Molecular, y Memoria para optar al Título de Bioquímico / El estrés en el retículo endoplásmico (RE) genera señales hacia el núcleo y citoplasma, reorganizando la homeostasis proteica e interviniendo en la decisión de vida o muerte celular. A pesar de ser ampliamente estudiada, aún se desconocen los mecanismos adaptativos iniciados en la mitocondria ante esta condición. En este trabajo se evaluó si el estrés de RE modula el acoplamiento entre la red mitocondrial y el RE, y si el cambio en esta interacción tiene repercusiones sobre el estado metabólico energético celular. Para inducir estrés de RE, células HeLa se trataron con tunicamicina (inhibidor de la glicosilación en el RE) por 1, 4 y 20 h. El contenido de ATP intracelular, el poder reductor, el potencial mitocondrial y el consumo de oxígeno se midieron para determinar el estado metabólico celular. La red mitocondrial y el RE se marcaron fluorescentemente y a las imágenes de microscopía confocal se les analizó la colocalización mediante los coeficientes de Manders. Para analizar la participación del citoesqueleto se utilizaron los agentes despolimerizadores nocodazol (microtúbulos) y citocalasina B (microfilamentos de actina). Tras 4 h, el estrés de RE aumentó los niveles intracelulares de ATP, el poder reductor, el potencial mitocondrial y el consumo de oxígeno en las células HeLa. Esta estimulación metabólica resultó transitoria, dado que el ATP, poder reductor y potencial mitocondrial disminuyeron después de 20 h de estrés. A las 4 h se observó también una redistribución mitocondrial y reticular hacia la región perinuclear, que llevó a un aumento en el acoplamiento entre ambos organelos. Esta mayor cercanía, así como la estimulación metabólica no se previnieron por citocalasina, pero sí por nocodazol. Se puede concluir entonces que el estrés de RE, en sus etapas tempranas indujo una mayor capacidad funcional de la mitocondria, asociada a su mayor cercanía con el RE. Estos cambios se llevan a cabo a través del movimiento de los organelos a lo largo de la red de microtúbulos / Endoplasmic reticulum (ER) stress triggers signals to the nucleus and cytoplasm, reorganizing protein homeostasis and intervening in the decision of life or death. Despite being highly studied nowadays, the adaptative mechanisms initiated by mitochondria upon this condition remain unknown. This work studies whether ER stress modulates the spatial coupling between the mitochondrial network and the ER, and the consequences of this interaction on the energetic cell state. To induce ER stress in HeLa cells, they were treated with tunicamycin (inhibitor of protein glycosylation at the ER) for 1, 4 and 20 h. Intracellular ATP content, intracellular reducing level, mitochondrial potential and oxygen consumption were measured to determine the metabolic cell state. The mitochondrial network and the ER were stained with fluorescent markers. Images were taken with a confocal microscope, and colocalization was analyzed with Manders’ coefficients. To determine cytoskeleton participation, two depolymerizing agents were used: nocodazole (for microtubules) and cytochalasin B (for actin microfilaments). Upon 4 h of ER stress, ATP, reducing power, mitochondrial potential and oxygen consumption increased in HeLa cells. This metabolic stimulation was transient due to ATP, reducing power and mitochondrial potential diminished upon 20 h of stress. At 4 h there was a mitochondrial and reticular redistribution towards the perinuclear region, which lead to an increase in organelle coupling. Both enhanced interaction and metabolic stimulation were prevented by nocodazole, but not by cytochalasin. In conclusion, mitochondrial function is enhanced in early states of ER stress, which is associated with enhanced spatial coupling with the ER. These changes take place by the movement of organelles along the microtubule network

Tesis para Optar al Grado Académico de Magíster en Bioquímica Área de Especialización: Proteínas y Biotecnología y Memoria para Optar al Título de Bioquímica / Para mantener la integridad, la célula debe controlar la cantidad y calidad de las proteínas. El Retículo Endoplásmico (RE) es el organelo en donde se sintetizan todas las proteínas transmembrana y la mayoría de las proteínas secretadas. Cuando se altera la homeostasis del Retículo Endoplásmico se produce una acumulación de proteínas mal plegadas en su lumen. Como respuesta a este estrés se activa una vía de señalización RE-núcleo, en la que se bloquea la expresión general, aumenta la expresión de chaperonas y se activan las vías proteolíticas del proteasoma y macroautofagia. Un método para producir Estrés en el Retículo Endoplásmico (ERE) es la eliminación del calcio reticular, necesario para el correcto plegamiento proteico. La autofagia mediada por chaperonas (AMC) es un sistema proteolítico que requiere la acción de chaperonas citosólicas para seleccionar, desplegar y dirigir proteínas mal plegadas al interior del lisosoma. Sus actores principales son el receptor lisosomal Lamp2A y la chaperona Hsc70. Se ha descrito la activación de AMC durante la privación prolongada de suero y durante el estrés oxidativo, pero no existen antecedentes de la activación durante el ERE, lo cual constituye el objetivo de esta tesis. Se usó como modelo de estudio células NIH3T3. En estas células se indujo ERE con Tapsigargina (TG), eliminando el calcio en el RE. Mediante western blot se comprobó la aparición de Chop, un factor transcripcional usado clásicamente como marcador de ERE. TG no aumentó la muerte celular, pero produjo un bloqueo en la división celular, deteniendo el ciclo en la etapa G1. Lo anterior se observó mediante citometría de flujo, usando yoduro de propidio como trazador. Mediante inmunocitoquímica y western blot se observó un aumento en los niveles totales de Lamp2A. Esto se relaciona al aumento de Lamp2A en la fracción lisosomal. Además la chaperona Hsc70 se relocaliza hacia la fracción lisosomal en respuesta al estímulo con TG. Estos eventos, el aumento del receptor Lamp2A y relocalización de la chaperona Hcs 70, se han relacionado anteriormente con aumento en la actividad de AMC. Células que expresan constitutivamente un iRNA contra Lamp2A, lo que las hace deficientes en AMC, aumentan la macroautofagia basal. La compensación de macroautofagia es mayor durante un evento de ERE. La mayor actividad de la macroautofagia se refleja en una menor expresión de Chop, que pudiese estar siendo degradado por macroautofagia. Células carentes de ATG5, que no activan macroautofagia, aumentan los niveles totales de Lamp2A. Este es un mecanismo compensatorio, que activa la AMC cuando la macroautofagia no está presente. Sin embargo, la TG disminuyó los niveles totales de Lamp2A. Este inesperado comportamiento puede estar ligado a la activación del proteasoma. En síntesis, esta tesis muestra el primer indicio de la activación de AMC durante un evento de ERE. Esta activación esta dada principalmente por un aumento en los niveles de Lamp2A, que solo se ha visto durante estrés oxidativo. Además muestra que las vías degradativas se comunican para eliminar las proteínas mal plegadas durante el ERE / To maintain the integrity, cells must control the quantity and quality of the proteins. Endoplasmic Reticulum (ER) is the organelle where all transmembrane protein and the most secretory protein are synthesized. Disturbances in the ER homeostasis lead to the accumulation of disfolding proteins in its lumen. In response to this stress a reticulum-nucleus signaling pathway is activated, inducing the selective expression of some genes (i.e. those related to chaperones) and the stimulation of proteolytic systems, including proteasome and macroautophagy. The removal of the calcium reticulum, necessary for the correct protein folding, produces ER stress. Chaperone-mediated autophagy (CMA) is another proteolytic system that requires the action of cytosolic chaperones to select, unfold and pull the unfolded substrate into the lysosomes. Its principal actors are the lysosomal receptor Lamp2A and the chaperone Hsc70. CMA is activated by long serum deprivation and oxidative stress. However it remains unknown whether CMA is stimulated during the ER stress, which it is the main aim of this thesis. The NIH3T3 cells were the study model used. In these cells, Thapsigargin (TG) induces ER stress through the removal ER calcium. Western blot showed an increase in the Chop level, a classic ER stress transcriptional factor. TG didn’t stimulate cell death but arrested cell cycle at G1 stage. This was showed through FACS, using propidium iodide dye. Immunocytochemistry and western blot studies showed that TG increases the Lamp2A total levels. Another observation is the increase of Lamp2A level in the lysosomal fraction. Also, we have seen increases in the hsc70 localization in to the lysosomal fraction. These events, the rise in Lamp2A levels and Hsc70 lysosomal localization, previously have being related with an increase in the CMA activity. Constitutive Lamp2A-siRNA cells, CMA deficient cells, increased basal macroautophagy. Also this macroautophagy compensation is most important during ER stress. The higher macroautophagy activity was associated with low expression of Chop, showing a probable degradation the Chop by macroautophagy. ATG5 knock out cells, macroautophagy deficient cells, showed an increase in the Lamp2A total levels. This cells revealing a compensatory effect of the CMA when the macroautophagy is inactive. However, TG produces a decrease of the levels of Lamp2A.This unexpected behavior is probably related to the proteasome activation. In synthesis, this tesis show by the first time the CMA activation during ER stress. This activation is related to the total Lamp2A increase, only before seen in oxidative stress. Also we show the connection between the proteolytic pathways in the unfolding protein degradation, during ER stress

Memoria para optar el título de Bioquímico / La mitocondria y el retículo endoplasmático (ER) se encuentran física y funcionalmente acoplados. Los receptores de inositol 1,4,5-trifosfato (IP3R) son los principales canales de Ca2+ responsables de la liberación de este ión desde el ER y de la comunicación con la mitocondria. En la mitocondria, el encargado de permitir la entrada de Ca2+ es el unitransportador de Ca2+mitocondrial (MCU), que regula el paso del ion desde el espacio intermembrana hacia la matriz mitocondrial, permitiendo el funcionamiento de varias enzimas y transportadores fundamentales para mantener la bioenergética celular. La disrupción de la comunicación ERmitocondria genera una crisis bioenergética que activa una respuesta autofágica dependiente de la kinasa activada por AMP (AMPK). En cáncer se ha asumido que la glicólisis es capaz de suministrar toda la energía que las células requieren. Sin embargo, recientemente se ha demostrado que la mitocondria juega un papel fundamental en tumorigénesis. La migración e invasión son dos propiedades de las células tumorales que son parte de la cascada invasión-metástasis, que le permitirán a las células dejar el tumor primario para colonizar otros tejidos. Estas propiedades requieren altos niveles de energía. Sin embargo, el papel del metabolismo mitocondrial en estos fenómenos se ha estudiado muy poco. De acuerdo a esto, nosotros hipotetizamos que una interrupción en la comunicación vía Ca2+ entre el ER y la mitocondria producirá una desregulación bioenergética que disminuirá la capacidad de migración e invasión de las células tumorales. Utilizando un inhibidor competitivo especifico del receptor de IP3 y el silenciamiento de este a través de siRNA interrumpimos la comunicación ER-mitocondria y encontramos una disminución de la función mitocondrial, que se correlaciona con una disminución en la migración e invasión in vitro de líneas celulares tumorales altamente metastásicas. Los resultados de este trabajo abren nuevas oportunidades terapéuticas para tratar la generación de metástasis las que hasta el día de hoy son consideradas intratables / Mitochondria and the Endoplasmatic Reticulum (ER) are physically and functionally coupled. Inositol 1,4,5-triphosphate Receptors (IP3R) are responsible for the Ca2+ release from the ER to the cytoplasm and command mitochondria-ER communication. Mitochondrial Calcium Uniporter (MCU) is responsible for allowing Ca2+ entry from the intermembrane space to the mitochondrial lumen. Ca2+ in the mitochondria activates several Kreb’s cycle’s enzymes helping to maintain cell bioenergetics. Disruptions in ER-Mitochondrial communication generate a bioenergetic crisis characterized by an AMPK-dependent autophagic response. Migration and invasion of tumor cells are high energy demanding process. Glycolysis has been assumed to being able to supply as much energy cancer cells need. However, it has been recently proven that mitochondria play a crucial role in tumorigenesis. Accordingly we hypothesize that a disrupted Ca2+ communication between the ER and mitochondria will lead to a bioenergetic crisis that will decrease migration and invasive capacity of tumor cells. Thus, we interrupted the ERmitochondrial communication by inhibiting the IP3R pharmacologically with Xestospongin B and molecularly by silencing isoforms 1 and 3 of IP3R with siRNA. We found a decrease in mitochondrial function that correlates with a decrease in vitro migration and invasion of highly metastatic tumor cell lines. The results obtained in this work open new therapeutic opportunities to treat metastasis which are currently considered untreatable / Fondecyt

A imunodeficiência comum variável (CVID) é caracterizada por hipogamaglobulinemia. Anteriormente identificou-se uma paciente com CVID que apresenta nível aumentado de estresse de retículo endoplasmático (ER), secundário a desregulação da via UPR. No presente trabalho, estendemos esta análise para outros pacientes e avaliamos o perfil de maturação de seus linfócitos B. Métodos: Western-blot, RT-PCR, Q-PCR, Citometria de Fluxo e cultura de células B ex vivo e imortalizadas. Resultados: A análise de 16 pacientes com CVID e 9 indivíduos saudáveis revelou três pacientes com porcentagens aumentadas de linfócitos B imaturos no sangue periférico. A análise da expressão de RNAm para BiP e XBP-1 em linfócitos B destes pacientes, após estímulo com LPS in vitro, identificou que os linfócitos B de um deles apresenta estresse de RE. Conclusão: Identificamos um subgrupo de pacientes com CVID que apresentam linfócitos B imaturos no sangue periférico. Um membro deste subgrupo apresenta estresse aumentado de ER. / Common Variable Immunodeficiency (CVID) is characterized by hypogammaglobulinemia. Previously a CVID patient was identified with increased levels of Endoplasmic Reticulum (ER) stress due to dysregulation of the UPR. In the present study these analyses were performed in other patients and healthy donors. Maturation markers of B lymphocytes were also characterized in these individuals. Methods: Western-blot, RT-PCR, Q-PCR, Flow cytometry and culturing of ex vivo and immortalized B cells. Results: The analysis of 16 CVID patients and 9 healthy donors revealed three patients that present higher percentage of immature B cells in peripheral blood. Analysis of expression of BiP and XBP1 induced by LPS treatment of B lymphocytes from these patients revealed that one patient present increased levels of ER stress.

O Transtorno de Humor Bipolar (THB) é uma doença psiquiátrica crônica e grave que tem sido relacionada com várias disfunções celulares, tais como uma resposta prejudicada ao estresse do retículo endoplasmático (RE). O objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta ao estresse do RE (Unfolded Protein Response - UPR) e a morte celular induzida por este processo celular em linfócitos de pacientes com THB e indivíduos saudáveis, avaliando sua relação com os estágios da doença. Linfócitos de 30 pacientes bipolares e 32 controles pareados por sexo e idade foram tratados com tunicamicina, um indutor do estresse do RE, por 12h ou 24h, com o objetivo de mensurar os níveis de proteínas relacionadas à UPR (GRP78, eIF2α-P e CHOP) por citometria de fluxo, e por 48h para analisar a morte celular induzida pelo estresse do RE. O efeito de lítio sobre estes parâmetros na cultura celular também foi avaliado. No grupo controle, observamos a indução de GRP78 e eIF2α-P pela tunicamicina após 12h e 24h e de CHOP após 24h. O aumento induzido por tunicamicina dos níveis de proteínas relacionadas com a UPR não foram encontrados no grupo de pacientes. Entre os pacientes eutímicos, aqueles em estágio inicial da doença tiveram uma melhor resposta ao estresse do RE quando comparados aos pacientes em estágios avançados, apresentando níveis de GRP78 e eIF2α-P semelhantes aos controles após 12h de tratamento com tunicamicina. A morte celular induzida por tunicamicina foi maior nos pacientes bipolares em relação aos controles. O lítio não induziu diferenças na expressão das proteínas avaliadas e não reverteu a morte celular induzida pelo estresse do RE, entretanto levou a uma diminuição pequena, mas estatisticamente significativa, neste último parâmetro. Este estudo em cultura primária de linfócitos de pacientes bipolares reforça os resultados anteriores sobre a disfunção na resposta ao estresse do RE no THB. Essa disfunção no RE pode estar associada com a diminuição da resiliência celular nos pacientes, contribuindo, em última análise, para a progressão da doença. / Bipolar disorder (BD) is a severe chronic psychiatric disorder that has been related to several cellular dysfunctions, such as an impaired endoplasmic reticulum (ER) stress response. We aimed to evaluate the unfolded protein response (UPR) and the outcome of this cellular process in cultured lymphocytes from patients with BD and healthy subjects, assessing its relationship to the stage of the disorder. Lymphocytes from 30 BD patients and 32 age- and sex-matched controls were treated with tunicamycin, an ER stressor, for 12h or 24h in order to measure levels of UPR-related proteins (GRP78, eIF2α-P and CHOP) by flow cytometry, and for 48h to analyze ER stress-induced cell death. The effect of lithium on these parameters in cultured lymphocytes was also evaluated. In the control group, inductions of GRP78 and eIF2α-P by tunicamycin after 12h and 24h and of CHOP after 24h were observed. Tunicamycin-induced increases in UPR-related proteins were not found in the BD group. Among euthymic patients, those at an early stage of disorder had a better response to ER stress when compared to patients in advanced stages, with GRP78 and eIF2α-P levels similar to controls after 12h of treatment with tunicamycin. Tunicamycin-induced cell death was higher in BD patients compared to controls. Lithium did not induce differences in the expression of the evaluated proteins and did not reverse tunicamicin-induced cell death, but led to a small yet statistically significant decrease in this parameter. This study extends earlier findings about impaired ER stress response in primary cultures of lymphocytes from BD patients. ER dysfunction may be associated with decreased cellular resilience in BD, ultimately contributing to the progression of the disorder.

Made available in DSpace on 2016-04-04T12:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 henrique_oliveira_ioc_mest_2014.pdf: 7127354 bytes, checksum: 38222c40296b518181621dea489e65c1 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2014 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / T. gondii é parasito intracelular obrigatório, agente etiológico da toxoplasmose, doença com ampla distribuição mundial. Os transtornos mais severos (fase aguda) acometem pacientes imunocomprometidos. Hospedeiros imunologicamente sadios, uma vez infectados, apresentam cistos teciduais (fase crônica) de modo perene. Estudos sugerem que por possuírem um eficiente metabolismo energético, os principais tecidos eleitos para a cistogênese do T. gondii, são o nervoso e o muscular esquelético. O presente trabalho dedicou-se ao estudo das associações de mitocôndrias e do retículo endoplasmático (RE) à membrana do vacúolo parasitóforo (MVP) e à parede cística. Para tanto, foram utilizados bradizoítos e taquizoítos da cepa ME49 (tipo II) e culturas primárias de célula muscular esquelética (CME) e da linhagem C2C12. Nossas estratégias metodológicas contemplaram microscopia de fluorescência, microscopia eletrônica de transmissão, respirometria de alta resolução e ensaios de efeito de um inibidor da fosforilação oxidativa (ISA-34) sobre a cistogênese Os dados obtidos apontam a ocorrência de: (i) associações entre mitocôndrias com a parede cística; (ii) aspectos peculiares ultraestruturais decorrentes de associações entre mitocôndrias e RE (rugoso e liso) da CME com a MVP de vacúolos contendo bradizoítos; (iii) manutenção do metabolismo mitocondrial da CME pelo T. gondii, durante a fase crônica; (iv) efeito inibitório do composto ISA-34 sobre o desenvolvimento de cistos teciduais. Estes resultados, além de iniciarem uma linha de pesquisa inédita a respeito das respostas do metabolismo energético da CME frente à cistogênese de T. gondii, também abrem novas perspectivas para uma terapia alternativa voltada para a fase crônica da toxoplasmose / Toxoplasma gondii is an obligatory intracellular parasite, agent of toxoplasmosis, disease with a worldwide distribution. The most severe disorders (acute phase) affect immunocompromised patients. Immun ologically healthy individuals, once infected, develop tissue cysts (chronic phase) that can persist for the host life span. Studies suggest that an efficient energetic metabolism, as in nervous and skeletal muscle tissues, leads to the development of T. g ondii cystogenesis. The present work aims the study of the association of skeletal muscle cell (SkMC) mitochondria and endoplasmic reticulum (ER) to the parasitophorous vacuole membrane (PVM) and to the cyst wall (CW). Bradyzoites and tachyzoites from ME49 strain (type II) of T. gondii and SkMC cultures and C2C12 cell line were used. The methodological strategies employed were fluorescence microscopy, transmission electron microscopy, high - resolution respirometry and assay using ISA - 34, an inhibitor of oxid ative phosphorylation. Our data point out: (i) associations between mitochondria and CW; (ii) ultrastructural aspects of the association of SkMC mitochondria and ER (rough and smooth) with PVM of bradyzoite - containing vacuoles; (iii) m aintenance of SkMC mi tochondrial metabolism by T. gondii and, (iv) inhibitory effect of ISA - 34 on the tissue cysts development. These results stimulate further investigation concerning the response of SkMC energy metabolism during cystogenesis of T. gondii and also open novel perspectives for an alternative therapy against toxoplasmosis chronic phase

O Transtorno de Humor Bipolar (THB) é uma doença psiquiátrica crônica e grave que tem sido relacionada com várias disfunções celulares, tais como uma resposta prejudicada ao estresse do retículo endoplasmático (RE). O objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta ao estresse do RE (Unfolded Protein Response - UPR) e a morte celular induzida por este processo celular em linfócitos de pacientes com THB e indivíduos saudáveis, avaliando sua relação com os estágios da doença. Linfócitos de 30 pacientes bipolares e 32 controles pareados por sexo e idade foram tratados com tunicamicina, um indutor do estresse do RE, por 12h ou 24h, com o objetivo de mensurar os níveis de proteínas relacionadas à UPR (GRP78, eIF2α-P e CHOP) por citometria de fluxo, e por 48h para analisar a morte celular induzida pelo estresse do RE. O efeito de lítio sobre estes parâmetros na cultura celular também foi avaliado. No grupo controle, observamos a indução de GRP78 e eIF2α-P pela tunicamicina após 12h e 24h e de CHOP após 24h. O aumento induzido por tunicamicina dos níveis de proteínas relacionadas com a UPR não foram encontrados no grupo de pacientes. Entre os pacientes eutímicos, aqueles em estágio inicial da doença tiveram uma melhor resposta ao estresse do RE quando comparados aos pacientes em estágios avançados, apresentando níveis de GRP78 e eIF2α-P semelhantes aos controles após 12h de tratamento com tunicamicina. A morte celular induzida por tunicamicina foi maior nos pacientes bipolares em relação aos controles. O lítio não induziu diferenças na expressão das proteínas avaliadas e não reverteu a morte celular induzida pelo estresse do RE, entretanto levou a uma diminuição pequena, mas estatisticamente significativa, neste último parâmetro. Este estudo em cultura primária de linfócitos de pacientes bipolares reforça os resultados anteriores sobre a disfunção na resposta ao estresse do RE no THB. Essa disfunção no RE pode estar associada com a diminuição da resiliência celular nos pacientes, contribuindo, em última análise, para a progressão da doença. / Bipolar disorder (BD) is a severe chronic psychiatric disorder that has been related to several cellular dysfunctions, such as an impaired endoplasmic reticulum (ER) stress response. We aimed to evaluate the unfolded protein response (UPR) and the outcome of this cellular process in cultured lymphocytes from patients with BD and healthy subjects, assessing its relationship to the stage of the disorder. Lymphocytes from 30 BD patients and 32 age- and sex-matched controls were treated with tunicamycin, an ER stressor, for 12h or 24h in order to measure levels of UPR-related proteins (GRP78, eIF2α-P and CHOP) by flow cytometry, and for 48h to analyze ER stress-induced cell death. The effect of lithium on these parameters in cultured lymphocytes was also evaluated. In the control group, inductions of GRP78 and eIF2α-P by tunicamycin after 12h and 24h and of CHOP after 24h were observed. Tunicamycin-induced increases in UPR-related proteins were not found in the BD group. Among euthymic patients, those at an early stage of disorder had a better response to ER stress when compared to patients in advanced stages, with GRP78 and eIF2α-P levels similar to controls after 12h of treatment with tunicamycin. Tunicamycin-induced cell death was higher in BD patients compared to controls. Lithium did not induce differences in the expression of the evaluated proteins and did not reverse tunicamicin-induced cell death, but led to a small yet statistically significant decrease in this parameter. This study extends earlier findings about impaired ER stress response in primary cultures of lymphocytes from BD patients. ER dysfunction may be associated with decreased cellular resilience in BD, ultimately contributing to the progression of the disorder.