O envelhecimento envolve um progressivo declínio na eficiência metabólica dos sistemas biológicos ao longo do tempo. Embora não possa ser evitado, o envelhecimento pode ter seus fenótipos típicos mitigados em organismos submetidos à restrição calórica, um regime dietético que consiste em uma oferta diminuída de calorias. Ao longo do tempo, a levedura Saccharomyces cerevisiae mostrou-se um importante organismo modelo para o estudo de importantes marcas relacionadas ao envelhecimento, sobretudo por ser responsiva à restrição calórica. Através de uma abordagem do metabolismo energético e do estado de óxido-redução celular, nós temos buscado identificar quais são os fatores imprescindíveis para a exibição do aumento do tempo de vida cronológico dessa levedura. Nós verificamos que defeitos específicos na síntese de nicotinamida adenina dinucleotídeo aumentam a geração mitocondrial de espécies reativas de oxigênio pela enzima dihidrolipoil desidrogenase, porém não suprimem o aumento da do tempo de vida cronológico de S. cerevisiae. Por outro lado, os mutantes dessa levedura irreponsíveis à restrição calórica são aqueles que possuem defeitos no metabolismo aeróbico, mais especificamente na montagem da cadeia de transporte de elétrons. Também verificamos que diferentes mutações em enzimas do ciclo dos ácidos tricarboxílicos alteram a taxa de perda do DNA mitocondrial de S. cerevisiae numa forma dependente da concentração inicial de glicose nos meios de cultura e também do tempo de cultivo. Também observamos que a eficiência energética em S. cerevisiae cultivada sob restrição calórica é aumentada em relação à levedura cultivada em condição controle. Finalmente, também observamos que a morfologia mitocondrial é alterada pelo estado metabólico celular e se correlaciona com a geração de espécies reativas de oxigênio nesse organismo. Assim sendo, em conjunto, esses dados revelam importantes modificações metabólicas e no estado de óxido redução proporcionadas pela restrição calórica e como os fenótipos típicos do envelhecimento podem ser mitigados em S. cerevisiae, assim como quais são os fatores imprescindíveis para a resposta dessa levedura à restrição calórica. / Aging involves a progressive decline in metabolic efficiency of biological systems over time. Although it cannot be avoided, aging phenotypes are delayed in organisms undergoing caloric restriction, a dietary regimen consisting of a reduced availability of calories. The yeast Saccharomyces cerevisiae has proved to be an important model organism for studying important characteristics related to aging, and is responsive to caloric restriction. We sought to identify factors essential for increased chronological lifespan in yeast by investigating changes in energy metabolism and redox state. We found that defects in the synthesis of nicotinamide adenine dinucleotide increased mitochondrial generation of reactive oxygen species by the enzyme dihidrolipoil dehydrogenase, but did not suppress the increase in chronological life span. On the other hand, mutants of this yeast which do not respond to caloric restriction are those that have defects in aerobic metabolism, specifically in the assembly of the electron transport chain. We also found that different mutations in enzymes of the citric acid cycle alter the rate of loss of mitochondrial in a manner dependent on the initial concentration of glucose in culture media and culture time. We also observed that energy efficiency in S. cerevisiae grown under caloric restriction is increased compared to yeast grown under control conditions. Finally, we also observed that mitochondrial morphology is altered by the cellular metabolic state and correlates with the generation of reactive oxygen species in this organism. Thus, altogether, these data reveal significant changes in metabolism and redox state promoted by caloric restriction, how phenotypes typical of aging can be prevented in S. cerevisiae, as well as what factors are required for the response of yeast to caloric restriction.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-15052012-085726 |
| Date | 18 January 2012 |
| Creators | Tahara, Erich Birelli |
| Contributors | Barros, Mário Henrique de, Kowaltowski, Alicia Juliana |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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