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Tese

Proteina prion e seus ligantes: determinantes moleculares na biologia de células-tronco e tumores cerebrais (2019)

  • Autor:
  • Autor USP: LOPES, MARILENE HOHMUTH - ICB
  • Unidade: ICB
  • Sigla do Departamento: BMC
  • Subjects: CÉLULAS-TRONCO; PROTEÍNAS; PROLIFERAÇÃO CELULAR
  • Language: Português
  • Abstract: A proteína prion celular (PrP C ) se tornou conhecida devido ao seu envolvimento com doenças neurodegenerativas. A conversão de PrP C em uma isoforma infecciosa, chamada PrP SC , fomenta a geração de novas moléculas infecciosas capazes de formar agregados e causar as encefalopatias espongiformes transmissíveis (EETs), desordens que afetam tanto humanos quanto outros animais. PrP C é uma glicoproteína, ancorada na membrana plasmática via GPI (glicosil fosfatidil inositol), constitutivamente expressa em diferentes tecidos. Visto que a participação de PrP C é absolutamente necessária para a infecção, uma vez que animais nocautes para o gene de PrP C são totalmente resistentes à doença, motivou muitos grupos, inclusive o nosso, na busca pela função fisiológica de PrP C . A estratégia inicial para desvendar o papel de PrP C foi a procura por ligantes desta proteína. Um dos ligantes caracterizados pelo grupo foi uma co-chaperona STI1/HOP (Stress Inducible Protein 1/ou Hsp90/Hsp70 Organizing Protein), abundantemente expressa por diferentes tecidos. A STI1 se associa a proteínas de choque térmico Hsp70 e Hsp90 e facilita o enovelamento e maturação de proteínas recém-sintetizadas. A partir da identificação de STI1 como ligante de PrP C , iniciamos diferentes estudos na tentativa de elucidar propriedades funcionais associadas a essa ávida interação. Nosso grupo mostrou que o engajamento de PrP C à STI1 secretada está envolvido na autorrenovação e proliferação de células-tronco neurais, sendo um dos primeiros estudos a associar PrP C com a biologia de células-tronco (Capítulo 1, Anexo 1). Outras evidências revelaram que a ligação entre PrPC e STI1 é capaz de modular diferentes fenômenos biológicos que governam a plasticidade neural. Ao buscar entender outras funções biológicas para STI1, animais nocautes para o gene de STI1 foram gerados e mostraAo buscar entender outras funções biológicas para STI1, animais nocautes para o gene de STI1 foram gerados e mostraram letalidade embrionária, evidenciando o papel essencial da proteína no desenvolvimento embrionários de mamíferos. A partir desse achado nosso grupo iniciou um estudo para compreender a contribuição de STI1 no desenvolvimento embrionário utilizando células-tronco como modelo de estudo. Nesse estudo, em andamento, mostramos que a maquinaria de STI1 e chaperonas é importante para manter os níveis basais de fatores de pluripotência e no controle da autorrenovação e proliferação de células-tronco embrionárias (Capítulo 1, Anexo 2). A interação de STI1 com inúmeros parceiros como membros da família Hsps, fatores de transcrição, PrPC entre outros, mostra sua versatilidade funcional. As diversas localizações subcelulares de STI1 indicam que essa proteína pode formar complexos multiprotéicos no núcleo, citoplasma e no meio extracelular associada a vesículas, com diferentes atividades biológicas. O fenótipo das células-tronco é continuamente ajustado por condições específicas do nicho em que estão inseridas. Neste contexto, vesículas extracelulares exercem uma função crucial na modulação da plasticidade de células-tronco, representando uma troca de informação genética num microambiente definido. Uma vez que STI1 pode ser secretada em vesículas extracelulares de células diferenciadas, fomos investigar o perfil de liberação de vesículas extracelulares por células-tronco embrionárias (Capítulo 1, Anexo 3). Nesse trabalho mostramos a biogênese de vesículas extracelulares em células-tronco embrionárias e a presença de STI1 e ligantes (Hsp70 e 90), além de proteínas clássicas envolvidas no desenvolvimento (Wnt10b e ligante de Notch, Delta-like 4-DLL4), nessas estruturas, indicando seu papel como sinalizadores intercelulares(Capítulo 1, Anexo 3). Diante desses dados e com a escassez de trabalhos de revisão sobre vesículas extracelulares como modo de comunicação intercelular no desenvolvimento embrionário, elaboramos uma revisão nesse tema (Capítulo 1, Anexo 4). Nessa revisão descrevemos a imensa gama de moléculas secretadas por vesículas extracelulares, incluindo microRNAs (miRNA), uma classe de pequenos RNA não codificantes miRNAs podem ser encontrados em microvesículas e são considerados moléculas efetivas no controle do desenvolvimento e diferenciação por regular genes chaves em tempo controlado. Diversos miRNAs são capazes de regular a neurogênese por induzir a diferenciação neuronal ou por auxiliar na manutenção das células progenitoras neurais prevenindo sua diferenciação. Neste sentido, acredita-se que o comprometimento de uma célula pluripotente para um fenótipo neural possa ser regulado por miRNAs específicos liberados através de vesículas extracelulares secretadas. Assim, analisamos o perfil de miRNAs presentes em vesículas extracelulares envolvidos nas diversas fases de diferenciação neuronal de células-tronco embrionárias humanas com objetivo de identificar os possíveis alvos regulados pelos mesmos como mecanismo de determinação de um destino neuronal específico (Capítulo 1, Anexo 5, manuscrito em elaboração). Nesse estudo mostramos que miRNAs intracelulares como miR-642 e miR-885-5p se encontram mais expressos em FPPs (Floor Plate Precursors, comprometidos ao fenótipo de neurônios dopaminérgicos) que NSCs, revelando possíveis novos alvos de estudo no contexto da diferenciação neuronal. Com isso, compreender os fatores que orquestram a diferenciação neuronal a partir de precursores neurais é fundamental para aplicarmos no contexto tumoral. Glioblastoma multiforme (GBM), tipo mais comum e agressivo de tumores cerebrais, é sustentado por uma subpopulação de células indiferenciadas com características de células-tronco adultas, chamadas células-tronco de glioblastoma (CTGs) ou células-tronco tumorais. CTG são capazes de se autorrenovar e contribuem para progressão tumoral e resistência à terapia. Dados da literatura sugerem que CTGs podem ser originadas a partir de células-tronco neurais (CTN) conjunto de células-tronco normais encontrado em regiões definidas do cérebro, denominadas nichos neurogênicos como a zona sub-ventricular (ZSV), onde se desenvolvem a maioria dos tumores do SNC. Entender o controle de diferenciação dos CTGs é importante para converter essas células em um estado mais maduro, com capacidade proliferativa reduzida. Vesículas extracelulares foram reconhecidas como mensageiros intercelulares implicados na transferência de moléculas distintas, incluindo miRNA, para modificar o fenótipo da célula receptora. Assim, nós interrogamos o potencial de vesículas extracelulares contendo miRNA derivado de precursores neurais em estimular a diferenciação de CTGs. O perfil dos miRNAs das vesículas extracelulares durante a diferenciação de células-tronco neurais tem sido caracterizado em nosso grupo conforme descrito acima (Capítulo1, Anexo 5). Interessantemente, encontramos miRNA alvos de PrPC e STI1 e também proteínas relacionadas ao destino de células neurais (dados não mostrados) em vesículas extracelulares de NSC. Portanto, vesículas extracelulares contendo miRNA pode representar uma estratégia adicional para modular a aquisição de fenótipos em CTGs. O envolvimento de PrPC e STI1 na biologia de glioblastoma foi descrito em um estudo do grupo (Capítulo 2, Anexo 1) o qual revelou que a expressão de PrPC está diretamente relacionada com a agressividade de GBM, e a expressão de STI1 é mais evidente em tumor de alto grau (grau IV ou GBM) quando comparado aos de baixo grau(I, II e III) e tecido normal, correlacionando STI1 com a progressão deste tumor. Estudos in vivo, mostraram que o bloqueio da interação entre PrPC e STI1 é capaz de inibir o crescimento tumoral e aumentar a sobrevida animal (Capítulo 2, Anexo 1). Com base nos dados que descrevem o complexo PrPC-STI1 associado a manutenção de GBM e achados prévios do grupo que demonstram a participação de PrPC-STI1 na autorrenovação e proliferação de CTN (Capítulo 1, Anexo 1), investigamos o envolvimento de PrPC e STI1 na biologia de CTGs (Capítulo 2, Anexo 2). Observamos que ambas as moléculas, PrPC e STI1, são abundantemente expressas em CTGs. A STI1 solúvel foi capaz de promover a autorrenovação e a proliferação de CTGs dependente de sua interação com PrPC, uma vez que uma população de GBM humano silenciada para PrPC não respondeu ao tratamento com STI1 (Capítulo 2, Anexo 2). Vários ligantes já foram descritos para PrPC, incluindo proteínas da matriz extracelular e transmembrana, das quais algumas são funcionalmente relevantes para a biologia de CTG. Dos principais marcadores de CTG já descritos, CD133, CD44 e integrinas α6 e α7, interagem e/ou compartilham com PrPC o mesmo microdomínio de membrana, sendo preferencialmente localizados em lipid rafts. Propõe-se que PrPC atue como proteína scaffold na superfície celular, recrutando e organizando moléculas em plataformas de sinalização com diferentes consequências biológicas. Diante desses achados, investigamos o papel de PrPC como molécula chave na manutenção do estado indiferenciado de CTG através da modulação de plataformas de sinalização de vias associadas ao stemness e como alvo para terapia de GBM (Capítulo 2, Anexo 3). Para esse fim, estudos de perda-de-função de PrPC foram conduzidos pela técnica de CRISPR/Cas9 em CTG. A expressão, distribuição na superfície celular e tráfego intracelularA expressão, distribuição na superfície celular e tráfego intracelular de potenciais moléculas componentes da plataforma foram avaliadas e mostraram a proteína CD44 como potencial componente da plataforma multiprotéica orquestrada por PrPC na superfície da membrana plasmática na regulação de stemness de CTG. O reconhecimento de que GBMs são dirigidos por subpopulações de células com propriedades de células-tronco (CTGs) sugere que o controle de stemness e diferenciação pode ser o foco para terapias anti-GBM. Vários esforços têm sido feitos para identificar moléculas de superfície e vias de sinalização de CTGs que podem ser exploradas como um alvo terapêutico drogável. Combinando diferentes abordagens para estudar o papel do PrPC e seus ligantes na gliomagênese, nosso grupo espera construir uma abordagem coletiva inovadora e confiável para rastrear seus alvos e caminhos de sinalização com potencial terapêutico para o GBM. A diferenciação de CTGs pode ser uma estratégia relevante para limitar a capacidade tumorigênica, deslocando o destino das células para um estado maduro e, consequentemente, atenuando a agressividade. O efeito do PrPC e seus parceiros na diferenciação de CTGs nunca foi explorado. De fato, a caracterização de alvos de PrPC (fatores e vias de sinalização) supostamente capazes de modular a diferenciação de CTGs, poderá abrir novas perspectivas para criar novas abordagens para melhorar tumores cerebrais e desenvolver estratégias para a terapia dessas doenças. Além disso, o papel funcional das vesículas extracelulares derivadas das células-tronco neurais não foi testado até o momento no destino celular das CTGs, e pode abrir novos caminhos para o entendimento da biologia da GBM. Assim, a identificação dos fatores e suas vias de sinalização envolvidas na biologia dos CTGs fornecerão pistas para a prevenção e tratamento de tumores cerebrais
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 08.08.2019
    • How to cite
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    • ABNT

      LOPES, Marilene Hohmuth. Proteina prion e seus ligantes: determinantes moleculares na biologia de células-tronco e tumores cerebrais. 2019. Tese (Livre Docência) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2019. . Acesso em: 23 abr. 2024.

    • APA

      Lopes, M. H. (2019). Proteina prion e seus ligantes: determinantes moleculares na biologia de células-tronco e tumores cerebrais (Tese (Livre Docência). Universidade de São Paulo, São Paulo.

    • NLM

      Lopes MH. Proteina prion e seus ligantes: determinantes moleculares na biologia de células-tronco e tumores cerebrais. 2019 ;[citado 2024 abr. 23 ]

    • Vancouver

      Lopes MH. Proteina prion e seus ligantes: determinantes moleculares na biologia de células-tronco e tumores cerebrais. 2019 ;[citado 2024 abr. 23 ]

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