O papel da via de reparo por excisão de nucleotídeos na resposta celular ao estresse oxidativo e o estudo de alterações neuronais in vitro associadas a síndrome de Cockayne

In oxidative stress response, the base excision repair (BER) is considered the major pathway for repair of oxidative lesions. However, an increasing number of studies have indicated the role of nucleotide excision (NER) in the repair of these lesions. In addition, some NER factors had functions...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Leal, Angélica Maria de Sousa
Outros Autores: Agnez, Lucymara Fassarella
Formato: doctoralThesis
Idioma:por
Publicado em: Brasil
Assuntos:
Estresse oxidativo
Reparo por excisão de bases (BER)
Reparo por excisão de nucleotídeos (NER)
XPA
CSB
Síndrome de Cockayne
Células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs)
NPCs
Neurônios
Respiração celular
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22713
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Leal, Angélica Maria de Sousa
O papel da via de reparo por excisão de nucleotídeos na resposta celular ao estresse oxidativo e o estudo de alterações neuronais in vitro associadas a síndrome de Cockayne
description In oxidative stress response, the base excision repair (BER) is considered the major pathway for repair of oxidative lesions. However, an increasing number of studies have indicated the role of nucleotide excision (NER) in the repair of these lesions. In addition, some NER factors had functions beyond the role in repair already described and it is important to search for new molecular functions that can be associated to the classical phenotypes of the syndromes caused by mutations in NER genes: Xeroderma pigmentosum complementation group A, caused by mutations in XPA and Cockayne syndrome, caused by mutations in CSB. In this context, XPA (XP12RO) or CSB (CS1AN) deficient cells were submitted to oxidative stress induced by Hydrogen peroxide (H2O2) and the results indicated that both cell lines showed sensitivity to this agent. Furthermore, the transcriptome of XP12RO cells revealed the downregulation of genes that play a role in DNA damage response and promote cell survival in response to oxidative stress. In this scenario, the results indicated that XPA regulates the expression of genes that play a key role in DNA damage response and promote survival in response to stress (EGR1, GADD45A, GADD45B and XPC). On the other hand, the transcriptome analysis of CS1AN cells showed the downregulation of genes that play a key role in biological processes such as transcription, mRNA processing, protein degradation by the ubiquitin–proteasome pathway proteolysis or cellular respiration, indicating a possible role for CSB protein in the regulation of these processes, in response to oxidative stress. In adittion, given the neurodegeneration phenotype associated to Cockayne syndrome, neural progenitor cells (NPCs) and neurons derived from CSB deficient induced pluripotent stem cells (iPSCs) were used as cellular models to analyse neuronal changes in vitro. The results showed that, as observed in fibroblasts CS1AN, NPCs also presented sensitivity to oxidizing agents. Furthermore, as indicated in the transcriptome data from CS1AN fibroblasts, given the downregulation of genes that play a pivotal role in cellular respiration, the analysis of oxygen consumption rates in CSB deficient neurons also indicated a mitochondrial dysfunction characterized by the decrease in oxygen consumption basal rate and a lower maximum respiratory and reserve capacities, suggesting that the lack of functional CSB leads to a mitochondrial dysfunction in both cellular models used in this study.
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However, an increasing number of studies have indicated the role of nucleotide excision (NER) in the repair of these lesions. In addition, some NER factors had functions beyond the role in repair already described and it is important to search for new molecular functions that can be associated to the classical phenotypes of the syndromes caused by mutations in NER genes: Xeroderma pigmentosum complementation group A, caused by mutations in XPA and Cockayne syndrome, caused by mutations in CSB. In this context, XPA (XP12RO) or CSB (CS1AN) deficient cells were submitted to oxidative stress induced by Hydrogen peroxide (H2O2) and the results indicated that both cell lines showed sensitivity to this agent. Furthermore, the transcriptome of XP12RO cells revealed the downregulation of genes that play a role in DNA damage response and promote cell survival in response to oxidative stress. In this scenario, the results indicated that XPA regulates the expression of genes that play a key role in DNA damage response and promote survival in response to stress (EGR1, GADD45A, GADD45B and XPC). On the other hand, the transcriptome analysis of CS1AN cells showed the downregulation of genes that play a key role in biological processes such as transcription, mRNA processing, protein degradation by the ubiquitin–proteasome pathway proteolysis or cellular respiration, indicating a possible role for CSB protein in the regulation of these processes, in response to oxidative stress. In adittion, given the neurodegeneration phenotype associated to Cockayne syndrome, neural progenitor cells (NPCs) and neurons derived from CSB deficient induced pluripotent stem cells (iPSCs) were used as cellular models to analyse neuronal changes in vitro. The results showed that, as observed in fibroblasts CS1AN, NPCs also presented sensitivity to oxidizing agents. Furthermore, as indicated in the transcriptome data from CS1AN fibroblasts, given the downregulation of genes that play a pivotal role in cellular respiration, the analysis of oxygen consumption rates in CSB deficient neurons also indicated a mitochondrial dysfunction characterized by the decrease in oxygen consumption basal rate and a lower maximum respiratory and reserve capacities, suggesting that the lack of functional CSB leads to a mitochondrial dysfunction in both cellular models used in this study. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) No contexto da resposta ao estresse oxidativo, o reparo por excisão de bases (BER) é considerado a principal via para o reparo de lesões oxidadas. Entretanto, estudos indicam o papel do reparo por excisão de nucleotídeos (NER) na correção dessas lesões. Além disso, fatores do NER já tiveram funções descritas em outros processos biológicos, sendo importante que se busque novas funções biológicas que possam ser associadas aos fenótipos das síndromes causadas por mutações nos genes da via NER, dentre elas a Xeroderma pigmentoso grupo de complementação A, associada a mutações em XPA, além da síndrome de Cockayne, ocasionada por mutações no gene CSB. Nesse contexto, células deficientes em XPA (XP12RO) ou CSB (CS1AN) foram submetidas ao estresse oxidativo com peróxido de hidrogênio (H2O2) e apresentaram um perfil de sensibilidade ao agente, indicando que a ausência dessas proteínas sensibilizou as linhagens a essa condição. A análise do transcriptoma de células XP12RO indicou a diminuição na expressão de genes com papel na resposta ao dano no DNA e que promovem a sobrevivência celular em resposta ao estresse oxidativo. Nesse cenário, os resultados indicaram que XPA pode atuar na regulação da expressão de genes essenciais à resposta ao dano no DNA e na sobrevivência ao estresse oxidativo (EGR1, GADD45A, GADD45B e XPC). Por outro lado, a análise do transcriptoma de células CS1AN indicaram a diminuição na expressão de genes-chave nos processos biológicos como transcrição, processamento de mRNA, proteólise via ubiquitina-proteassoma ou respiração celular, indicando um possível papel central da proteína CSB na regulação desses processos, em resposta ao estresse oxidativo. Além disso, dado o fenótipo de neurodegeneração associada a síndrome de Cockayne, células progenitoras neurais (NPCs) e neurônios derivados de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) deficientes em CSB foram utilizados como modelos de estudo de alterações neuronais in vitro, de modo que os resultados indicaram que assim como observado nos fibroblastos, células NPCs deficientes em CSB também apresentaram sensibilidade a agentes oxidantes. Ainda, os resultados mostraram que assim como observado no transcriptoma de fibroblastos CS1AN, dada a diminuição na expressão de genes com papel na respiração celular, as análises do consumo de oxigênio em neurônios deficientes em CSB indicaram uma possível disfunção mitocondrial, caracterizada pelo decréscimo na taxa de consumo de oxigênio basal e pela diminuição das capacidades respiratórias máxima ou de reserva dessas células, sugerindo o papel de CSB no metabolismo mitocondrial em ambos os modelos celulares utilizados neste estudo. 2017-12-09 2017-04-20T22:14:08Z 2016-09-29 doctoralThesis LEAL, Angélica Maria de Sousa. O papel da via de reparo por excisão de nucleotídeos na resposta celular ao estresse oxidativo e o estudo de alterações neuronais in vitro associadas a síndrome de Cockayne. 2016. 167f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22713 por Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOQUÍMICA

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