Contribuição para a elucidação dos mecanismos moleculares da resposta ao choque térmico em Drosophila melanogaster: influência do envelhecimento

Abstract

choque térmico consiste na elevação da temperatura de um organismo acima da sua temperatura normal, desencadeando uma série de mudanças metabólicas, habitualmente referidas como “resposta ao choque térmico”, podendo estas ser estruturais ou fisiológicas. Neste sentido, as células desenvolveram mecanismos de defesa para protecção contra os danos induzidos pelo calor. Mesmo sabendo-se que tais respostas adaptativas são produzidas pela indução de várias proteínas, a maioria das proteínas envolvidas nesta resposta global ao calor moderado ainda não estão identificadas. Neste trabalho procura-se contribuir para a caracterização da resposta ao choque térmico em Drosophila melanogaster utilizando uma abordagem proteómica. Através do emprego da espectrometria de massa (MALDI TOFTOF) foram identificados nos géis bidimensionais do organismo inteiro de Drosophila melanogaster 78 proteínas com funções celulares conhecidas pertencentes ao metabolismo da energia, dos carbohidratos, dos aminoácidos, dos lípidos, das proteínas de choque térmico, da síntese proteica, da degradação proteica, das proteínas de defesa e antioxidantes, bem como de proteínas estruturais. Através da comparação dos perfis proteicos de moscas adultas não submetidas a stress térmico e submetidas a stress térmico, sugere-se que o choque térmico conduz quer a uma indução do metabolismo dos carbohidratos, dos lípidos e dos aminoácidos, da degradação proteica, e das proteínas constitutivas quer a um aumento das defesas celulares que envolvem as proteínas antioxidantes e as proteínas de choque térmico e a uma repressão do metabolismo da energia e da síntese proteica. Pretendeu-se também avaliar de que modo a resposta ao choque térmico é influenciada pela idade do indivíduo, tendo-se comparado as diferenças na expressão proteica de D. melanogaster adultas (18-21º dias) e de idade velha (48 e 51º). Os resultados obtidos através da comparação dos perfis proteicos e das proteínas identificadas, sugerem que uma mudança fisiológica severa como o stresse pelo calor conduz ao declínio do metabolismo geral e da transcrição de proteínas de stresse e antioxidantes, o que pode explicar a baixa tolerância dos organismos envelhecidos ao stress induzido pelo calor.

Heat shock consists in rising the normal temperature of an organism above its normal, unchaining a series of metabolic changes, currently referred to as “heat shock response”, being either structural or physiological. In this way cells have developed defence mechanisms for protection against the heat induced damages. Even knowing that such adaptative responses are produced by the induction of several proteins, the majority of the proteins involved in this global response to mild heat is still unidentified. The aim of this work is to contribute for the characterization of the heat shock response in Drosophila melanogaster using a proteomic approach. Through the use of mass spectrometry (MALDI TOF-TOF), 78 proteins were identified in the bidimensional gels of Drosophila melanogaster whole organism. Cellular functions of protein were known as being part of the energy, carbohydrates, amino acids, lipids, heat shock proteins, protein synthesis metabolism, protein degradation, defence proteins, antioxidant substances, and structural proteins metabolism as well. Through the comparison of the proteomic profiles of adult flies submitted and control, it is suggested that thermal shock leads to carbohydrates, lipids, amino acids metabolism, protein degradation and constituent proteins induction. A shift on the cellular defences that involve antioxidant proteins and proteins related to heat shock response and to the repression of the energy metabolism and protein synthesis was also observed. This work also intended to evaluate in which way the heat shock response can be influenced by the age of the individual, having compared the differences in protein expression of adult D. melanogaster (18-21º days) and of old aged D. melanogaster (48 and 51º). Our results suggest that a severe physiological change, such as induced heat stress, leads to the general metabolism decline, to the transcription of stress proteins and antioxidant substances, which may explain low tolerance of aged organisms to heat induced stress.