O Yap1 no stress causado pelo excesso de cobalto em S. cerevisiae

Abstract

A capacidade dos organismos em alterar os seus padrões de expressão de genes em resposta a perturbações do meio ambiente é essencial para a sua viabilidade. Neste trabalho, utilizando Saccharomyces cerevisiae como organismo eucariota modelo, foi estudada a relevância do factor de transcrição da família Yap, o Yap1, na desintoxicação do excesso de cobalto. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que, após a incubação das células com cobalto, o factor de transcrição Yap1 é acumulado no núcleo, através de um mecanismo independente de Orp1/Gpx3. Verificámos que o cobalto tem a capacidade de ligar-se directamente ao Yap1, sugerindo que, à semelhança do que acontece com outros metais, seja este o mecanismo de retenção nuclear após o stress. Confirmámos que uma vez no núcleo, o Yap1 medeia a indução de genes envolvidos na regulação do stress oxidativo em levedura (tais como GPX2, SOD1, TRR1 e TRX2) e constatámos que a presença de cobalto aumenta os níveis de carbonilação das proteínas, sendo esse aumento mais acentuado na ausência de Yap1. Verificámos ainda que os níveis de cobalto estão levemente diminuídos no mutante yap1 ao contrário do ferro que está em concentrações mais elevadas neste mutante relativamente à estirpe selvagem, quer na presença como na ausência de cobalto. Este facto leva-nos a propor que o cobalto altere a homeostase do ferro e que em consequência, conjuntamente com a diminuição das defesas anti-oxidantes, gere stress oxidativo. Foi descrito que a glutationa (GSH) é importante na homeostase do ferro e o excesso de cobalto leva ao aumento dos níveis de ferro intracelulares. Verificámos não só que a expressão de GSH1 está diminuída aos 30 minutos de tratamento do mutante yap1 com cobalto mas também que a adição de GSH faz recuperar os fenótipos de crescimento na presença deste metal. Finalmente apresentámos um modelo de acção do factor Yap1 no stress provocado pelo cobalto.

The ability of organisms to reprogram gene expression in response to changes in the environment is essential for their viability. In this work, using Saccharomyces cerevisiae as a eukaryotic model organism, we studied the relevance of the transcription factor, Yap1, in the detoxification of cobalt excess. The results here reported show that after incubation of cells with cobalt, Yap1 accumulates in the nucleus, through a mechanism independent of the peroxidase Orp1/Gpx3. We found that cobalt has the ability to directly bind to Yap1, suggesting that this is the mechanism for its nuclear retention after cobalt treatment. We confirmed that, once in the nucleus, Yap1 mediates the induction of genes involved in the regulation of oxidative stress in yeast (such as GPX2, SOD1, TRX2 and TRR1). Moreover, we found that the presence of cobalt increases the levels of protein carbonylation, being the damage more pronounced in the absence of Yap1. It was also found that cobalt levels are slightly decreased in the yap1 mutant. In contrast, the iron concentration is higher in this mutant than in the wild type, in the presence and absence of cobalt. This led us to propose that the cobalt alters iron homeostasis and iin consequence generate oxidative stress. It was reported that glutathione (GSH) is important in the homeostasis of iron. As the excess of cobalt leads to increased levels of intracellular iron, we found not only that in the yap1 mutant GSH1 expression is decreased after 30 minutes of treatment with cobalt but also, the addition of GSH can recover the growth phenotypes in the presence of this metal. . Finally we present a working model of the transcription factor Yap1 in stress caused by cobalt.