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http://hdl.handle.net/10773/12185
Título: | Characterization of proteotoxic stress in zebrafish |
Outros títulos: | Estudo do stress proteotóxico no peixe zebra |
Autor: | Simões, Marisa Susete Reverendo |
Orientador: | Santos, Manuel António da Silva |
Palavras-chave: | Biologia Tradução genética Proteomas Expressão genética Proteínas - síntese Ácido ribonucleico Peixe-zebra |
Data de Defesa: | 19-Dez-2013 |
Editora: | Universidade de Aveiro |
Resumo: | A fidelidade da síntese proteica é fundamental para a estabilidade do proteoma
e para a homeostasia celular. Em condições fisiológicas normais as células
têm uma taxa de erro basal associada e esta muitas vezes aumenta com o
envelhecimento e doença. Problemas na síntese das proteínas estão
associados a várias doenças humanas e aos processos de envelhecimento.
De facto, a incorporação de erros nas proteínas devido a tRNAs carregados
pelas aminoacil-tRNA sintetases com o amino ácido errado causa doenças
neurodegenerativas em humanos e ratos. Ainda não é claro como é que estas
doenças se desenvolvem e se são uma consequência directa da disrupção do
proteoma ou se são o resultado da toxicidade produzida pela acúmulação de
proteínas mal traduzidas ao nível do ribossoma. Para elucidar como é que as
células eucarióticas lidam com proteínas aberrantes e agregados proteicos
(stress proteotóxico) desenvolvemos uma estratégia para destabilizar o
proteoma. Para isso estabelecemos um sistema de erros de tradução em
embriões de peixe zebra que assenta em tRNAs mutantes capazes de
incorporar erradamente serina nas proteínas. As proteínas produzidas neste
sistema despoletam as vias de resposta ao stress, nomeadamente a via da
ubiquitina-proteassoma (UPP – “ubiquitin protesome pathway”) e a via do
retículo endoplasmático (UPR – “unfolded protein response”). O stress
proteotóxico gerado pelos erros de tradução altera a expressão génica e perfis
de expressão de miRNAs, o desenvolvimento embrionário e viabilidade,
aumenta a produção de espécies reactivas de oxigénio (ROS), leva ainda à
acumulação de agregados proteicos e à disfunção mitocondrial. As
malformações embrionárias e fenótipos de viabilidade que observámos foram
revertidos por antioxidantes, o que sugere que os ROS desempenham papéis
importantes nos fenótipos degenerativos celulares induzidos pela produção de
proteínas aberrantes e agregação proteica. Estabelecemos ainda uma linha de
peixe zebra transgénica para o estudo do stress proteotóxico. Este trabalho
mostra que a destabilização do proteoma em embriões de peixe zebra com
tRNAs mutantes é uma boa metodologia para estudar a biologia do stress
proteotóxico visto que permite a agregação controlada do proteoma,
mimetizando os processos de agregação de proteínas que ocorrem
naturalmente durante o envelhecimento e em doenças conformacionais
humanas. Protein synthesis fidelity is pivotal for proteome stability and cellular homeostasis. Even though normal physiologic conditions have an associated low protein synthesis error rate, this is frequently increased with aging and disease and the resulting protein misfolding is associated with various human diseases and aging processes. Importantly, gene mistranslations produced by tRNA misreading in the ribosome or tRNA mischarging by aminoacyl-tRNA synthetases cause neurodegenerative diseases in humans and mice. It is not yet clear how such diseases develop and whether they are a direct consequence of proteome disruption or a result of the toxicity produced by accumulation of mistranslated proteins. To elucidate how eukaryotic cells cope with protein misfolding and aggregation (proteotoxic stress) we have developed a strategy to destabilize the proteome in a regulated manner. We engineered transfer RNA (tRNAs) to misincorporate serine into proteins in zebrafish embryos. The mutant proteins misfold, trigger the unfolded protein response (UPR), up-regulate the ubiquitin proteasome pathway (UPP) and down-regulate protein synthesis. Proteotoxic stress generated by these gene mistranslations has strong effects on gene expression and miRNA profiles, embryo development and viability, increases the production of reactive oxygen species (ROS), accumulation of protein aggregates and mitochondrial dysfunction. Interestingly, embryo malformations and viability phenotypes could be reversed by ROS scavengers, suggesting that ROS play major roles in the cell degeneration phenotypes induced by protein misfolding and aggregation. We have also established a transgenic zebrafish line for proteotoxic stress studies. Hence, proteome mutagenesis by misreading tRNAs in zebrafish embryos is a powerful methodology to destabilize the proteome to study the biology of proteotoxic stress, it allows for controlled proteome aggregation and mimicking protein aggregation processes that occur naturally during aging and in human conformational diseases. |
Descrição: | Doutoramento em Biologia |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/12185 |
Aparece nas coleções: | DBio - Teses de doutoramento UA - Teses de doutoramento |
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