Investigação de mecanismos celulares e moleculares associados à deficiência da enzima conjugadora de ubiquitina UBE2A

• Processo: 21/14508-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Genética - Genética Humana e Médica
• Pesquisador responsável: Ângela Saito
• Beneficiário: Ângela Saito
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Adriana Franco Paes Leme ; Leonardo dos Reis Silveira ; MAIRA RIBEIRO RODRIGUES ; Matheus de Castro Fonseca ; Paulo Sergio Lopes de Oliveira
• Assunto(s): Doenças do sistema nervoso Doenças neurodegenerativas Disfunção cognitiva Transmissão sináptica Ubiquitinação Enzimas ativadoras de ubiquitina Enzimas de conjugação de ubiquitina Proteína 9 associada à CRISPR Edição de genes
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Camundongo geneticamente modificado knockin | Cas9 | Doenças neuronais Deficiência intelectual | Edição do genoma CRISPR | Morfologia e função mitocondrial | transmissão sinaptica | Ubiquitinação de proteínas | Doenças neuronais

Resumo

A atividade de enzimas da via de ubiquitinação de proteínas é fundamental para o desenvolvimento e função sináptica, bem como para a homeostase mitocondrial e celular, e a desregulação dessas enzimas tem sido cada vez mais associada às doenças do neurodesenvolvimento e neurodegenerativas. Deficiência Intelectual (DI) é caracterizada por limitações cognitivas e déficit no comportamento adaptativo, que tipicamente persistem ao longo da vida do indivíduo, representando um problema socioeconômico e de saúde. O espectro de mutações na DI inclui atualmente uma variedade de proteínas da via de ubiquitinação de proteínas a qual, além de sinalizar proteínas para degradação, pode regular também outros processos celulares. UBE2A é uma enzima conjugadora de ubiquitina (E2) dessa via e foi reportada atuar em mecanismos de reparo de DNA, manutenção da integridade genômica, regulação da expressão de p53, remoção de mitocôndrias disfuncionais e regulação da atividade de proteassomo. As enzimas E2 geralmente determinam o tipo de sinal de ubiquitinação e, portanto, o destino da proteína substrato. Mutações no gene da UBE2A têm sido associadas à síndrome de DI de herança ligada ao X do tipo Nascimento. Uma nova mutação missense na UBE2A, Q93E, localizada no sítio catalítico da enzima, foi identificada em uma família de pacientes brasileiros com DI moderada. Essa mutação afeta a capacidade da enzima em transferir a ubiquitina para lisina, portanto, inibindo a formação do produto. Produzimos, no LNBio/CNPEM, um modelo de camundongo knockin portador dessa variante na UBE2A utilizando a tecnologia CRISPR/Cas9 e, estudos preliminares caracterizando o modelo apontaram alterações de citoarquitetura cerebral e de transmissão sináptica. Foi observado também que essas alterações se refletem no comportamento do animal UBE2A Q93E. Para se obter a melhor compreensão dos mecanismos pelos quais a deficiência de UBE2A induz as alterações supracitadas, propomos realizar estudos de morfologia e função mitocondrial, identificação de parceiros de interação, transcriptoma e proteoma global de ubiquitinação com o tecido cerebral do modelo murino da UBE2A, bem como realizar a validação de alvos e de vias celulares afetadas. Esses resultados devem trazer importantes contribuições para novas estratégias de uso de UBE2A e proteínas relacionadas como potenciais alvos terapêuticos para doenças neuronais. (AU)