Papel da proteína dissulfeto isomerase A3 em aprendizagem e memória

• Processo: 21/06287-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica
• Pesquisador responsável: Danilo Bilches Medinas
• Beneficiário: Danilo Bilches Medinas
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/00316-2 - Caracterização histopatológica e bioquímica de uma linhagem de camundongos que expressam Pdia3 mutante associada à deficiência intelectual, BP.MS; 24/00317-9 - Efeitos do nocaute condicional de Pdia3 durante o desenvolvimento no hipocampo de camundongos: avaliação de alterações comportamentais, histológicas e moleculares, BP.DD
• Assunto(s): Retículo endoplasmático Sistema nervoso Aprendizagem Memória Isomerases de dissulfetos de proteínas Proteostase
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: endoplasmic reticulum | learning and memory | nervous system | protein disulfide isomerase | Proteostasis | Controle de Qualidade de Proteínas

Resumo

O enovelamento redox através da formação de ligações dissulfeto constitui uma etapa crítica para a homeostase de proteínas, ou proteostasis (do inglês, protein homeostasis), no retículo endoplasmático (RE). Apesar do ambiente oxidante do lúmen do RE favorecer termodinamicamente a formação de ligações dissulfeto, as inúmeras combinações entre resíduos de cisteína de uma cadeia polipeptídica propicia a formação de ligações incorretas. Tais ligações podem levar a conformações anormais das proteínas, ocasionando perda de função biológica associada ao aumento da degradação de proteínas e toxicidade celular em virtude do acúmulo de agregados proteicos no RE. As proteínas dissulfeto isomerases (PDIs) constituem uma família de oxirredutases que catalisam a formação, isomerização e redução de ligações dissulfeto no lúmen do RE. Desta forma, estas enzimas contornam a barreira cinética para a formação de ligações dissulfeto nativas e reparam conformações anormais contendo resíduos de cisteína mal pareados. A disfunção das PDIs tem sido associada à patogênese de doenças neurodegenerativas. Recentemente, nosso grupo de pesquisa descobriu uma mutação recessiva no gene PDIA3, o qual codifica a proteína dissulfeto isomerase A3 (PDIA3), como causa de deficiência intelectual (DI) severa em crianças. A mutação não sinônima que causa DI substitui um resíduo de cisteína catalítico por tirosina (p.C57Y), sugerindo que a perda de atividade enzimática da PDIA3 causa problemas cognitivos. Assim, estabelecemos a relação entre alterações do enovelamento redox no RE também com a etiologia de patologias do desenvolvimento do sistema nervoso (SN). Embora existam claras evidências genéticas e bioquímicas associando disfunção da PDIA3 com doenças do SN, seu papel biológico nas redes neurais permanece desconhecido. O estudo espaço-temporal da expressão e atividade da PDIA3 em distintas populações de neurônios torna-se necessário para compreender sua contribuição para processos neurais e como sua disfunção ocasiona a vulnerabilidade neuronal em condições patológicas, fundamentando o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas. Neste projeto, pretende-se utilizar uma estratégia sistemática e multidisciplinar para desvendar a função da PDIA3 na proteostasis do RE de neurônios do hipocampo e sua importância para o processo de aprendizagem e memória. Empregar-se-á a manipulação genética de Pdia3 em camundongos para estudos de comportamento, seguido de detalhada caracterização histopatológica e bioquímica para determinação de alterações celulares e moleculares relacionadas à observação de possíveis fenótipos. Adicionalmente, utilizar-se-á cultivo celular para identificação de interatores e substratos da PDIA3, cuja relevância para aprendizagem e memória será verificada pela análise proteômica dos modelos de camundongo geneticamente modificados. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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BORGONOVO, JANINA; ALLENDE-CASTRO, CAMILO; MEDINAS, DANILO B.; CARDENAS, DEYANIRA; CUEVAS, MARIA PAZ; HETZ, CLAUDIO; CONCHA, MIGUEL L.. Immunohistochemical characterisation of the adult Nothobranchius furzeri intestine. Cell and Tissue Research, v. 395, n. 1, p. 18-pg., 2023-11-28. (21/06287-6)

MEDINAS, DANILO; ROZAS, PABLO; BAKER, HARRISON; FERREIRA, JULIO CESAR; TERAMAYI, FADZAI; OJEDA-PROVOSTE, PATRICIA; ESPINOSA, GISELLE; QUIROZ, GABRIEL; PESTANA, RICARDO; MELLEU, FERNANDO; et al. Generation of Genetically Modified Mouse Models to Study Protein Disulfide Isomerase A3 Involvement in Neurological Disorders. Free Radical Biology and Medicine, v. 208, p. 1-pg., 2023-11-01. (13/07937-8, 21/06287-6)

CABRAL-MIRANDA, FELIPE; ARAUJO, ANA PAULA BERGAMO; MEDINAS, DANILO BILCHES; GOMES, FLAVIA CARVALHO ALCANTARA. Astrocytic Hevin/SPARCL-1 Regulates Cognitive Decline in Pathological and Normal Brain Aging. AGING CELL, v. N/A, p. 16-pg., 2025-02-12. (21/06287-6)