Utilizando CRISPR/Cas9 e Saccharomyces cerevisiae para entender os aspectos energéticos da esquizofrenia e do tratamento com antipsicóticos sob uma perspectiva proteômica

• Processo: 17/12558-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 18 de setembro de 2017
• Data de Término da vigência: 17 de dezembro de 2017
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Daniel Martins-de-Souza
• Beneficiário: Giuliana da Silva Zuccoli
• Supervisor: Marcus Bustamante Smolka
• Instituição Sede: Instituto de Biologia (IB). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Cornell University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 16/04912-2 - Caracterização do proteoma mitocondrial e perfil bioquímico oxidativo de células neurais derivadas de iPSCs de pacientes com esquizofrenia, BP.MS
• Assunto(s): Esquizofrenia Repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente espaçadas Saccharomyces cerevisiae Proteômica Metabolismo energético
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cas9 | Crispr | esquizofrenia | Metabolismo energético | proteômica | Saccharomyces cerevisiae | Proteômica e Proteoma

Resumo

Esquizofrenia é um distúrbio severo e debilitante que afeta aproximadamente 1% da população mundial. Representa uma síndrome complexa que acredita-se ter origem no neurodesenvolvimento e se manifesta por uma gama variada de sintomas graves. Diversos estudos proteômicos, farmacológicos e genéticos foram realizados com o intuito de tentar elucidar os mecanismos associados à doença e reportaram anormalidades no funcionamento mitocondrial e metabolismo energético em esquizofrenia. Interessantemente, o antipsicótico Clozapina, que apresenta uma expressiva eficácia clínica, revelou-se como sendo capaz de melhorar a captação de glicose em oligodendrócitos, indicando que além de rebalancear a neurotransmissão, esse medicamento age no metabolismo energético dessas células, o que pode por sua vez aprimorar a conectividade neuronal. Dentre as diversas proteínas relacionadas ao metabolismo energético encontradas alteradas na esquizofrenia, a subunidade alfa do componente E1 da piruvato desidrogenase se destaca, já que é uma proteína mitocondrial que representa a primeira ligação entre a glicólise e o ciclo do ácido cítrico, por converter piruvato em acetil-CoA. Essa evidência em conjunto com relatos que pacientes com esquizofrenia apresentam níveis diminuídos de piruvato em algumas regiões cerebrais revela que uma falha generalizada no metabolismo energético é uma característica importante da esquizofrenia. O uso de leveduras para modelar disfunções no metabolismo energético é de extremo valor uma vez que o proteoma humano e de levedura são tão similares que o uso de leveduras é apropriado para a determinação dos efeitos primários na transdução de energia mitocondrial e fisiologia de mutações ligadas à doença. A técnica de Crispr/Cas9 revolucionou o campo de edição e expressão de genes, uma vez que permite a deleção e/ou substituição eficiente de genes inteiros sem a necessidade de engenharia de proteínas. Tendo isso em mente, nós propomos realizar um knock-out genético usando a técnica de Crispr/Cas9 do gene da subunidade alfa do componente E1 da piruvato desidrogenase em Saccharomyces cerevisiae e avaliar os efeitos deste knock-out no metabolismo energético celular antes e após o tratamento com Clozapina. O conhecimento da ferramenta de Crispr/Cas9 adquirido será de extrema importância para trazer essa técnica para nosso laboratório no Brasil e para implementar protocolos e um local para execução de projetos futuros utilizando Crispr/Cas9 em diferentes modelos celulares, como leveduras e células-tronco de pluripotência induzida.