Investigação do papel da interação entre Mitofusinas e Nek4 na sinalização mitocôndria- núcleo após estresse celular

• Processo: 18/05350-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2018
• Data de Término da vigência: 01 de abril de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Jörg Kobarg
• Beneficiário: Fernanda Luisa Basei
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/03489-1 - De estudos funcionais à busca de novos inibidores anticâncer: explorando cinases reguladores do ciclo celular da família de NEK humana, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/07025-5 - Interação entre Nek4 e mitofusinas e o impacto na comunicação entre mitocôndria e RE e a decisão celular em câncer, BE.EP.PD
• Assunto(s): Ciclo celular Apoptose
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: apoptosis | ciclo celular | danos a DNA | familia de Nek cinases | Mitofusina | sinalização em câncer

Resumo

As Neks são proteínas quinases similares a NIMA, proteína que é indispensável para a entrada em mitose de células de Aspergillus nidulans. Em humanos foram identificadas 11 Neks (1-11) e, estudos crescentes vem demonstrando a participação destas em diversas funções celulares, que variam desde a divisão celular, como formação do fuso mitótico e anel contrátil para citocinese até formação e manutenção de estruturas ciliares, regulação da apoptose e ainda reparo do DNA. A Nek4 já foi relacionada a estas três funções, embora o mecanismo ou seu exato papel nestes processos biológicos ainda não seja claro. Em relação a função da Nek4 na resposta ao DNA danificado, já foi demonstrado que interage com proteínas envolvidas na via de reparação não homologa (NHEJ) e que na ausência de Nek4 as células são mais resistentes a agentes como etoposídeo. Em um ensaio de imunoprecipitação da Nek4 seguido de espectrometria de massas, nosso grupo identificou várias proteínas que além de participarem das vias de reparo do DNA, também participam da regulação de funções mitocondriais e sinalização para morte celular. Dentre os membros da família, Nek1 e Nek5 já foram implicadas em funções mitocondriais, como apoptose ou regulação dos níveis de espécies reativas de oxigênio (EROs) e respiração mitocondrial. No ensaio de interação da Nek4, dentre as proteínas mitocondriais identificadas, estava a Mitofusina. As proteínas Mitofusina 1 (Mfn1) e Mitofusina 2 (Mfn2) são GTPases que desempenham importante papel para o processo de fusão e manutenção dos contatos entre mitocôndria e retículo endoplasmático. Nesse contexto, Mfn2 apresenta um papel chave na regulação da resposta a proteínas não corretamente enoveladas (UPR) após estresse do retículo endoplasmático. Na ausência de Mfn2, a UPR é exacerbada, com aumento na produção de EROs e deficiência na ativação da apoptose. Resultados preliminares já confirmaram a interação da Nek4 com Mfn1 e Mfn2, bem como demonstraram que a interação da Nek4 com a Mfn2 é mediada pela porção N-terminal da Mfn2, região voltada para o citosol, e é independente da atividade quinase da Nek4. Além disso, surpreendentemente, a presença da Nek4 foi observada nas regiões de contato entre mitocôndria e retículo endoplasmático, denominadas MAMs (mitochondria-associated membranes), sugerindo que a interação da Nek4 com as Mfns ainda pode estar relacionada com UPR. Corroborando com a interação entre essas proteínas, observou-se que a depleção da Nek4 leva a alterações na dinâmica mitocondrial, indicada pela redução nos níveis de ATP, aumento nos níveis de EROs e, ainda alteração na morfologia mitocondrial. Como citado anteriormente, a participação da Nek4 em vias de reparo já foi relatada, bem como dados da literatura também demonstram que células depletadas de Nek4 respondem diferentemente a quimioterápicos, sendo mais resistentes a uns e mais sensíveis a outros. Recentemente foram publicados dados que apontam para o envolvimento da Nek4 resistência a apoptose induzida por TRAIL, particularmente importante em células tumorais. Diante disso, o presente projeto tem como objetivo caracterizar a interação da Nek4 e Mfns frente a estímulos de estresse celular, seja após dano ao DNA ou disfunção mitocondrial. Ainda, nesse contexto pretendemos verificar se a Nek4, como quinase, poderia ser um regulador da atividade das Mfns. Pretendemos ainda esclarecer se a Nek4 desempenha algum papel na sinalização mitocôndria-núcleo em resposta a esses estímulos estressores.Considerando que as Neks são importantes para diversas funções celulares relacionadas ao desenvolvimento tumoral, a interação da Nek4 com as Mfns poderia ser importante para a regulação dos níveis de EROs mitocondriais e o desenvolvimento tumoral.

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)

BASEI, FERNANDA L.; MOURA, LIVIA A. R.; KOBARG, JORG. Using the E1A Minigene Tool to Study mRNA Splicing Changes. JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS, n. 170, APR 2021. (17/03489-1, 18/05350-3)

PERES DE OLIVEIRA, ANDRESSA; BASEI, FERNANDA LUISA; SLEPICKA, PRISCILA FERREIRA; DE CASTRO FEREZIN, CAMILA; MELO-HANCHUK, TALITA D.; DE SOUZA, EDMARCIA ELISA; LIMA, TANES I.; DOS SANTOS, VALQUIRIA TIAGO; MENDES, DAVI; SILVEIRA, LEONARDO REIS; et al. NEK10 interactome and depletion reveal new roles in mitochondria. PROTEOME SCIENCE, v. 18, n. 1, APR 28 2020. (14/15982-6, 08/57906-3, 18/05350-3, 17/03489-1)

BASEI, FERNANDA LUISA; FEREZIN, CAMILA DE CASTRO; RODRIGUES DE OLIVEIRA, ANA LUISA; MUNOZ, JUAN PABLO; ZORZANO, ANTONIO; KOBARG, JORG. Nek4 regulates mitochondrial respiration and morphology. FEBS Journal, v. 289, n. 11, p. 18-pg., 2022-01-24. (18/05350-3, 17/03489-1, 08/57906-3)

FEREZIN, CAMILA DE CASTRO; BASEI, FERNANDA LUISA; MELO-HANCHUK, TALITA D.; DE OLIVEIRA, ANA LUISA; PERES DE OLIVEIRA, ANDRESSA; MORI, MATEUS P.; DE SOUZA-PINTO, NADJA C.; KOBARG, JORG. NEK5 interacts with LonP1 and its kinase activity is essential for the regulation of mitochondrial functions and mtDNA maintenance. FEBS OPEN BIO, v. 11, n. 3, FEB 2021. (16/10530-5, 17/03489-1, 18/05350-3, 14/50938-8)

BASEI, FERNANDA L.; MOURA, LIVIA A. R.; KOBARG, JORG. Using the E1A Minigene Tool to Study mRNA Splicing Changes. JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS, v. N/A, n. 170, p. 13-pg., 2021-04-01. (17/03489-1, 18/05350-3)