Dinâmica mitocondrial como fator limitante dos benefícios induzidos pelo exercício no healthspan em Caenorhabditis elegans

• Processo: 19/18444-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2019
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2020
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Fisiologia - Fisiologia de Órgãos e Sistemas
• Pesquisador responsável: Julio Cesar Batista Ferreira
• Beneficiário: Juliane Cruz Campos
• Supervisor: T Keith Blackwell
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Harvard University, Boston, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 17/16540-5 - Exercício físico, longevidade e healthspan: uma abordagem molecular e longitudinal no estudo de suas interações, BP.PD
• Assunto(s): Dinâmica mitocondrial Exercício físico Longevidade Fisiologia do exercício Caenorhabditis elegans
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: dinâmica mitocondrial | exercício físico | Healthspan | Longevidade | Fisiologia do Exercício

Resumo

A gerociência (ciência que estuda o envelhecimento) tem obtido sucesso na identificação de genes evolutivamente conservados e mecanismos moleculares capazes de aumentar a longevidade, principalmente no nematoide Caenorhabditis elegans (C. elegans). Contudo, ainda não está claro se essas estratégias também estão associadas à melhora do healthspan - definido como o período de vida em que um individuo consegue manter uma boa saúde. O exercício físico é considerado uma excelente ferramenta na busca pelo aumento do healthspan. Dentre os mecanismos celulares envolvidos nessa melhora, mudanças na função e conectividade mitocondrial se destacam por ajustar o metabolismo celular à nova demanda energética. Portanto, é parte fundamental deste projeto entender o papel da dinâmica mitocondrial na regulação do healthspan e longevidade em C. elegans. A dinâmica mitocondrial é definida como a capacidade da organela de ajustar seu tamanho, forma e número por meio dos processos de fusão e fissão. Nossos dados preliminares sugerem que o aumento da longevidade nem sempre é acompanhado por melhorias no healthspan, e que o exercício físico é capaz de adiar o declínio do healthspan em linhagem selvagem de C. Elegans, mas não em mutantes que apresentam aumento na longevidade (isp-1, nuo-6, eat-2 e daf-2). Além disso, utilizando dados de RNA-seq disponíveis na literatura, observamos que a redução do healthspan se correlaciona com uma alteração do perfil de expressão de genes que regulam a dinâmica mitocondrial nesses mutantes. Sendo assim, inicialmente iremos caracterizar a capacidade de natação, após o exercício agudo e crônico, em C. elegans mutantes com comprometimento dos processos de fusão (fzo-1) e fissão (drp-1) mitocondrial. Com esses experimentos esperamos entender a contribuição da dinâmica mitocondrial para os benefícios induzidos pelo exercício físico no healthspan. Nossos resultados preliminares indicam que ocorre uma fragmentação mitocondrial ao longo de uma sessão de exercício físico em C. elegans selvagem, e que esse fenótipo está associado à uma diminuição da capacidade física ao longo da sessão. Além disso, a rede mitocondrial é restabelecida 24 horas após o término do exercício. Por fim, planejamos investigar o impacto dos processos de fusão e fissão mitocondrial no healthspan de C. elegans mutantes que apresentam aumento na longevidade (isp-1, nuo-6, eat-2 e daf-2). Acreditamos que a manipulação da dinâmica mitocondrial nesses mutantes, incluindo o prejuízo tecido-específico dos processos de fusão e fissão da organela, será crucial para entender se healthspan e longevidade requerem diferentes redes mitocondriais.O presente projeto é uma parceria entre os laboratórios dos professores Dr. Julio Ferreira (Universidade de São Paulo, Brasil) e Dr. Keith Blackwell (Harvard Medical School, EUA). O laboratório do Dr. Blackwell tem como foco a descoberta de mecanismos moleculares, como destaque para vias metabólicas, que promovam o aumento da sobrevida e um envelhecimento saudável. A pesquisa desenvolvida em seu laboratório se baseia na utilização de várias ferramentas para melhor caracterizar e entender como células e organismos (C. elegans) se defendem contra estresses ambientais e metabólicos. Portanto, essa colaboração internacional nos permitirá investigar um potencial fenótipo mitocondrial envolvido no healthspan e longevidade no contexto do exercício físico. Acreditamos que essa parceria auxiliará sobremaneira na identificação dos mecanismos-chave relacionados ao envelhecimento saudável. (AU)

Publicações científicas

(4)

(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)

CAMPOS, JULIANE C.; CHEN, CHE-HONG; FERREIRA, JULIO C. B.. Comment on: ``Aldehyde dehydrogenases contribute to skeletal muscle homeostasis in healthy, aging, and Duchenne muscular dystrophy patients{''} by Etienne et al.. JOURNAL OF CACHEXIA SARCOPENIA AND MUSCLE, JUL 2020. (15/22814-5, 17/16540-5, 19/25049-9, 19/18444-9)

CAMPOS, JULIANE C.; CHEN, CHE-HONG; FERREIRA, JULIO C. B.. Comment on: "Aldehyde dehydrogenases contribute to skeletal muscle homeostasis in healthy, aging, and Duchenne muscular dystrophy patients" by Etienne et al.. JOURNAL OF CACHEXIA SARCOPENIA AND MUSCLE, v. 11, n. 6, p. 2-pg., 2020-07-29. (15/22814-5, 17/16540-5, 19/18444-9, 19/25049-9)

CAMPOS, JULIANE CRUZ; MARCHESI BOZI, LUIZ HENRIQUE; KRUM, BARBARA; GRASSMANN BECHARA, LUIZ ROBERTO; FERREIRA, NIKOLAS DRESCH; ARINI, GABRIEL SANTOS; ALBUQUERQUE, RUDA PRESTES; TRAA, ANNIKA; OGAWA, TAKAFUMI; VAN DER BLIEK, ALEXANDER M.; et al. Exercise preserves physical fitness during aging through AMPK and mitochondrial dynamics. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, v. 120, n. 2, p. 11-pg., 2023-01-10. (13/07937-8, 19/18444-9, 17/16540-5, 19/07221-9, 19/25049-9, 15/22814-5, 16/09611-0, 17/16694-2)

CAMPOS, JULIANE C.; WU, ZIYUN; RUDICH, PAIGE D.; SOO, SONJA K.; MISTRY, MEETA; FERREIRA, JULIO C. B; BLACKWELL, T. KEITH; VAN RAAMSDONK, JEREMY M.. Mild mitochondrial impairment enhances inn3ate immunity and longevity through ATFS-1 and p38 signaling. EMBO REPORTS, v. 22, n. 12, OCT 2021. (19/18444-9)