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Papel da PKM2 no metabolismo e na função de neutrófilos

Processo: 19/25298-9
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 04 de janeiro de 2021
Vigência (Término): 03 de janeiro de 2022
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Imunologia - Imunologia Celular
Pesquisador responsável:José Carlos Farias Alves Filho
Beneficiário:Juliana Escher Toller
Supervisor no Exterior: Luke Anthony John O'Neill
Instituição-sede: Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
Local de pesquisa: Trinity College Dublin, Irlanda  
Vinculado à bolsa:17/01714-8 - Contribuição da PKM2 para a ativação dos neutrófilos no estabelecimento do lúpus eritematoso sistêmico experimental, BP.PD
Assunto(s):Imunometabolismo

Resumo

A piruvato quinase tipo M2 (PKM2) é uma enzima que regula a etapa final da glicólise - a conversão de fosfoenolpiruvato (PEP) em piruvato - e tem um papel crítico na regulação do metabolismo e na função de células imunológicas. No entanto, o papel da PKM2 na regulação das funções dos neutrófilos permanece pouco compreendido. Dessa maneira, nosso projeto financiado pela FAPESP tem por objetivo investigar a contribuição da PKM2 para a ativação de neutrófilos. Até o momento, encontramos que neutrófilos humanos e murinos expressam PKM2 constitutivamente. Ainda, a deficiência genética de PKM2 em neutrófilos diminuiu a produção de lactato induzida por zimosan, indicando que a PKM2 desempenha um papel importante no fluxo glicolítico dessas células. Além disso, a inibição farmacológica com oxalato ou deficiência genética de PKM2 diminuiu a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), mas não a capacidade fagocítica, em neutrófilos ativados com zimosan. Por outro lado, a ativação farmacológica de PKM2 com TEPP-46 aumentou a produção de ERO. Consequentemente, a capacidade de "killing" diminuiu em neutrófilos deficientes de PKM2 ou tratados com oxalato e aumentou em neutrófilos tratados com TEPP-46. Além disso, neutrófilos produzem menos ERO em condições de meio sem glicose, indicando que a glicólise pode ser importante na produção de ERO. Sabe-se que a produção de ERO pelo complexo NADPH oxidase envolve a ativação da proteína quinase C (PKC) por um diacilglicerol (DAG) ligado à membrana, gerado a partir da clivagem do fosfatidilinositol (4,5)-bifosfato (PIP2) pela fosfolipase C (PLC). Curiosamente, o DAG também pode ser produzido via síntese de novo a partir do intermediário glicolítico dihidroxiacetona fosfato (DHAP). Paralelamente, foi demonstrado que a baixa atividade da PK resulta no acúmulo de seu substrato PEP, que pode inibir a triosefosfato isomerase (TPI), uma enzima que catalisa a interconversão reversível de DHAP em gliceraldeído 3-fosfato (G3P). Assim, nossa hipótese é que a inibição ou deficiência de PKM2 nos neutrófilos leva ao acúmulo de PEP, que por sua vez inibe a TPI, resultando na redução da concentração de DHAP. Isso comprometeria a síntese de novo de DAG a partir da glicose, prejudicando a produção de ERO em neutrófilos. De fato, encontramos que a atividade da TPI diminuiu nos neutrófilos ativados com zimosan quando a PKM2 foi inibida farmacologicamente. Além disso, a inibição ou deficiência de PKM2 diminuiu a concentração de DHAP nos neutrófilos ativados com zimosan. Consequentemente, a produção de ERO foi restaurada pelo pré-tratamento de neutrófilos deficientes em PKM2 com 1-oleoil-2-acetil-sn-glicerol (OAG), um análogo funcional do DAG. Considerando nossos resultados, nosso próximo objetivo é investigar melhor o papel da PKM2 no metabolismo e na função dos neutrófilos, realizando análises metabolômicas e lipidômicas. Ainda, investigaremos o papel da PKM2 no fluxo da via da pentose fosfato (PPP) e no sistema antioxidante (glutationa) em neutrófilos. Para atingir esses objetivos, escrevemos um estudo colaborativo com o Prof. Luke A.J. O'Neill, do Trinity College Dublin, na Irlanda, especialista na área de imunometabolismo e reprogramação metabólica imune, e estamos solicitando o programa de bolsas BEPE por 12 meses para desenvolver esse projeto em seu laboratório.