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Arginilação de proteínas na esclerose lateral amiotrófica (ELA): uma ligação entre ATE1 e TDP-43

Processo: 22/15734-9
Modalidade de apoio:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
Vigência (Início): 10 de maio de 2023
Vigência (Término): 09 de abril de 2024
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
Pesquisador responsável:Giuseppe Palmisano
Beneficiário:Janaína Macedo da Silva
Supervisor: Albert Lee
Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Local de pesquisa: Macquarie University, Austrália  
Vinculado à bolsa:21/00140-3 - Desenvolvimento e otimização de métodos de enriquecimento de proteínas arginiladas em matrizes biológicas complexas, BP.DR
Assunto(s):Espectrometria de massas   Biologia molecular   Proteômica   Esclerose amiotrófica lateral
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:amyotrophic lateral sclerosis | Arginylation | Ate1 | mass spectrometry | molecular biology | Tdp-43 | Proteômica

Resumo

A esclerose lateral amiotrófica (ELA) ocorre devido à degeneração dos neurônios motores superiores e inferiores no córtex cerebral e na medula espinhal. A ELA tem prevalência de 5 em 100.000 indivíduos a cada ano no mundo, sendo a maioria classificada como esporádica, portanto, de causa desconhecida, tornando desafiadora a adoção de estratégias paliativas. As causas da ELA são apenas parcialmente compreendidas; no entanto, sabe-se que alterações em mais de 40 genes e loci estão associadas à progressão da doença, incluindo TDP-43. Cerca de 10% dos diagnosticados têm um padrão de herança mendeliana autossômica dominante. Os 90% restantes são classificados como ELA esporádica, pois não possuem ancestralidade genética para o desenvolvimento da doença. Mutações no TDP-43 podem mostrar alguma ligação entre ALS familiar e esporádica, pois agregados citosólicos são identificados independentemente da gênese da doença. As diferentes mutações já identificadas na proteína estão associadas ao aumento da propensão à agregação, alteração da localização subcelular, aumento da estabilidade e resistência a proteases. Estudos anteriores relataram em agregados citoplasmáticos de pacientes com ELA, a identificação de fragmentos endógenos de TDP-43 gerados naturalmente pela ação de proteases. Esses fragmentos são substratos do ATE1 na via N-degron (via de degradação de proteínas). A comparação entre a meia-vida de TDP-43 com um resíduo N-terminal desestabilizador (substrato ATE1) e uma proteína idêntica com um resíduo N-terminal não desestabilizador mostrou que os fragmentos suscetíveis à arginilação ou arginilados têm uma meia-vida mais curta. Muito encorajadores, os resultados realizados in vitro em células 293T mostraram que os fragmentos Arg-Asp247-TDP43 e Asp247-TDP43 (substrato ATE1) são degradados nos primeiros 5 minutos (~90%). O papel da arginilação na degradação de fragmentos de TDP-43, regeneração nervosa, degradação patológica de fragmentos pró-apoptóticos, modulação da autofagia e homeostase celular encoraja o estudo das funções da arginilação na ELA. O projeto proposto visa identificar e elucidar o papel de ATE1 na estabilidade, localização e interactoma de TDP-43 (tipo selvagem e mutantes) usando células humanas (in vitro) e modelos animais de zebrafish (in vivo). Usaremos estratégias de biologia molecular combinadas com espectrometria de massa quantitativa e análises bioinformáticas para elucidar o papel do ATE1 na ELA. Em particular, a expressão de ATE1 será modulada em linhagens de células humanas com TDP-43 selvagem ou mutante para determinar o interatoma da enzima. Os níveis de ATE1 serão avaliados em ambas as células com diferentes mutações TDP-43 e TDP-43 superexpresso. A arginilação de proteínas também será estudada em modelos de peixe-zebra contendo TDP-43 selvagem e mutante. Este projeto lançará luz sobre a relação entre arginilação e TDP-43. Além disso, pretendemos promover a transferência de conhecimento entre os laboratórios envolvidos e fortalecer a colaboração em pesquisa entre os grupos da Universidade de São Paulo (USP) e da Macquarie University. (AU)

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