Regulação do metabolismo de carboidratos de reserva em Neurospora crassa: respostas a estresses de pH, cálcio e fonte de carbono e ao relógio biológico

Autor(es)

Stela Virgilio

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Araraquara. 2016-10-03.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Instituto de Química. Araraquara
• Data de defesa: 2016-09-20
• Orientador: Maria Célia Bertolini

Resumo

O fungo Neurospora crassa, um organismo modelo em estudos de expressão gênica, metabolismo, fotobiologia e ritmo circadiano, é capaz de responder e se adaptar a diferentes condições de estresse, tais como choque térmico, alterações de pH, limitação de nutrientes, estresse osmótico, entre outras. Além disso, N. crassa tem seu genoma sequenciado e coleções de linhagens mutantes estão disponíveis para a comunidade científica. Uma análise sistemática utilizando linhagens mutantes em genes que codificam fatores de transcrição permitiu a identificação de proteínas envolvidas na regulação do metabolismo do glicogênio neste fungo. Glicogênio, juntamente com trealose, são carboidratos de reserva que funcionam como fonte de carbono e energia. A trealose também pode proteger membranas e proteínas, aumentando a tolerância a condições adversas. Neste trabalho, alguns fatores de transcrição foram funcionalmente caracterizados em relação as suas participações na regulação do metabolismo de glicogênio e trealose. A primeira condição investigada foi a influência do relógio circadiano sob o metabolismo de glicogênio. Observamos que o acúmulo de glicogênio e a expressão dos genes codificadores das enzimas glicogênio sintase (gsn) e glicogênio fosforilase (gpn) foram rítmicos em uma linhagem selvagem do fungo, e dependentes do oscilador FREQUENCY (FRQ), principal componente do relógio de N. crassa. O fator de transcrição VOS-1, o qual é controlado pelo relógio e pode atuar na conexão do relógio ao metabolismo de glicogênio, se liga aos promotores gsn e gpn ritmicamente. Entretanto a expressão dos genes gsn e gpn e o acúmulo de glicogênio se mantiveram rítmicos na linhagem vos-1, sugerindo que além de VOS-1 outros fatores de transcrição poderiam contribuir para a ritmicidade do acúmulo de glicogênio. Sob condições de estresse de pH e cálcio, o fator de transcrição PAC-3 foi investigado. Primeiro, foram caracterizadas as proteínas envolvidas na via de sinalização de pH, usando as linhagens mutantes nos genes pal e pac-3. Os mutantes apresentam alta produção de melanina e incapacidade de crescer em pH alcalino. PAC-3 sofre uma única clivagem proteolítica, se liga aos promotores dos genes pal e regula a expressão de alguns destes genes em meio alcalino. PAC-3 é predominantemente nuclear sob condições alcalinas e é capaz de se ligar à importina-α in vitro. Além disso, os componentes de sinalização de pH mostraram acumular mais glicogênio e trealose sob pH normal e alcalino quando comparado à linhagem selvagem. PAC-3 se liga a alguns genes do metabolismo de glicogênio e trealose, regulando-os. Sob estresse de cálcio, a expressão de pac-3 foi induzida e o metabolismo de carboidratos diferentemente regulado. Finalmente, o fator de transcrição CRE-1 e os cofatores RCO-1 e RCM-1, ortólogos ao complexo Mig1-Tup1-Ssn6 de levedura, respectivamente, foram investigados na regulação do glicogênio sob diferentes fontes de carbono. CRE-1 está envolvido na repressão catabólica e atua como repressor na regulação do glicogênio. CRE-1 se liga in vivo e in vitro aos promotors gsn e gpn, regulando suas expressões. Este fator de transcrição está presente no núcleo e no citoplasma em condições de derepressão e baixa fonte de carbono. RCO-1 e RCM-1 também regulam o acúmulo de glicogênio, a atividade glicogênio sintase e alguns genes do glicogênio, mas não desempenham um papel primordial, enquanto CRE-1 mostrou ser um regulador central. (AU)

• Processo FAPESP: 12/09435-7 - Correlação entre relógio biológico e metabolismo de glicogênio no fungo Neurospora crassa. Análise funcional de proteínas/fatores de transcrição envolvidos nestes processos.
• Beneficiário: Stela Virgilio
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado