Identificação e caracterização funcional dos elementos cis-regulatorios da miostatina

Autor(es)

Carla Vermeulen Carvalho Grade

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2009-03-13

Membros da banca

Lucia Elvira Alvares; Luiz Lehmann Coutinho; Maeli Dal Pai Silva

• Orientador: Lucia Elvira Alvares

Resumo

A proteina Miostatina (tambem conhecida como GDF8) e um membro da superfamilia de crescimento e diferenciacao ß (TGF- ß) e e expressa quase que exclusivamente em musculatura esqueletica, tanto no embriao em desenvolvimento quanto no individuo adulto, onde circula livre pela corrente sanguinea. A Miostatina foi inicialmente identificada em 1997 por MCPHERRON et al. e, desde entao, muitos estudos tem demonstrado seu papel essencial na regulacao do desenvolvimento de musculatura esqueletica de aves e mamiferos. O nocaute genico da Miostatina causa hiperplasia e hipertrofia das fibras musculares, resultando em musculos individuais ate duas vezes maiores do que em animais selvagens. Isso demonstra que a Miostatina e um regulador negativo da deposicao de musculatura esqueletica. A estrutura e a funcao desta proteina sao conservadas em diversas especies, incluindo humanos, onde os niveis de Miostatina circulante no sangue se encontram aumentados durante condicoes de distrofia e na caquexia que acompanha alguns tipos de cancer e a AIDS. Um melhor entendimento dos mecanismos que regem a expressao da Miostatina e essencial para o desenvolvimento de estrategias que possam regular sua atividade durante tais condicoes. No presente trabalho, nos identificamos, com o uso de ferramentas de Bioinformatica, elementos cisregulatorios putativos (promotor e enhancers) que possivelmente regulam a transcricao do gene da Miostatina. Inicialmente foi realizada uma comparacao dos loci do GDF8, incluindo as regioes intergenicas adjacentes, provenientes dos genomas de Humano, Camundongo e Galinha. Essa analise revelou a presenca de diferentes regioes evolutivamente conservadas (RECs) adjacentes a sequencia codificadora desta proteina, sete downstream e uma upstream ao gene. Por terem sido mantidas relativamente conservadas ao longo da evolucao, essas regioes supostamente possuem um papel funcional, possivelmente como elementos cis-regulatorios do gene da Miostatina. Em seguida, com o intuito de entender as funcoes que cada uma dessas regioes possa estar exercendo sobre a regulacao da atividade transcricional do gene da Miostatina, foi realizada uma busca por sitios de ligacao para fatores transcricionais que tenham sido conservados evolutivamente nessas RECs. Muitos sitios conservados foram observados nas sete RECs downstream ao gene da Miostatina, entre eles estao sitios para fatores relacionados ao desenvolvimento de musculatura esqueletica (MyoD, Myogenin, E47, EN1), membros (Pax3, Tbx5) e coracao (Nkx2.5, Pitx2). Juntos, esses dados sugerem uma regulacao modular do gene da Miostatina durante a embriogenese dos vertebrados. A unica REC localizada upstream ao GDF8 representa o promotor minimo putativo deste gene. Essa hipotese e reforcada pela presenca de um sitio de ligacao conservado para a Proteina de Ligacao ao sitio TATA. Com o intuito de validar as hipoteses formuladas com base nas analises de Bioinformatica, no presente trabalho buscamos caracterizar funcionalmente o promotor minimo do gene da Miostatina. Para tanto, a regiao do promotor minimo foi inicialmente clonada em um vetor que nao contem promotor e possui como gene reporter o GFP. Essa construcao de expressao foi entao testada atraves de experimentos de eletroporacao em embrioes de galinha in ovo. A analise dos embrioes eletroporados revelou que a regiao de DNA elegida para as analises funcionais e capaz de dirigir a transcricao do gene reporter, indicando que ela corresponde ao promotor minimo do gene da Miostatina. Alem do sitio TATA, ha, na regiao do promotor, diversos sitios conservados para a ligacao de proteinas envolvidas na via de sinalizacao mediada por cAMP (CREB, ATF, NFY). Esse achado esta de acordo com estudos recentes que demonstram o envolvimento do cAMP na regulacao dos fatores miogenicos Myf5 e MyoD, bem como de Pax3, sugerindo que a atividade do gene da Miostatina tambem possa estar sendo regulada por essa via de sinalizacao. Outras regioes do genoma humano que possuem arquitetura semelhante a observada no promotor da Miostatina foram identificadas, demonstrando que outros genes podem estar sob influencia da mesma via de sinalizacao que regula a atividade do promotor da Miostatina, dentre eles genes envolvidos na miogenese e neurogenese. (AU)

• Processo FAPESP: 06/05375-9 - Identificacao e caracterizacao funcional dos elementos cis-regulatorios da miostatina.
• Beneficiário: Carla Vermeulen Carvalho Grade
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado