Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/28063

Type: Dissertação
Title: Mecanismos moleculares de regulação da homeostase de cobre em S. cerevisiae: papel das proteínas de detoxificação
Author(s)/Inventor(s): Costa, Luiza Duarte Rodrigues da
Advisor: Pereira, Marcos Dias
Abstract: A homeostase de cobre (Cu) é vital para a saúde celular, envolvendo uma complexa rede de proteínas que regulam o transporte e a detoxificação deste metal. Entre as principais proteínas estão os transportadores Ctr1 e Fet4, as metalotioneínas Cup1 e Crs5, proteínas tamponadoras de Cu como Sod1 e os fatores de transcrição Ace1 e Mac1, que controlam a expressão de genes em resposta (detoxificação e importação de Cu) a alta e baixa concentração de Cu, respectivamente. A disfunção na homeostase do Cu pode levar ao acúmulo deste metal, resultando na produção de espécies reativas de oxigênio e estresse oxidativo e perda da viabilidade celular. Investigar a resposta celular a concentrações elevadas de Cu é fundamental para entender as adaptações celulares ao estresse induzido por esse metal. Este estudo visa investigar o papel de diferentes proteínas envolvidas na homeostase do Cu nas cepas de Saccharomyces cerevisiae BY4741 e suas isogênicas ace1Δ, crs5Δ e sod1Δ expostas a altas concentrações de Cu. Os resultados mostraram que a sobrevivência celular da cepa BY4741 foi reduzida em resposta ao estresse com CuSO4, enquanto a cepa ace1Δ apresentou maior sensibilidade ao Cu, com queda de viabilidade a partir de 2,5 mM. As cepas crs5Δ e sod1Δ mostraram maior resistência em concentrações de Cu elevadas. A análise dos metais intracelulares revelou variações significativas nas cepas selvagem e ace1Δ, refletindo o impacto do Cu na homeostase de outros metais. A determinação dos níveis de metalotioneínas indicou que a cepa ace1Δ não conseguiu regular adequadamente a síntese dessas proteínas, evidenciando a importância do fator de transcrição Ace1. Tanto a cepa selvagem quanto a ace1Δ mostraram redução de tióis totais após 15 minutos de exposição ao Cu, enquanto a crs5Δ demonstrou aumento dos níveis de tióis após 60 min de estresse com Cu. A oxidação intracelular aumentou em todas as cepas testadas. A expressão de CTR1 diminuiu após a exposição ao Cu nas cepas BY4741 e ace1Δ, enquanto a expressão de CUP1 mostrou aumento transitório em sua expressão na BY4741. Na cepa ace1Δ não foi detectada a expressão de CUP1. A pesquisa enfatiza o papel crítico do fator de transcrição Ace1 e das metalotioneínas na resposta de S. cerevisiae ao excesso de Cu, sugerindo que a modulação da homeostase de Cu é essencial para a sobrevivência celular sob estresse.
Abstract: Copper (Cu) homeostasis is vital for cellular health, involving a complex network of proteins that regulate the transport and detoxification of this metal. Key proteins include the transporters Ctr1 and Fet4, the metallothioneins Cup1 and Crs5, Cu-buffering proteins such as Sod1, and the transcription factors Ace1 and Mac1, which control the expression of genes in response (Cu detoxification and import) to high and low Cu concentrations, respectively. Dysfunction in Cu homeostasis can lead to the accumulation of this metal, resulting in the production of reactive oxygen species, oxidative stress, and loss of cell viability. Investigating the cellular response to high Cu concentrations is essential to understanding cellular adaptations to metal-induced stress. This study aims to investigate the role of different proteins involved in Cu homeostasis in Saccharomyces cerevisiae BY4741 and its isogenic ace1Δ, crs5Δ, and sod1Δ strains exposed to high Cu concentrations. The results showed that BY4741 cell survival was reduced in response to CuSO₄-induced stress, while the ace1Δ strain exhibited greater Cu sensitivity, with a decline in viability starting at 2.5 mM. The crs5Δ and sod1Δ strains displayed increased resistance at high Cu concentrations. Intracellular metal analysis revealed significant variations in wild-type and ace1Δ strains, reflecting the impact of Cu on the homeostasis of other metals. The determination of metallothionein levels indicated that the ace1Δ strain failed to properly regulate the synthesis of these proteins, highlighting the importance of the Ace1 transcription factor. Both the wild-type and ace1Δ strains showed a reduction in total thiols after 15 minutes of Cu exposure, whereas the crs5Δ strain exhibited increased thiol levels after 60 minutes of Cu stress. Intracellular oxidation increased in all tested strains. CTR1 expression decreased after Cu exposure in BY4741 and ace1Δ strains, while CUP1 expression showed a transient increase in BY4741. In the ace1Δ strain, CUP1 expression was not detected. This research emphasizes the critical role of the Ace1 transcription factor and metallothioneins in the response of S. cerevisiae to Cu excess, suggesting that the modulation of Cu homeostasis is essential for cell survival under stress conditions.
Keywords: Homeostase
Cobre
Estresse oxidativo
Saccharomyces cerevisiae
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Bioquímica
Production unit: Instituto de Química
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 26-Mar-2025
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: COSTA, Luiza Duarte Rodrigues da. Mecanismos moleculares de regulação da homeostase de cobre em S. cerevisiae: papel das proteínas de detoxificação. 2025. 111 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025.
Appears in Collections:Bioquímica

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