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http://hdl.handle.net/11422/28930
| Type: | Dissertação |
| Title: | Estudo do estresse com metilglioxal nas interações TDP-43 - SOD1 em célula H4 como modelo para a esclerose lateral amiotrófica |
| Author(s)/Inventor(s): | Ribeiro, Gabriela Delaqua |
| Advisor: | Eleutherio, Elis Cristina Araujo |
| Abstract: | A esclerose lateral amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa causada pela perda de neurônios motores. A proteopatia é uma marca patológica da doença. Em cerca de 97% dos casos de ELA observa-se agregados de TDP-43 no citoplasma de neurônios motores que apresentam neurodegeneração. Além disso, a SOD1 mal-enovelada é encontrada nos neurônios de pacientes tanto em casos esporádicos quanto familiais da doença. A TDP-43 é uma proteína associada com a regulação da transcrição, tradução e processamento do RNA, se localizando predominantemente no núcleo, enquanto a SOD1 é uma enzima antioxidante encontrada no citoplasma, núcleo e no espaço intermembranar das mitocôndrias. Trabalhos anteriores do grupo demonstraram que a SOD1 glicada levou ao aumento da fosforilação da TDP-43, considerado um biomarcador para a doença. Além disso, segundo a literatura, há uma possível relação entre calcineurina, fosfatase responsável pela desfosforilação da TDP-43, e a SOD1. Em vista disso, o objetivo do trabalho foi avaliar se a TDP43 poderia interagir com a SOD1, e o efeito do metilglioxal (MGO) e da mutação SOD1G93A, encontrada em pacientes com ELA, nesta interação. Células de neuroglioma (H4) foram usadas como modelo. O tratamento com MGO causou a queda da viabilidade celular, reduziu a atividade SOD1 e os níveis de fosfo-TDP43. Células expressando SOD1G93A mostraram menores níveis de atividade SOD1 e de fosfo-TDP43 que a SOD1WT na condição controle sem MGO. A interação TDP-43-SOD1 foi observada usando o sistema BiFC (bimolecular fluorescence complementation), por meio da restauração da proteína Vênus e emissão de fluorescência durante a interação física das proteínas. De acordo com os resultados, tanto a SOD1WT quanto a mutante G93A interagem com TDP-43. Essa interação ocorre em diferentes compartimentos celulares, sendo encontrada uma maior proporção de células com TDP-43 interagindo com SOD1G93A no citoplasma. O MGO não alterou os compartimentos celulares da interação TDP-43 – SOD1WT, gerando somente um aumento das inclusões citoplasmáticas na condição de 0,4mM de MGO. As inclusões observadas não colocalizaram com grânulos de estresse. O tratamento com Ciclosporina A, inibidor da fosfatase Calcineurina, reduziu a proporção de células com inclusões TDP-43-SOD1WT e com interação TDP-43-SOD1G93A no citoplasma. Conclui-se assim que a fosforilação da TDP-43 apresenta uma importante função homeostásica e que o desequílibrio leva à alteração de compartimentos da TDP-43 e a formação de inclusões. A SOD1 desempenha um importante papel nessa manutenção do equilíbrio entre fosforilação e desfosforilação visto o seu papel na atividade da Calcineurina, o que não é observado na mutante G93A, o que torna essas células mais sensíveis a alteração de localização da TDP-43, marcador importante da ELA. |
| Abstract: | Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease characterized by the loss of motor neurons. Proteopathy is a pathological hallmark of the disease. In approximately 97% of ALS cases, aggregates of TDP-43 are observed in the cytoplasm of motor neurons undergoing neurodegeneration. Additionally, misfolded SOD1 is found in the neurons of patients with both sporadic and familial cases of the disease. TDP-43 is a protein associated with the regulation of transcription, translation, and RNA processing, and is predominantly located in the nucleus, while SOD1 is an antioxidant enzyme present in the cytoplasm, nucleus, and intermembrane space of mitochondria. Previous studies from the group have shown that glycated SOD1 leads to increased phosphorylation of TDP-43, considered a disease biomarker. Furthermore, the literature suggests a potential relationship between SOD1 and calcineurin, a phosphatase responsible for the dephosphorylation of TDP-43. In this context, the objective of the study was to evaluate whether TDP-43 could interact with SOD1 and the effect of methylglyoxal (MGO) and the SOD1G93A mutation, found in ALS patients, on this interaction. Neuroglial (H4) cells were used as a model. The MGO treatment resulted in decreased cell viability, reduced SOD1 activity, and lowered phospho-TDP-43 levels. Cells expressing SOD1G93A showed lower levels of SOD1 activity and phospho-TDP-43 compared to those expressing SOD1WT under control conditions without MGO. The TDP-43–SOD1 interaction was observed using the BiFC (bimolecular fluorescence complementation) system, evidenced by the reconstitution of the Venus protein and fluorescence emission during the physical interaction of the proteins. According to the results, both SOD1WT and the G93A mutant interact with TDP-43. This interaction occurs in various cellular compartments, with a higher proportion of cells exhibiting TDP-43 interacting with SOD1G93A in the cytoplasm. MGO did not alter the cellular compartments of the TDP-43–SOD1WT interaction, only leading to an increase in cytoplasmic inclusions at the 0.4 mM MGO concentration. The observed inclusions did not colocalize with stress granules. Treatment with Cyclosporin A, an inhibitor of the phosphatase calcineurin, reduced the proportion of cells with TDP-43–SOD1WT inclusions and those with TDP-43–SOD1G93A interaction in the cytoplasm. In conclusion, TDP-43 phosphorylation plays an important homeostatic role, and its imbalance leads to altered compartmentalization of TDP-43 and inclusion formation. SOD1 is crucial in maintaining the balance between phosphorylation and dephosphorylation due to its influence on calcineurin activity. This effect is not observed in the G93A mutant, which makes these cells more sensitive to changes in TDP-43 localization, an important marker of ALS. |
| Keywords: | Esclerose Lateral Amiotrófica Metilglioxal Calcineurina DNA |
| Subject CNPq: | 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: | 2025 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | RIBEIRO, Gabriela Delaqua. Estudo do estresse com metilglioxal nas interações TDP-43 - SOD1 em célula H4 como modelo para a esclerose lateral amiotrófica. 2025. 92 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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