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Type: Tese
Title: Implicação da GTPase Rap2a na imunidade inata: expressão, ativação e seu papel em macrófagos ativados por receptores do tipo Toll (TLRs)
Authors: Brener Cunha Carvalho
First Advisor: Aristóbolo Mendes da Silva
Abstract: Uma das funções essenciais do sistema imune inato é o reconhecimento de patógenos, realizado por receptores de reconhecimento padrão (PRRs) presente em diversas células como macrófagos e neutrófilos. Os PRRs mais estudados são os receptores do tipo toll (TLRs). A sinalização celular disparada por TLRs leva à ativação de vários fatores de transcrição, que por sua vez regulam diversos genes relacionados à resposta inflamatória. Um fator de transcrição central nesse contexto é o NF-κB, cuja ativação precisa ser devidamente modulada, pois a sua desregulação desempenha um papel fundamental em diversas patologias. São poucos os estudos que relacionam Ras GTPases, proteínas envolvidas principalmente na migração e proliferação celular, às vias de TLRs e à ativação de NF-кB. Entretanto, já foi demonstrado que Rap1 é uma GTPase ativada na via de TLR4 e que a ativação de NF-кB é atenuada em macrófagos com perda de função de Rap1. As proteínas Rap1 e Rap2 possuem uma alta similaridade e embora já tenha sido demonstrado o envolvimento de Rap1 na ativação de NF-кB mediada por TLRs, não existem dados sobre as proteínas Rap2 no mesmo contexto. Ainda, abordagens bioquímicas já haviam demonstrado que Rap2a é ativado por RasGEF1b, um gene induzido por agonistas de TLRs. Portanto, o objetivo principal do presente trabalho foi investigar o envolvimento de Rap2a na resposta imune inata mediada por receptores do tipo Toll (TLRs). Primeiramente, determinamos por RT-qPCR que os níveis do mRNA de Rap2a são reduzidos em resposta à estimulação com agonistas de TLRs em macrófagos murinos imortalizados (RAW264.7) e macrófagos murinos de medula óssea (BMDMs) . Por ensaios de Western Blot, verificamos que a expressão proteica de Rap2a também é alterada em células RAW264.7 após estímulos com agonistas de TLRs. De forma intrigante, observamos que não há correlação direta entre o perfil de expressão do mRNA e da proteína de Rap2a após os tratamentos com agonistas de TLRs. Ademais, demonstramos por ensaios de pull-down que Rap2a é ativado após estímulos com LPS em células RAW264.7 e BMDMs. Ainda, demonstramos em BMDMs desprovidos de RasGEF1b que a ativação de Rap2a é reduzida em comparação às células selvagens. Os resultados sugeriram uma implicação de Rap2a em vias disparadas por TLRs. Assim, realizamos experimentos a fim de obter dados funcionais para Rap2a nesse contexto. Inicialmente, realizamos transfecções com siRNA para o silenciamento de Rap2a em macrófagos RAW264.7. A partir de ensaios de gene repórter, observamos que a ativação de NF-кB após estímulos com LPS é xvi reduzida nas células RAW264.7 transfectadas com siRNA-Rap2a quando comparadas às transfectadas com siRNA-controle. Ademais, análises por RT-qPCR e ELISA mostraram que há diminuição na produção de CXCL1 e IL-6 nos macrófagos murinos transfectados com siRNA-Rap2a. Ainda, avaliamos o efeito da superexpressão de Rap2a sobre a ativação de NF-κB induzida por diversas moléculas como agonistas de TLRs e proteínas a jusante da via de sinalização iniciada nos TLRs. De maneira interessante, os resultados mostraram que a superexpressão de Rap2a também reduz a ativação de NF-кB induzida por essas moléculas, exceto pelo agonista de TLR3. Em conjunto, nossos resultados demonstram de maneira inédita que Rap2a é uma GTPase implicada na resposta imune inata em vias desencadeadas por TLRs em macrófagos.
Abstract: Pathogen recognition is one of the essential functions of the innate immune system, performed by pattern recognition receptors (PRRs) in several cells, such as macrophages and neutrophils. The most studied PRRs are Toll-like receptors (TLRs). The cellular signaling triggered by TLRs leads to the activation of several transcription factors, which in turn regulate several genes related to the inflammatory response. The cellular signaling triggered by TLRs leads to the activation of several transcription factors, which in turn regulate several genes related to the inflammatory response. An important transcription factor in this context is NF-κB, which activation needs to be properly modulated, since its deregulation plays a fundamental role in several pathologies. There are few studies that relate Ras GTPases, proteins involved mainly in cell migration and proliferation, to TLR pathways and NF-κB activation. However, it has been demonstrated that Rap1 is a GTPase activated in the TLR4 pathway and that NF-κB activation is attenuated in macrophages with loss of Rap1 function. Rap1 and Rap2 proteins have a high similarity and although the involvement of Rap1 in TLR-mediated NF-κB activation has already been demonstrated, there are no data on Rap2 proteins in the same context. Furthermore, biochemical approaches have already shown that Rap2a is activated by RasGEF1b, a gene induced by TLR agonists. Thus, the main objective of the present study was to investigate the involvement of Rap2a in innate immune response mediated by Toll-like receptors (TLRs). First, we determined by RT-qPCR that Rap2a mRNA levels are altered in response to stimulation with TLR agonists in immortalized murine macrophages (RAW264.7) and murine bone marrow macrophages (BMDMs). By using western blot assays, we have found that the protein expression of Rap2a is also altered in RAW264.7 cells after stimulation with TLRs agonists. In an intriguing way, we observed that there is no direct correlation between the expression profile of the mRNA and the Rap2a protein after the TLRs agonists treatments. Next, we demonstrated by pull-down assays that Rap2a is activated after stimulation with LPS in RAW264.7 cells and BMDMs. Furthermore, we obtained results from BMDMs devoid of RasGEF1b, in which the activation of Rap2a is reduced compared to wild-type cells. The results described above suggest the implication of Rap2a in TLR triggered pathways. Thus, we performed experiments to obtain functional data for Rap2a in this context. Initially, we performed siRNA transfections in order to silence Rap2a in RAW264.7 macrophages. By reporter gene assays, we observed that xviii NF-кB activation is reduced in RAW264.7 cells transfected with siRNA-Rap2a when compared to those transfected with siRNA-control. In addition, RT-qPCR and ELISA analyzes showed that there is a decrease in CXCL1 and IL-6 production in murine macrophages transfected with siRNA-Rap2a. Furthermore, we evaluated the effect of Rap2a overexpression on the activation of NF-κB induced by several molecules such as agonists of TLRs and proteins downstream of the signaling pathway initiated in TLRs. Interestingly, the results show that when overexpressed, Rap2a also reduces the NF-κB activation induced by these molecules, except for the TLR3 agonist. Taken together, our results demonstrate that Rap2a is a GTPase implicated in the innate immune system in pathways triggered by TLRs in macrophages.
Subject: Sistema imunitário
Noxas
Receptores de reconhecimento depadrão
Receptores Toll-like
GTP fosfo-hidrolases
Macrófagos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/35355
Issue Date: 27-Sep-2018
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