Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/72585
Type: Tese
Title: Caracterização da proteína RBP42 do parasito Trypanosoma cruzi em condições normais e de estresse celular induzido pela radiação gama
Authors: Daniela de Laet Souza
First Advisor: Glória Regina Franco
First Co-advisor: Daniela Ferreira Chame
First Referee: Luciana de Oliveira Andrade
Second Referee: Mariana Torquato Quezado de Magalhães
Third Referee: João Luís Reis Cunha
metadata.dc.contributor.referee4: Andréa Rodrigues Ávila
Abstract: Proteínas ligantes de RNA (RBPs) são elementos essenciais para a regulação da expressão gênica, especialmente nos tripanosomatídeos nos quais esse controle acontece majoritariamente por mecanismos pós-transcricionais. Nesse trabalho, caracterizamos a Proteína ligante de RNA 42 do Trypanosoma cruzi da cepa CL Brener (TcRBP42), que segue sendo a cepa de referência para a espécie. Essa proteína foi estudada nas condições normais de cultivo e no contexto do estresse celular induzido pela exposição a 1000 Gy de radiação gama. Esse organismo é extremamente resistente a esse tipo de radiação ionizante, empregando mecanismos ainda pouco conhecidos, mas que podem envolver RBPs. Nesse sentido, a análise do transcriptoma de epimastigotas irradiadas revelou aumentos na expressão dos transcritos de TcRBP42 em resposta à radiação gama. Nesse trabalho, a caracterização funcional dessa proteína foi iniciada pela análise computacional de sua estrutura. Na versão mais recente do genoma do CL Brener, essa proteína é codificada por um gene de cópia única contendo dois alelos. Além disso, TcRBP42 possui dois domínios conservados, NTF2-like e RRM, interligados por uma longa região central intrinsecamente desordenada. Essa organização modular é compartilhada com outros ortólogos de RBP42. Para os estudos in vitro foram geradas linhagens de epimastigotas Superexpressoras e Nocautes de TcRBP42. Enquanto a superexpressão foi bem tolerada pelo T. cruzi, o nocaute desse gene causou o aparecimento de epimastigotas de corpo arredondado, flagelo encurtado e mobilidade reduzida. Defeitos moderados na proliferação foram observados apenas nas fases mais tardias do crescimento em cultura. Esse resultado contrasta com o observado no Trypanosoma brucei, para o qual o nocaute de RBP42 é letal. Quanto a localização de TcRBP42, esta foi determinada pela detecção de uma cópia marcada com uma tag de histidina. Nas condições normais de cultivo, essa proteína se distribui por todo o citoplasma das epimastigotas. Em contraste, o tratamento com radiação gama leva a relocalização parcial dessa proteína para o núcleo dos parasitos. Isso sugere a importância de TcRBP42 para uma resposta ao estresse baseada no controle traducional pela compartimentalização de transcritos. No que se refere a proliferação das epimastigotas, a irradiação não gerou diferenças significativas no crescimento de nenhuma das linhagens avaliadas (Wild type, GFP, Superexpressor e Nocaute). Experimentos de PCR em tempo real também foram realizados para a condição normal e irradiada utilizando-se como alvos transcritos do metabolismo energético identificados previamente como alvos da RBP42 do T. brucei. Nossos resultados sugerem que TcRBP42 contribui para a estabilização de seus transcritos alvos apenas na condição normal de cultivo. Os estudos da expressão gênica no estresse por radiação gama também expuseram pela primeira vez na literatura uma possível conexão entre o metabolismo da prolina e os mecanismos de radiorresistência do T. cruzi. Esse aminoácido também foi ligado à resistência desse organismo ao estresse oxidativo e nutricional. Em suma, esse trabalho foi o primeiro a gerar e caracterizar epimastigotas Nocautes para TcRBP42, expandindo assim a literatura disponível para as RBPs do T. cruzi.
Abstract: RNA-binding proteins (RBPs) are essential factors for gene expression regulation in trypanosomatids, which occurs mostly at the post-transcriptional level. In this work, we studied the RNA-binding protein 42 from the T. cruzi CL Brener reference strain (TcRBP42) by characterizing it under both normal and stress conditions induced by 1000 Gy of gamma radiation. This species can withstand high doses of ionizing radiation by employing largely unknown mechanisms that may involve RBPs. In this sense, a transcriptome analysis of irradiated epimastigotes detected increased mRNA levels for TcRBP42 in response to gamma radiation. We started the functional characterization of this protein by analyzing its structure computationally. In the most recent CL Brener genome, this protein is coded by a single-copy gene with two alleles. Furthermore, this protein contains two conserved domains, NTF2-like and RRM, interconnected by a long and unstructured region. This modular organization is also shared with other RBP42 orthologs. For the in vitro experiments, parasites overexpressing or lacking TcRBP42 gene expression were generated. While the overexpression was well tolerated by T. cruzi, this gene knockout caused the appearance of round-shaped epimastigotes with a shortened flagellum and reduced mobility. Mild proliferation defects were only observed in late culture growth. The knockout parasite's viability contrasts with the lethal phenotype observed in Trypanosoma brucei. Concerning protein localization, it was determined by detecting a TcRBP42 His-tagged version inserted into epimastigotes overexpressing this gene. At normal conditions, TcRBP42 was found distributed throughout the whole parasite's cytoplasm. However, exposure to gamma radiation produced a partial relocalization of this protein to the nucleus. It suggests the importance of TcRBP42 for a stress response based on the translation control exerted by transcript compartmentalization. Regarding epimastigotes proliferation, gamma irradiation did not produce significant differences in the growth of the assayed parasite lines (Wild type, GFP, Overexpressor and Knockout). Real-time PCR experiments were carried out to evaluate the expression of energy metabolism transcripts bound by the T. brucei RBP42. Our results suggest TcRBP42 contributes to target transcript stabilization only under normal conditions. Studying gene expression after gamma radiation exposure also exposed for the first time a possible connection between the proline metabolism and the radioresistance of T. cruzi. This amino acid has also been linked to the parasite's resistance to nutritional and oxidative stress. In summary, this work was the first to generate and characterize TcRBP42 knockout epimastigotes, thus expanding the literature for the T. cruzi RBPs.
Subject: Bioquímica e Imunologia
Ribonucleoproteínas
Trypanosoma cruzi
Raios gama
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Bioquímica e Imunologia
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/72585
Issue Date: 22-Aug-2023
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