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Type: Tese de Doutorado
Title: Caracterização do perfil protéico e da atividade mitocondrial de Trypanosoma cruzi sob o estresse de radiação gama
Authors: Helaine Graziele Santos Vieira
First Advisor: Gloria Regina Franco
First Co-advisor: Carlos Renato Machado
First Referee: Ronaldo Alves Pinto Nagem
Second Referee: Fabiana Simao Machado
Third Referee: Wanderson Duarte Da Rocha
metadata.dc.contributor.referee4: Patricia Cuervo Escobar
Abstract: O Trypanosoma cruzi e considerado um dos eucariotos mais resistentes a Radiação ionizante, suportando doses sub-letais de ate 1,0 kGy. A radiação ionizante do tipo gama promove a quebra das fitas simples e duplas do DNA, além de gerar espécies reativas de oxigênio (ROS). Apos a irradiação, os parasitos cessam o seu crescimento por ate 96 horas, retomando-o em seguida e atingindo a fase estacionaria em ate 240 horas apos irradiação. O padrão de bandas cromossomais, que são extensamente fragmentadas pela radiação, e restabelecido cerca de 48 horas apos o estresse. Para tolerar tais danos, e necessário um eficiente aparato de reconhecimento e reparo de lesões. Neste trabalho, investigamos a radioresistencia em T.cruzi, mediante a análise do seu perfil de expressão protéica e da sua atividade mitocondrial em diferentes tempos apos uma dose de 500 Gy de radiação gama. Utilizando a metodologia 2D-DIGE, foram encontrados 543 spots protéicos diferencialmente expressos apos a exposição do T. cruzi a radiação. A partir destes spots, 53 proteínas foram identificadas por espectrometria de massas (MS/MS) e classificadas de acordo com sua função biológica. Analisando a anotação funcional das 53 proteínas, observamos uma tendência para a superexpressão de proteínas com peso molecular abaixo do predito. Esta tendência indica a possível existência de modificações pos-traducionais e/ou de mecanismos de processamento das proteínas identificadas, que geraria polipeptídios mais curtos do que o predito em resposta a radiação gama. Outras tendências observadas em nossas analises de proteômica incluem alterações nos seguintes processos biológicos: regulação positiva do processo de síntese de proteínas, repressão de proteínas envolvidas no processo de enovelamento (exceto pela indução de duas chaperonas do retículo endoplasmático), repressão das vias de geração de ATP por fosforilação oxidativa, da glicolise, e do metabolismo de aminoácidos. Nossos resultados também indicam que a síntese protéica de#novo e essencial para a recuperação do T. cruzi apos o estresse por exposição a radiação gama, pois o tratamento com inibidores de tradução interfere drasticamente no retorno ao crescimento dos parasitos irradiados. Ao avaliarmos a atividade mitocondrial de T. cruzi, xvi! verificamos que parasitos irradiados produzem mais ATP do que parasitos não irradiados, alem de consumirem mais O2. Adicionalmente, a análise da expressão gênica de T. cruzi irradiado por qRT-PCR mostrou que os genes do maxicírculo mitocondrial foram induzidos apos a irradiação. Ambos os resultados indicam uma maior atividade da mitocôndria apos o estresse. Entretanto, observamos uma menor produção de H2O2 nos parasitos irradiados, indicando assim a existência de um mecanismo eficiente de eliminação de radicais livres. O presente estudo revela a resposta peculiar de T. cruzi a radiação ionizante e suscita questionamentos pertinentes sobre como este organismo e capaz de modificar seu perfil de expressão protéica e sua atividade mitocondrial para possibilitar a sobrevivência em condições tão adversas.
Abstract: The Trypanosoma cruzi is considered as one of the eukaryotes most resistant to ionizing radiation, enduring sub-lethal doses of up to 1.0 kGy. The ionizing radiation by gamma rays promotes double-strand and single-strand breaks on the DNA and, additionally, generates reactive oxygen species (ROS). After irradiation the parasites cease growing for as long as 96 hours, further resuming growth and reaching the stationary phase no later than 240 hours after irradiation. The pattern of chromosomal bands which are extremely fragmented by radiation exposure is restored approximately 48 hours after the stress. To enable the parasite to tolerate such damage condition, an efficient apparatus to recognize and repair lesions is necessary. In the present work we investigate T. cruzi radioresistance by analyzing its protein expression patterns and mitochondrial activity in different time points after a dose of 500 Gy of gamma rays. Using the 2DTDIGE methodology, 543 spots were identified as significantly differentially expressed after T. cruzi exposure to radiation. From these 543 spots, 53 different proteins were identified by mass spectrometry (MS/MS) and classified according to biological function. When the functional annotation of these 53 proteins was analyzed, a tendency of overexpression of proteins with molecular weight lower than predicted was observed. This tendency suggests the presence of post-translational modifications and/or processing mechanisms acting upon the identified proteins, leading to the emergence of peptides which are shorter than predicted in response to gamma radiation exposure. Other tendencies observed on proteomic analysis include alterations on the following biological processes: positive regulation of the protein synthesis process, repression of proteins involved with folding processes (except for two endoplasmic reticulum chaperones, which are induced), repression of ATP generation through oxidative phosphorylation, of glycolysis, and of the amino acids metabolism. Our results also indicate that the de novo protein synthesis is essential for T. cruzi recovery from gamma radiation exposure, since the treatment with translation inhibitors drastically interferes with the growth resumption on irradiated parasites. When the mitochondrial activity of T. cruzi xviii was evaluated, we verified that irradiated parasites generate higher levels of ATP than their non-irradiated counterparts, with an associated higher O2 consumption by the former. Additionally, the gene expression analysis of irradiated T. cruzi using qRT-PCR showed that genes from the mitochondrial maxicircle were induced after radiation exposure. Both of these results point to a higher mitochondrial activity after irradiation-caused stress. Nevertheless, we have also observed a lower H2O2 production by irradiated parasites, thus indicating the existence of an efficient mechanism for free radicals clearance in the organism. The present study unravels the peculiar response of T. cruzi to ionizing radiation and evokes questions about the manner in which this organism is capable of performing drastic changes on its protein expression profile and mitochondrial activity to enable its survival in such adverse conditions.
Subject: Tripanossoma cruzi
Bioquímica
Raios gama
Proteômica
Mitocondria
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WMV6A
Issue Date: 16-May-2014
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