Envolvimento da ribonuclease humana Dis3L1 em processos de controlo de qualidade da expressão génica

• Author(s): Cruz, David
• Date: 2011
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.18/2275
• Origin: Repositório Científico do Instituto Nacional de Saúde
• Subject(s): Genética Funcional e Estrutural; Biolopia Celular; Expressão Génica; RNA Mensageiro
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Loison, Luísa Romão; Dias, Deodália Maria Antunes
• Contributor(s): Repositório Científico do Instituto Nacional de Saúde

Description

Dissertação de mestrado em Biologia (Biologia Humana e Ambiente) apresentada à Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 2011

[PT] A expressão génica nos eucariotas envolve um número de etapas interligadas desde a transcrição do material genético até à tradução em proteína, sendo os RNAs mensageiros (mRNAs) os intermediários chave ao longo deste processo. Embora a complexidade da expressão génica dos eucariotas permita um controlo da produção proteica a vários níveis, também torna este processo vulnerável a erros. As células eucariotas desenvolveram mecanismos elaborados de controlo de qualidade do mRNA que asseguram a fidelidade da expressão génica através da detecção e degradação de transcritos anómalos. Como exemplo destes mecanismos de controlo de qualidade temos: o NMD (Nonsense-mediated mRNA Decay), que reconhece e elimina mRNAs que contenham codões prematuros de terminação da tradução, e o NSD (Nonstop mRNA Decay) que elimina mRNAs que não possuem codões de terminação em fase na grelha de leitura. O exossoma é um complexo proteico evolutivamente conservado que possui actividade ribonucleolítica e que se encontra presente tanto no núcleo como no citoplasma das células eucariotas. Uma das várias funções do exossoma é participar na degradação de mRNAs anómalos portadores de mutações nonsense ou de mutações nonstop. Como consequência da recente identificação de uma nova ribonuclease, a hDis3L1, como parte integrante do exossoma, este trabalho teve como objectivo avaliar o envolvimento desta subunidade do exossoma humano na degradação inerente ao NMD e ao NSD. Para tal, usaram-se variantes do gene da β-globina humana: um gene portador de mutação nonsense e sensível ao mecanismo de NMD (β39, com uma mutação nonsense no codão 39), um gene sem qualquer codão de terminação em fase (βnonstop) e o correspondente gene normal (βn), como genes modelo. Estes genes clonados em vectores de expressão foram usados para transfectar transitoriamente células HeLa em cultura. Simultaneamente, foram realizados testes de RNA interference (RNAi) através da transfecção de small interference RNAs (siRNAs) específicos para o transcrito que codifica hDis3L1 e, como controlo, siRNAs para um transcrito não específico (luciferase). Nestas condições de inibição da expressão da hDis3L1 ou em condições normais, as células em cultura foram colhidas para extracção do RNA total. O nível de mRNA das globinas foi quantificado por RT-qPCR (quantitative reverse transcription polymerase chain reaction), enquanto que o nível de inibição da expressão de cada transcrito sujeito a RNAi foi avaliado por RT-PCR (semi-quantitative reverse transcription polymerase chain reaction). Em condições de baixa expressão de hDis3L1 na célula, pretendeu-se verificar se os transcritos β39 e βnonstop aumentam de expressão, o que indicaria que o mecanismo de NMD e/ou o mecanismo de NSD ficariam inibidos, sugerindo que a ribonuclease hDis3L1 estaria envolvida no processo de degradação de transcritos com mutações nonsense ou non-stop, respectivamente. De facto, os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a hDis3L1 participa no mecanismo de NMD, uma vez que se verificou um aumento dos níveis de transcritos nonsense aquando da inibição da hDis3L1. Por outro lado, sugerem também que a hDis3L1 não participa no mecanismo de NSD, uma vez que não se verificaram alterações nos níveis dos transcritos nonstop em condições de inibição desta subunidade do exossoma. Estes resultados contribuem assim para melhor compreender estes processos de degradação envolvidos no controlo de qualidade da expressão génica e podem contribuir para um possível desenvolvimento de ferramentas específicas para a manipulação do processo de NMD, o qual pode levar ao estabelecimento de terapias específicas direccionadas a patologias, como cancro e muitas doenças genéticas, associadas a este tipo de mutações nonsense.

[ENG] Título: Envolvimento da ribonuclease humana Dis3L1 em processos de controlo de qualidade da expressão génica Autor: Cruz, David João Clara da, 1986 Loison, Luísa Romão, 1963- Dias, Deodália Maria Antunes, 1952- Orientador: Loison, Luísa Romão, 1963- Dias, Deodália Maria Antunes, 1952- Palavras-chave: Biolopia celular Expressão génica RNA mensageiro Teses de mestrado - 2011 Data: 2011 Resumo: A expressão génica nos eucariotas envolve um número de etapas interligadas desde a transcrição do material genético até à tradução em proteína, sendo os RNAs mensageiros (mRNAs) os intermediários chave ao longo deste processo. Embora a complexidade da expressão génica dos eucariotas permita um controlo da produção proteica a vários níveis, também torna este processo vulnerável a erros. As células eucariotas desenvolveram mecanismos elaborados de controlo de qualidade do mRNA que asseguram a fidelidade da expressão génica através da detecção e degradação de transcritos anómalos. Como exemplo destes mecanismos de controlo de qualidade temos: o NMD (Nonsense-mediated mRNA Decay), que reconhece e elimina mRNAs que contenham codões prematuros de terminação da tradução, e o NSD (Nonstop mRNA Decay) que elimina mRNAs que não possuem codões de terminação em fase na grelha de leitura. O exossoma é um complexo proteico evolutivamente conservado que possui actividade ribonucleolítica e que se encontra presente tanto no núcleo como no citoplasma das células eucariotas. Uma das várias funções do exossoma é participar na degradação de mRNAs anómalos portadores de mutações nonsense ou de mutações nonstop. Como consequência da recente identificação de uma nova ribonuclease, a hDis3L1, como parte integrante do exossoma, este trabalho teve como objectivo avaliar o envolvimento desta subunidade do exossoma humano na degradação inerente ao NMD e ao NSD. Para tal, usaram-se variantes do gene da β-globina humana: um gene portador de mutação nonsense e sensível ao mecanismo de NMD (β39, com uma mutação nonsense no codão 39), um gene sem qualquer codão de terminação em fase (βnonstop) e o correspondente gene normal (βn), como genes modelo. Estes genes clonados em vectores de expressão foram usados para transfectar transitoriamente células HeLa em cultura. Simultaneamente, foram realizados testes de RNA interference (RNAi) através da transfecção de small interference RNAs (siRNAs) específicos para o transcrito que codifica hDis3L1 e, como controlo, siRNAs para um transcrito não específico (luciferase). Nestas condições de inibição da expressão da hDis3L1 ou em condições normais, as células em cultura foram colhidas para extracção do RNA total. O nível de mRNA das globinas foi quantificado por RT-qPCR (quantitative reverse transcription polymerase chain reaction), enquanto que o nível de inibição da expressão de cada transcrito sujeito a RNAi foi avaliado por RT-PCR (semi-quantitative reverse transcription polymerase chain reaction). Em condições de baixa expressão de hDis3L1 na célula, pretendeu-se verificar se os transcritos β39 e βnonstop aumentam de expressão, o que indicaria que o mecanismo de NMD e/ou o mecanismo de NSD ficariam inibidos, sugerindo que a ribonuclease hDis3L1 estaria envolvida no processo de degradação de transcritos com mutações nonsense ou non-stop, respectivamente. De facto, os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a hDis3L1 participa no mecanismo de NMD, uma vez que se verificou um aumento dos níveis de transcritos nonsense aquando da inibição da hDis3L1. Por outro lado, sugerem também que a hDis3L1 não participa no mecanismo de NSD, uma vez que não se verificaram alterações nos níveis dos transcritos nonstop em condições de inibição desta subunidade do exossoma. Estes resultados contribuem assim para melhor compreender estes processos de degradação envolvidos no controlo de qualidade da expressão génica e podem contribuir para um possível desenvolvimento de ferramentas específicas para a manipulação do processo de NMD, o qual pode levar ao estabelecimento de terapias específicas direccionadas a patologias, como cancro e muitas doenças genéticas, associadas a este tipo de mutações nonsense.