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CARACTERIZAÇÃO FUNCIONAL DE DZIP1 EM CÉLULAS DE LINHAGEM HELA E CÉLULAS-TRONCO DERIVADAS DE TECIDO ADIPOSO HUMANO
Shigunov, Patrícia | Fecha del documento:
2013
Autor
Miembros de la junta
Afiliación
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Carlos Chagas. Curitiba, PR, Brasil.
Resumen en portugues
A regulação da expressão gênica em células eucariontes pode ser feita em nível transcricional e pós-transcricional. Em nível pós-transcricional, famílias de proteínas de união ao RNA participam desse processo. Muitos estudos têm apontado a família de proteínas DAZ (Deleted in Azoospermia) como estabilizadora de mRNAs e com um papel central no controle da autorrenovação de células-tronco. DZIP1 (DAZ-interacting protein) é uma proteína capaz de interagir com DAZ em células-tronco embrionárias e germinativas humanas. Em zebrafish, a proteína DZIP1 tem sido descrita como um dos reguladores da via de sinalização Hedgehog (Hh). No entanto, as funções de DZIP1 não foram descritas e há poucos dados sobre os mecanismos em que essa proteína participa. Dessa forma, o presente estudo visa a caracterização funcional de DZIP1 utilizando células HeLa e células-tronco derivadas de tecido adiposo (CTA). O trabalho é dividido em duas grandes partes: (1) Caracterização funcional de DZIP1 em células HeLa e (2) Caracterização de DZIP1 em CTA. Na primeira parte, a localização celular de DZIP1 foi determinada e é predominantemente citoplasmática com um padrão granular. A fim de identificar o tipo desses grânulos, ensaios de co-localização de DZIP1 com DCP1 (p-bodies) foram realizados e resultaram em não co-localização. Ensaio de imunofluorescência em células sob estresse oxidativo mostrou a co-localização de DZIP1 e TIA1 (marcador de grânulos de estresse). Estes resultados sugeriram que DZIP1 é um componente de complexos ribonucleoprotéicos (pelo menos em condições de estresse). Com o objetivo de identificar os mRNAs associados com DZIP1 foram realizadas imunoprecipitações dessa proteína e os mRNAs identificados por hibridação de microarranjos de DNA. As redes gênicas formadas pelos mRNAs alvos de DZIP1 indicam funções envolvendo o controle do ciclo celular e expressão gênica. O silenciamento de DZIP1 resultou em aumento no número de células em ensaio de curva de crescimento. Ensaios de EMSA utilizando sondas de homoribopolímeros sugerem que DZIP1 não interage diretamente com o RNA. A proteína DZIP1 está envolvida na via de sinalização Hh e um bloqueador específico dessa via é a ciclopamina. Observamos que a localização de DZIP1 sofre mudanças após a inibição da via Hh. Ainda, a expressão dos mRNAs associados a DZIP1 foi avaliada por qRT-PCR em células tratadas com ciclopamina e observou-se que a expressão deles aumenta com o tratamento. Porém, quando DZIP1 é silenciado ou superexpresso em células HeLa, o nível de expressão dos mRNAs associados não é afetado de forma significativa. Ainda assim, ensaios de decaimento de RNA com ActD foram realizados e demonstraram que DZIP1 não afeta a vida média dos mRNAs avaliados. Para estudar a associação de DZIP1 aos polissomos, extratos citoplasmáticos foram separados em gradiente de sacarose e a presença de DZIP1 nas frações polissomais foi visualizada por western blot. Na segunda parte deste trabalho, a localização de DZIP1 foi avaliada nas CTA em diferentes condições: normal, sob estresse oxidativo, com a via Hh bloqueada e ativada. DZIP1 apresentou um padrão de expressão granular e principalmente citoplasmático como observado em células HeLa. De maneira geral, os diferentes tratamentos não afetaram a localização de DZIP1. Em conclusão, a proteína DZIP1 participa de um complexo ribonucleoprotéico que transita nos compartimentos núcleo e citoplasma, está associada à maquinaria da tradução e sob estresse oxidativo está presente em grânulos de estresse. Estes resultados sugerem que a função de DZIP1 estaria associada ao transporte de mRNAs entre diferentes compartimentos funcionais, participando do ciclo de vida do mRNA na célula.
Resumen en ingles
Regulation of gene expression in eukaryotic cells occurs both at the transcriptional and post-transcriptional level. At the post-transcriptional level, RNA-binding proteins families participate in this process. Many studies pointed to the DAZ (Deleted in Azoospermia) family as stabilizing mRNAs with a central role in controlling stem cells self-renewal. DZIP1 (DAZ-interacting protein) is a protein able to interact with DAZ in human embryonic and germ stem cells. In zebrafish, DZIP1 has been described as one of the regulators of the hedgehog signaling pathway (Hh). However, DZIP1 molecular function has not been described and there is little information about the mechanisms in which this protein is involved. This study aims to characterize the function of DZIP1 in HeLa and adipose stem cells (ASC). The work is divided into two major parts: (1) Functional characterization of DZIP1 in HeLa cells and (2) characterization of DZIP1 in ASCs. First, the cellular localization of DZIP1 was determined. The protein is predominantly cytoplasmic showing a granular pattern. In order to identify the class of these granules, localization assays of DZIP1 and DCP1 (p-bodies) were conducted and resulted in no co-localization. Immunofluorescence assays in cells under oxidative stress showed co-localization of DZIP1 and TIA1 (a stress granule marker). These results suggested that DZIP1 is a component of a ribonucleoprotein complex (at least under stress conditions). Aiming to identify mRNAs associated with DZIP1 we performed immunoprecipitation assays of the protein and the associated mRNAs were identified by hybridization of DNA microarrays. The genetic networks formed by mRNAs associated with DZIP1 indicate functions including the control of cell cycle, proliferation and gene expression. DZIP1 silencing resulted in an increase in the number of cells in growth curve assays. EMSA using homoribopolymer probes suggests that DZIP1 does not interact directly with RNA. DZIP1 protein is involved in the Hh signaling pathway of which cyclopamine is a specific inhibitor. We observed that the cellular location of DZIP1 undergoes changes after inhibition of the Hh pathway. Furthermore, the expression of mRNAs associated with DZIP1 was evaluated by qRT-PCR in cyclopamine-treated cells where they showed increased expression with treatment. When DZIP1 is silenced or overexpressed in HeLa cells, the expression level of associated mRNAs is not significantly affected. Moreover, RNA decay assays were performed with ActD showing that DZIP1 do not affect the half life of mRNAs. To study the association of DZIP1 with polysomes, cytoplasmic extracts were separated on sucrose gradient and the presence of DZIP1 in polysomal fractions was visualized by western blot. Regarding the characterization of DZIP1 in stem cells, its location was evaluated in ASCs under different conditions: normal, oxidative stress, activated and blocked Hh pathway. DZIP1 showed a pattern of granular cytoplasmic expression as observed in HeLa cells. In general, the different treatments did not affect the cellular location of DZIP1. In conclusion, the protein DZIP1 is part of a ribonucleoprotein complex that transits the nucleus and cytoplasm compartments and is associated with the translation machinery and under oxidative stress is present in stress granules. These results suggest that the function of DZIP1 be associated with the transport of mRNAs among different functional compartments, participating in the cycling of mRNAs in the cell.
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