Aspectos de alterações celulares e moleculares induzidas pela redução na produção de AHSP (Alpha hemoglobin stabilizing protein) pela interferencia de RNA em celulas K562
Flavia Oliveira Pinho
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP P655a
[Celular and molecular implications induced by AHSP knockdown in K562 cells]
Campinas, SP : [s.n.], 2007.
71f. : il.
Orientador: Fernando Ferreira Costa
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas
Resumo: A AHSP é uma proteína que se liga à aHb, prevenindo a precipitação e a atividade pró-oxidante da mesma. Na presença de ßHb, o complexo protéico aHb-AHSP é desmembrado e a ßHb desloca a AHSP para formar a estrutura quartenária da hemoglobina. Em estudo com camundongos portadores de...
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Resumo: A AHSP é uma proteína que se liga à aHb, prevenindo a precipitação e a atividade pró-oxidante da mesma. Na presença de ßHb, o complexo protéico aHb-AHSP é desmembrado e a ßHb desloca a AHSP para formar a estrutura quartenária da hemoglobina. Em estudo com camundongos portadores de ß-talassemia com deleção do gene AHSP, foi demonstrado que estes camundongos apresentaram maior precipitação de aHb em seus eritrócitos e níveis acentuados de anemia. Adicionalmente, estudos in vitro, utilizando proteína recombinante, mostraram que quando as aHbs encontram-se estabilizadas pela AHSP, há menor produção de ROS em solução fisiológica. Desta forma, têm sido proposto que a AHSP talvez desempenhe um importante papel como modulador da gravidade clínica nas síndromes ß-talassêmicas. A relação entre a formação da hemoglobina e alterações na expressão do gene AHSP ainda é desconhecida em humanos. O estudo de tal relação molecular seria fundamental para que o papel da AHSP na eritropoese humana fosse melhor entendido, bem como embasaria futuros estudos sobre a gravidade clínica nas síndromes ß-talassêmicas em humanos. Diante disso, a relação entre a formação da hemoglobina e a diminuição da expressão do gene AHSP foi investigada neste estudo. Este trabalho teve como objetivos: induzir o silenciamento estável do gene AHSP em células humanas de linhagem eritróide, identificar possível precipitação de aHbs em células com redução na expressão do gene AHSP e investigar implicações no metabolismo celular decorrentes da diminuição significativa da expressão deste gene. Desta forma, células K562 foram transfectadas sem vetor, com vetor de expressão de short hairpin RNAs (shRNAs) para o gene AHSP e com vetor de expressão de shRNAs para uma seqüência de DNA controle não homóloga ao genoma humano através de eletroporação e de um reagente lipídico não lipossômico (Effectene®). Após a transfecção, as células passaram por um período de seleção com Neomicina. Terminado este período, o substrato Hemina foi acrescentado ao meio de cultura das células transfectadas e controle, para que a expressão de genes da linhagem eritróide fosse ativada. Amostras das culturas com Hemina foram coletadas e a expressão dos genes AHSP, a-globina, ?-globina e GATA-1 foi quantificada por real-time PCR. O silenciamento do gene AHSP, em ambos os processos de transfecção, foi significativo e acima de 70%, propiciando considerável precipitação de aHb evidenciada por imunofluorescência, bem como acentuada diminuição na produção de hemoglobina identificada através de citometria de fluxo. Além disso, por meio desta última metodologia, evidenciou-se que as células silenciadas para AHSP tiveram maior produção de ROS e maior porcentagem de marcação celular para Anexina e PI. Adicionalmente, a análise dos dados obtidos por real-time PCR demonstrou que não houve alteração significativa na expressão dos genes a-globina e ?-globina, e apenas GATA-1 apresentou expressão tardia significativa nas células silenciadas para AHSP. Finalmente, estes dados indicam que a expressão do AHSP está fortemente relacionada com a formação da hemoglobina e sugerem, pela primeira vez, que este gene codifica uma proteína de função crucial durante a eritropoese humana. Ainda, estes resultados reforçam a função da AHSP descrita previamente em modelos animais
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Abstract: Alpha hemoglobin stabilizing protein (AHSP) is a chaperone protein that binds alpha hemoglobin chain (aHb), avoiding its precipitation and its pro-oxidant activity. In the presence of beta hemoglobin chain (ßHb), the aHb-AHSP complex is dismembered, ßHb displaces AHSP to generate the...
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Abstract: Alpha hemoglobin stabilizing protein (AHSP) is a chaperone protein that binds alpha hemoglobin chain (aHb), avoiding its precipitation and its pro-oxidant activity. In the presence of beta hemoglobin chain (ßHb), the aHb-AHSP complex is dismembered, ßHb displaces AHSP to generate the quaternary structure of hemoglobin. A study demonstrated that loss of AHSP exacerbates aHb precipitation and anemia in ß-thalassemic mice. Additionally, studies in vitro showed that recombinant AHSP inhibits the production of reactive oxygen species caused by aHb precipitation. Hence, it has been proposed that AHSP may perform an important role as a genetic modifier in ß-talassemia disease. The relationship between hemoglobin formation and alterations in AHSP expression has not yet been described in human cells. Studying this relationship would be strongly important for a better understanding of the AHSP role performed in human erythropoiesis, as well as would support future studies about the possibility of AHSP acts as a genetic modifier in human ß-thalassemia syndromes. Faced with the situation described above, we investigated the relationship between hemoglobin formation and reduction in AHSP expression. Our study aimed to induce the stable AHSP knockdown in erythroid human cells, identify possible aHb precipitation in cells with reduction of AHSP expression and analyze the cellular and molecular aspects resulted from AHSP knockdown in erythroid human cells. Hence, to address this goals short hairpin RNA (shRNA) expression vectors aimed at AHSP mRNA target sequence and at no-human mRNA target sequence were cloned and transfected into K562 cells using eletroporation and a non-liposomal lipid reagent. After transfection, K562 cells were cultured with neomycin which was added to select a population of cells that stably express the AHSP-shRNA. Then, K562 cells were induced to express erythroid genes by hemin addition in cell culture medium. Hemin-induced K562 cell samples were collected and AHSP, alpha-globin, gamma-globin and GATA-1 expressions were quantified by real-time PCR. The RNAi-mediated knockdown of AHSP expression was statistically significant above of 70% in both used ways for cell transfection. Further, AHSP knockdown resulted in a considerable alpha hemoglobin chain precipitation observed through immunofluorescence, as well as in a significant decrease of hemoglobin production identified through flow cytometry. Besides this, AHSP knockdown cells demonstrated an increased reactive oxygen species (ROS) production and were more positive for Annexin and Propidium Iodide (PI) than control cells in flow cytometry assays. Alpha-globin and gamma-globin expressions did not differ in control, negative and AHSP-shRNA cells. However, GATA-1 had late expression evaluated in hemin- induced AHSP-shRNA cells in relation to control and negative control cells. Finally, these data indicate that AHSP is strongly significant in hemoglobin formation and suggest that AHSP is a key chaperone protein during the human erythropoiesis. Moreover, these data strengthen the fact that AHSP stabilizes the alpha hemoglobin chain to avoid its precipitation and its ability to generate ROS which implicates in cell death as was previously described in a murine model and in vitro approaches
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Aspectos de alterações celulares e moleculares induzidas pela redução na produção de AHSP (Alpha hemoglobin stabilizing protein) pela interferencia de RNA em celulas K562
Flavia Oliveira Pinho
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Flavia Oliveira Pinho
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