Orientadores: Fernando Ferreira Costa, Anderson Ferreira da Cunha

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: Os mecanismos moleculares envolvidos no perfil de expressão durante a eritropoese tem sido objeto de numerosas investigações como, por exemplo, o estudo da regulação gênica em células de linhagem eritroide. Esses estudos permitem a identificação de novos genes com potencial participação...

Resumo: Os mecanismos moleculares envolvidos no perfil de expressão durante a eritropoese tem sido objeto de numerosas investigações como, por exemplo, o estudo da regulação gênica em células de linhagem eritroide. Esses estudos permitem a identificação de novos genes com potencial participação nesse processo e, adicionalmente, possibilitam um melhor entendimento dos genes já identificados na maturação das células eritroides e que possam estar envolvidos na produção de hemoglobinas. Nosso grupo de pesquisa identificou os diversos genes diferencialmente expressos durante a eritropoese. Dentre eles, os fatores de transcrição, EYA3 e HES6 e a latexina, LX, apresentaram maior expressão na fase final da eritropoese in vitro. Nossos dados sugerem participação dos genes EYA3 e LX, nas fases intermediaria e final da diferenciação eritroide, na expressão dos genes das globinas alfa e gama e na produção de HbF in vitro. Adicionalmente, no modelo in vivo zebrafish, os genes eya1, eya2, eya3, eya4, hes6 e hes13 apresentaram padrão de expressão ubíquo, enquanto que o gene lxn apresentou expressão especifica na ICM, tornando-o o candidato mais promissor para ser silenciado. O silenciamento desse gene em zebrafish apresentou fenótipo anêmico em embriões 72hpf, mas não em 48hpf, sugerindo que a anemia e decorrente de um processo no final da diferenciação eritroide, corroborando os dados encontrados em cultura in vitro. Estudos adicionais são necessários para compreensão dos mecanismos e vias envolvidos na participação do gene LX, durante o processo de diferenciação eritroide. Outros genes com potencial participação no processo de eritropoese são CLPX, TRAK2 E GFI. O gene CLPX codifica a caseinolytic peptidase X, uma proteína xvii altamente conservada durante a evolução e que apresenta função de chaperona dependente de ATP. Os dados deste trabalho mostram que o silenciamento do gene clpx1 reduziu significativamente os níveis de hemoglobinizacao e produção de eritrócitos em zebrafish. Contudo, estudos adicionais para o gene clpx2 precisam ser realizados para melhor compreender a possível função desses genes na produção de Heme. O gene TRAK2, por sua vez, e uma Trafficking Protein, Kinesin-Binding 2, envolvida no movimento da mitocôndria ao longo dos microtubulos. Os resultados obtidos em colaboração com o pesquisador Jeffrey Miller, M.D. (NIH/NIDDK) mostraram envolvimento desse gene na eritropoese em modelo in vitro de cultura primaria. No presente estudo, dentre os ortologos para o gene TRAK2 humano avaliados, apenas o trak1.1 parece ter sua função conservada nos teleósteos. O silenciamento desse gene gerou fenótipo anêmico nos embriões avaliados, corroborando os dados obtidos originalmente em cultura de células primaria. Finalmente, os fatores de transcrição de zebrafish gfi1aa, gfi1ab e gfi1b, ortologos aos fatores de transcrição da família Grow Factor Independence (GFI) em humanos também tiveram seu papel avaliado na hematopoese. Nossos dados mostram participação de gf1aa fase inicial de hematopoese e de gf1b na hematopoese definitiva. Também foi determinada a relação epistática entre os fatores gfi e os fatores de transcrição chave hematopoiéticos, mostrando que gfi1aa e gfi1b, juntamente com lmo2, scl, runx-1 e c-myb atuam como reguladores de HSPC em teleósteos

Abstract: Molecular mechanisms involved in expression profile during erythropoiesis have been the subject of numerous investigations such study of gene regulation in erythroid cell culture. These studies allow us to identify new genes potentially involved in erythroid differentiation and...

Abstract: Molecular mechanisms involved in expression profile during erythropoiesis have been the subject of numerous investigations such study of gene regulation in erythroid cell culture. These studies allow us to identify new genes potentially involved in erythroid differentiation and additionally to investigate genes already known as regulators of red blood cells and hemoglobin production. Our research group identified several genes differentially expressed during erythropoiesis. Among them, the transcription factors, EYA3 and HES6 and the latexin, LX, were found to have higher expression in the final phase of the in vitro erythropoiesis. Our data suggest that EYA3 and LX, are involved in the intermediate and final stages of erythropoiesis, expression pattern of alfa and gama globin and HbF production in vitro. Additionally in zebrafish model, eya1, eya2, eya3, eya4, hes6 and hes13 showed a ubiquitous expression pattern, while lxn showed specific expression in the ICM, making it the most promising candidate to be knockdowned. lxn knockdown in zebrafish showed anemic phenotype at 72hpf embryos, but not at 48hpf, suggesting that the anemia results is due to a process in the end of the erythroid differentiation, corroborating the results found for in vitro cultures. Additional studies are necessary to understand the mechanisms and pathways involved in the participation of the LX, gene during the process of erythroid differentiation. CLPX, TRAK2 and GFI transcription factors are also potentially candidates to be involved in erythropoiesis. CLPX gene codes for caseinolytic peptidase X, a protein highly conserved during evolution, which presents an ATP-dependent chaperone function. Data from this study showed that clpx1 knockdown reduced significantly hemoglobinization levels and erythroid production in zebrafish. However, future studies xv for the clpx2 gene is needed to better understand the function of these genes in the heme production. TRAK2 gene, in turn, is a Trafficking Protein, Kinesin-Binding 2, involved in mitochondrial movement along microtubules. Results obtained in collaboration with the researcher Jeffrey Miller, M.D. (NIH/NIDDK), showed the involvement of this gene in erythropoiesis in primary culture in vitro models. In this study, from the orthologs for the human TRAK2 gene analyzed, only trak1.1 appears to have its function conserved in teleosts. The silencing of this gene generated anemic phenotype in the embryos tested, corroborating the original results obtained in primary cell culture. Finally, gfi1aa, gfi1ab and gfi1b zebrafish transcription factors, orthologous to the Grow Factor Independence (GFI) family transcription factors in humans, also had their function evaluated in hematopoiesis. Our data suggest is involved in the initial phase of hematopoiesis while gf1b has a role in the definite hematopoiesis. The epistatic relation between the gfi and the hematopoietic key transcription factors was also determined, showing that gfi1aa and gfi1b, together with lmo2, scl, runx-1 and c-myb also act as regulators of HSPC in teleosts