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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22452
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Papel da TcPI3K na expressão gênica e no metabolismo energético de Trypanosoma cruzi exposto à molécula de heme |
Título(s) alternativo(s): | Role of TcPI3K on energy metabolism and gene expression of Trypanosoma cruzi epimastigotes exposed to heme |
Autor: | Louzada Neto, Orlando Soares |
Primeiro orientador: | Teixeira, Ana Maria Rossini |
Primeiro coorientador: | Paes, Marcia Cristina |
Primeiro membro da banca: | Mencalha, André Luiz |
Segundo membro da banca: | Nogueira, Natália Pereira de Almeida |
Terceiro membro da banca: | Atella, Georgia Correa |
Resumo: | A forma epimastigota do Trypanosoma cruzi, agente causador da doença de Chagas, enfrenta alterações ambientais no intestino do inseto vetor durante seu ciclo de vida. Nesse compartimento há alto conteúdo de carboidratos, lipídeos e aminoácidos, fornecidos pela digestão do sangue, além de grande quantidade de heme proveniente da degradação de hemoglobina. A molécula de heme é responsável por desencadear alterações significativas na fisiologia da forma epimastigota, o que inclui o metabolismo energético, a expressão gênica e a proliferação celular. Ao estimular a expressão de genes da glicólise e da fermentação aeróbica, e diminuir a fosforilação oxidativa produzindo espécies reativas de oxigênio, a teoria de que a obtenção de energia pelo glicossoma sobre a síntese de ATP pela mitocôndria é sustentada. Entretanto, as vias de sinalização que convertem os estímulos exteriores e interiores à célula em tais alterações biológicas permanecem por serem elucidados. Em eucariotos, a via de sinalização por fosfatidilinositídeos é responsável por regular diversas funções celulares, incluindo o metabolismo e a expressão gênica. Em T. cruzi, fosfatidilinositol-4,5-bisfosfato é um segundo mensageiro que pode ser convertido em fosfatidilinositol-3,4,5-trifosfato, por uma TcPI3K, ou em diacilglicerol e inositol-1,4,5-trifosfato, pela fosfolipase C. No presente trabalho, é avaliada a influência da inibição de TcPI3K sobre a proliferação, o metabolismo e a expressão gênica de T. cruzi com o objetivo de verificar se tais processos podem ser regulados por fosfatidilinositídeos como em outros eucariotos. Para tal, a forma epimastigota foi cultiva por 7 dias com heme e/ou Ly294002, um inibidor de PI3K. A expressão dos genes de sinalização (TcPI3K, TcDAGK, TcCaM) e dos genes do metabolismo energético (TcPPDK, TcPEPCK, TcFRD, TcMDH, TcST e TcME) foi avaliada por qPCR e apresentou-se diminuída na presença do inibidor, o que não foi revertido por heme. A respiração mitocondrial, verificada por respirometria de alta resolução, foi diminuída pela inibição de TcPI3K, entretanto, a quantidade de ATP intracelular e a proliferação não variaram em nenhum dos grupos de tratamento. A metabolômica do meio extracelular realizada por ressonância magnética nuclear demonstrou que heme aumenta a captação celular de glicose e outras hexoses, glutamato, fenilalanina e BCAA, mas que tal captação é diminuída na presença do inibidor, sugerindo papel da TcPI3K na captação dessas fontes de carbono. A síntese de alanina e de succinato não variou na presença da droga. Coletivamente, os resultados sugerem que o correto funcionamento de TcPI3K é necessário à respiração mitocondrial, à captação de nutrientes e à correta expressão gênica. |
Abstract: | The epimastigote form of Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas’ disease, faces environmental changes during its life cycle inside the digestive tract of the insect vector. Within this compartment, there are high amounts of carbohydrates, lipids, and amino acids of blood digestion, besides a high concentration of heme from hemoglobin degradation. Heme molecule triggers significant changes in epimastigotes physiology, including energy metabolism, gene expression, and cell proliferation. This molecule increases the gene expression of glycolysis and aerobic fermentation, and decreases oxidative phosphorylation producing reactive oxygen species, supporting the theory of glycosomal synthesis of ATP over mitochondrial respiration. However, the signaling pathways involved in the recognition of external and internal signals and their translation to such biological changes remain to be clear. In eukaryotes, phophatidylinositide signaling pathway is involved in several cell processes, including gene expression and metabolism. In T. cruzi, phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate is a second messenger that can either be converted by TcPI3K on phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate, or on diacylglycerol and inositol-1,4,5-trifosfate by phospholipase C. In this work, the role of TcPI3K on proliferation, metabolism, and gene expression of T. cruzi were evaluated, aiming to find if those processes are regulated by phophatidylinositides like in other eukaryotes. Thus, epimastigote forms were cultivated for 7 days with and/or without heme and Ly294002, a PI3K inhibitor. Signaling pathway genes (TcPI3K, TcDAGK, TcCaM) and energy metabolism genes (TcPPDK, TcPEPCK, TcFRD, TcMDH, TcST e TcME) tested by qPCR were downregulated by the inhibitor, an effect heme was not able to revert. Mitochondrial respiration, tested by high-resolution respirometry, decreased with TcPI3K inhibition, but not intracellular ATP content and cell proliferation in either treatment group. Metabolomics of extracellular medium performed by magnetic nuclear resonance showed an increase in internalization of glucose, hexoses, glutamate, phenylalanine, and BCAA, but this profile was reversed by Ly294002, suggesting a role of TcPI3K on such uptake. The synthesis of alanine and succinate did not change in the presence of the drug. Collectively, the results suggest that a working TcPI3K is involved in mitochondrial respiration, on nutrient uptake, and on correct gene expression process. |
Palavras-chave: | Energy metabolism Gene expression Trypanosoma cruzi - Genética PI3K Heme Metabolismo energético Expressão gênica Fosfatidilinositol 3-quinases - Antagonistas & inibidores |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::METABOLISMO E BIOENERGETICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro Biomédico::Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Biociências |
Citação: | LOUZADA NETO, Orlando Soares. Papel da TcPI3K na expressão gênica e no metabolismo energético de Trypanosoma cruzi exposto à molécula de heme. 2022. 99 f. Tese (Doutorado em Biociências) – Instituto de Biologia Roberto Alcântara Gomes, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22452 |
Data de defesa: | 1-Nov-2022 |
Aparece nas coleções: | Doutorado em Biociências |
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