Influence of small molecule GSK-J1 on early postnatal rat retinal development

• Main Author: Raeisossadati, Seyed Reza
• Other Authors: Kihara, Alexandre Hiroaki
• Format: Others
• Language: Inglês
• Published: 2018
• Subjects: MODIFICAÇÃO DE HISTONAS; DESENVOLVIMENTO DE RETINA; GSK-J1; HISTONE MODIFICATION; POSTNATAL RETINAL DEVELOPMENT; PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NEUROCIÊNCIA E COGNIÇÃO - UFABC
• Online Access: http://www.biblioteca.ufabc.edu.brhttp://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=110511

Orientador: Prof. Dr. Alexandre Hiroaki Kihara === Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Neurociência e Cognição, São Bernardo do Campo, 2018. === A determinação do destino das células neuronais é um processo dinâmico regulado pela expressão de centenas de genes simultaneamente. A modificação pós-transcricional das caudas N-terminais das histonas é uma forma dinâmica de regulação gênica. Várias evidências sugerem que a modulação das modificações das histonas desempenha um papel importante na regulação da determinação do destino neuronal e atuam em muitos processos do desenvolvimento. Entre os diferentes moduladores, as enzimas modificadoras de histonas, que possuem como alvos as caudas das histonas, estão no centro da atenção. As histonas demetilases (HDMs) são uma grande família de enzimas que possuem atividade catalítica seletiva contra sítios específicos de metilação de histonas. Jmjd3 é uma HDM específica para histona H3K27 cuja atividade enzimática torna o ambiente propício para aumentar a taxa de transcrição gênica. Para investigar o provável papel da Jmjd3 no desenvolvimento da retina em ratos na fase pós-natal, realizamos o bloqueio desta enzima com o composto farmacológico GSK-J1. Como primeira abordagem, determinamos a localização de Jmjd3 na retina de ratos neonatos e adultos, o que foi consistente com a localização em neurônios diferenciados, incluindo células ganglionares na retina de ratos neonatos. Nesta idade do desenvolvimento, também observamos a presença de Jmjd3 em células indiferenciadas. Injeções subretinianas de GSK-J1 causaram a diminuição do nível proteico de H3k27me3 em retinas de ratos neonatos. Curiosamente, a injeção de GSK-J1 aumentou simultaneamente o número de células proliferativas e apoptóticas. Além disso, mais células imaturas foram detectadas na camada plexiforme externa, com processos neuronais mais longos. Finalmente, a influência da GSK-J1 na citogênese retiniana pós-natal foi examinada. Fomos capazes de determinar que a GSK-J1 especificamente causou uma diminuição significativa no número de células PKC-positivas que, quando localizadas na parte externa da camada nuclear interna, é um marcador confiável de células bipolares de bastonete. Estes dados fornecem as primeiras evidências dos efeitos do bloqueio farmacológico in vivo das histonas demetilases durante o desenvolvimento inicial da retina pós-natal, com impacto sobre processos como proliferação celular, maturação, indução de apoptose e determinação celular específica. === Neuronal cell fate determination is dynamic process regulated by expression of hundreds of genes simultaneously. The posttranslational modification of the N-terminal tails of the histone proteins is dynamic way of gene regulation. Countless numbers of the evidences propose that regulation of histone modification play principal role in various developmental process such as neuronal fate determination. Among different modulators the histone modifying enzymes that are targets histone tails are in the center of attraction. The histone demethylases (HDMs) family is comprised of several enzymes that have selective catalytic activity against specific sites of histone methylation. The enzymatic activity of the histone H3K27-specific demethylase Jmjd3 leads to transcriptionally permissive chromatin environments. To investigate the probable role of Jmjd3 in early postnatal rat retinal development, we tried to block this enzyme with pharmacological compound GSK-J1. As a first approach, we determined the localization of Jmjd3 in neonate and adult rat retina, which is consistent with localization in differentiated neurons, including ganglion cells in the retina of neonate rats. At this developmental age, we also observed the presence of Jmjd3 in undifferentiated cells. Subretinal injection of GSK-J1 caused the decrease of the global level of H3k27me3 in retinas of neonate rats. Interestingly, injection of GSK-J1 simultaneously increased the number of proliferative and apoptotic cells. In addition, more immature cells were detected in outer plexiform layer, with longer neuronal processes. Finally, the influence of GSK-J1 on postnatal retinal cytogenesis was examined. We were able to determine that GSK-J1 specifically caused significant decrease in the number of PKCa-positive cells, which when located in the outer part of the inner nuclear layer is a reliable marker of rod-on bipolar cells. These data provide the first evidence of in vivo pharmacological blocking of histone demethylases during early postnatal retinal development. In summary, we were able to show that application of GSK-J1 can influence on cell proliferation, maturation, apoptosis induction, and specific cell determination.