Alterações na expressão gênica de células mononucleares do sangue periférico de pacientes com a doença de Alzheimer e consequências da deficiência de polimerase β em fibroblastos de camundongos

• Main Author: Leandro, Giovana da Silva
• Other Authors: Hojo, Elza Tiemi Sakamoto
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2016
• Subjects: Alzheimer's disease; Cell cycle; Ciclo celular; DNA repair; Doença de Alzheimer; Polimerase β Polymerase β Reparo do DNA
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17135/tde-04012017-141718/

A Doença de Alzheimer (DA) é uma patologia senil neurodegenerativa, cujo desenvolvimento está relacionado a vários fatores, tais como deposição de proteínas, alterações no ciclo celular, disfunção mitocondrial, acúmulo de danos e deficiência dos mecanismos de reparo do DNA, entre outros. Os mecanismos moleculares associados a essas alterações ainda não foram esclarecidos. Assim, considerando a hipótese de que algumas características da DA podem ser observadas em células mononucleares do sangue periférico (PBMCs, peripheral blood mononuclear cells), o presente trabalho teve como objetivo avaliar se PBMCs de indivíduos com a DA apresentam alterações nos perfis de expressão gênica, com enfoque nos processos relacionados ao ciclo celular e reparo do DNA. Além disso, o trabalho buscou verificar as consequências do nocaute da polimerase ? (Pol?), principal polimerase envolvida no reparo por excisão de bases (BER), em fibroblastos embrionários de camundongos (MEFs, mouse embryonic fibroblastos). Foram coletadas amostras de sangue de 25 pacientes com DA e 15 controles para a realização do ensaio de microarranjos de mRNAs e microRNAs. As análises de bioinformática indicaram 593 mRNAs e 12 microRNAs diferencialmente expressos nos indivíduos com DA comparados aos controles. A partir desses dados foram realizadas análises de enriquecimento de vias, as quais mostraram que processos relacionados à regulação do ciclo celular, resposta a danos no DNA, inflamação, entre outros, estavam alterados em PBMCs de DA. No entanto, a expressão proteica de PCNA avaliada por Western blot não identificou alterações na proliferação das células de pacientes DA, mas foi observada a diminuição da expressão da proteína Pol?, principalmente nos pacientes em estágio mais severo da doença. Assim, as consequências da diminuição da expressão de Pol? foram avaliadas em MEFs nocauteados ii para essa enzima, o que resultou em alterações no ciclo celular e disfunção mitocondrial. Dessa maneira, esses resultados suportam as hipóteses de que falhas nos mecanismos de reparo do DNA estão relacionadas à DA e que as PBMCs podem manifestar algumas das condições patológicas que ocorrem nos neurônios. Foram ainda destacados no presente trabalho alguns genes como potenciais alvos de estudo na busca por biomarcadores da DA. Além disso, foi também demonstrado que a deficiência de Pol? pode acarretar disfunção mitocondrial, uma característica inerente às células de pacientes com DA. === Alzheimer\'s disease (AD) is an age-related neurodegenerative pathology associated with a range of features such as deposition of proteins in the brain, alterations in cell cycle, accumulation of DNA damage, DNA repair deficiency and mitochondrial dysfunction. However, the molecular mechanisms implicated in the pathogenesis of AD are still uncertain. Thereby, the present study aimed to evaluate whether peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of AD patients display alterations in gene expression profiles, mainly focusing on processes related to cell cycle and DNA repair. Furthermore, we evaluated the implications of deficiency in polymerase ? (Pol?), which is a major polymerase involved in base excision repair (BER), in mouse embryonic fibroblasts (MEFs). Blood samples were collected from 25 AD patients and 15 age-matched controls in order to perform genome-wide mRNA and microRNA expression (microarrays). Moreover, mouse embryonic fibroblasts that are knockout for Pol? were evaluated in order to determine the effects of Pol? deficiency. In PBMCs cells, bioinformatics analysis indicated 593 mRNAs and 12 microRNAs differentially expressed in AD compared to controls. Analysis of pathway enrichment indicated that processes related to cell proliferation, DNA repair, and inflammation, among others, were altered in AD blood cells. Despite the enrichment of pathways associated with cell cycle regulation, PCNA protein expression (related to cell proliferation) analyzed by Western blot did not show difference in AD. However, Pol? expression was decreased in AD blood cells, especially in patients stricken with severe AD, in spite of the lack of alterations in terms of transcript expression. Based on the results regarding decreased Pol? expression in AD cells, we studied the consequences of Pol? knockout in MEFs, and the results clearly showed mitochondrial dysfunction along time. Thus, our study demonstrated that iv PBMCs of AD patients present alterations in cell cycle and DNA repair processes, as proposed for AD neurons, reinforcing the hypothesis that failures of DNA repair mechanisms are related to AD, and PBMCs can somehow express some of pathological conditions that may occur in neurons. We also found some genes that represent potential targets to be studied as biomarkers of the disease. Furthermore, this study demonstrated that Pol? deficiency can lead to mitochondrial dysfunction, which is an inherent characteristic of AD.