Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Issayama, Luidy Kasuo, 1993-
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/14333
Resumo: Orientador: Jörg Kobarg
id UNICAMP-30_1ad8f6211db5ed84322ef2a46c88e42c
oai_identifier_str oai::1371425
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNACharacterization of functional effects of point mutations in NEK1 detected in amyotrophic lateral sclerosis on mitochondria and DNA damage responseQuinase 1 relacionada a NIMADano ao DNAMitocôndriaFosfotransferasesNIMA-Related kinase 1DNA damageMitochondriaPhosphotransferasesOrientador: Jörg KobargTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências FarmacêuticasResumo: As NEKs são proteínas que desempenham diversos papéis biológicos nas células. Assim como seus ortólogos, a proteína NIMA, são também responsáveis pela entrada da célula em divisão celular, porém apresentam outros papéis biológicos específicos para cada. Em seres humanos, existem 11 membros descritos que se diferenciam majoritariamente através de seu domínio regulatório e compartilham uma grande homologia em seu domínio catalítico, o que provavelmente está relacionado com as diferentes funções exercidas pelos membros desta família. NEK1, o primeiro ortólogo da proteína NIMA descrito é uma serina/treonina e tirosina cinase, cuja função está relacionada principalmente com reparo de dano de DNA, regulação do cílio primário e controle do ciclo celular. A sinalização de reparo de dano de DNA é através da fosforilação por TLK1 (Tousled-Like Kinase), na Treonina 141, sinalizando para vias de reparo por homologia, estabilizando o complexo ATR-ATRIP (TLK1>NEK1>ATR). Além disso, foi visto que NEK1 interage e fosforila o canal iônico dependente de voltagem 1 (VDAC1), presente na mitocôndria. Esta interação demonstrou ser importante para a prevenção de apoptose, através do fechamento deste canal. Interessantemente, esta regulação pode ser importante para a regulação da atividade mitocondrial e, portanto, defeitos deletérios na atividade da NEK1 podem ter consequências para o metabolismo das células. De fato, estudos recentes mostraram que a perda de função da NEK1 tem consequências sobre a atividade mitocondrial das células, levando a um aumento na produção de espécies reativas de oxigênio e morte celular. Levando isto em consideração, mutantes de NEK1 encontrados em pacientes com esclerose lateral amiotrófica familiar podem estar tendo defeitos na atividade mitocondrial, causando um aumento de espécies reativas de oxigênio, acúmulo de danos de DNA e susceptibilidade a morte celular, conhecidos hallmarks de doenças neurodegenerativas, como a ELA. Portanto, o trabalho buscou explorar os mecanismos moleculares afetados pela deleção de NEK1 e estudar o efeito de mutações pontuais de perda de função da NEK1 encontradas em pacientes de ELA, comparando com células com NEK1 silenciada. Para isso, foram selecionadas, através de bioinformática, duas mutações que demonstraram maiores efeitos deletérios para a atividade da cinase, sendo uma no domínio catalítico (Q132R) e outra próxima ao hipotético sítio de dimerização da NEK1, presente em um dos coiled-coils (R615G). Os resultados da deleção de NEK1 mostraram um aumento na produção de espécies reativas de oxigênio nuclear e citoplasmático e sinalização de danos de dupla fita (?-H2AX), que foram reduzidos ao serem tratadas com n-acetil-cisteína, um conhecido sequestrador de espécies reativas de oxigênio. Ao serem transfectadas com NEK1 selvagem, a sinalização de DSB também reduziu, o que não ocorreu ao transfectar com os mutantes de ELA, revelando que ambos estão relacionados com este mecanismo. A principal particularidade destes mutantes está na formação do possível dímero de NEK1 para a sua autofosforilação, no qual o mutante R615G teve uma redução na interação com a NEK1 WT no ensaio de co-imunoprecipitação. Portanto, estudar variantes com mutação pontual são essenciais para compreensão dos mecanismos moleculares que estão envolvidos na progressão de doenças como a ELA, e NEK1 tem ganhado bastante destaque na busca de tratamentos mais eficazesAbstract: NEKs are proteins that play various biological roles in cells. Like their orthologs, the NIMA protein, they are also responsible for the entry of the cell into cell division, but they have other specific biological roles for each. In humans, there are 11 described members that differ predominantly through their regulatory domain and share a high homology in their catalytic domain, which is likely related to the different functions performed by members of this family. NEK1, the first ortholog of the NIMA protein described, is a serine/threonine and tyrosine kinase, whose function is mainly related to DNA damage repair, primary cilium regulation, and cell cycle control. DNA damage repair signaling is through phosphorylation by TLK1 (Tousled-Like Kinase), at Threonine 141, signaling to homology repair pathways, stabilizing the ATR-ATRIP complex (TLK1>NEK1>ATR). In addition, it has been shown that NEK1 interacts with and phosphorylates the voltage-dependent anion channel 1 (VDAC1) present in the mitochondria. This interaction has been shown to be important for the prevention of apoptosis by closing this channel. Interestingly, this regulation may be important for the regulation of mitochondrial activity, and therefore deleterious defects in NEK1 activity may have consequences for cell metabolism. In fact, recent studies have shown that loss of NEK1 function has consequences on mitochondrial activity in cells, leading to an increase in reactive oxygen species production and cell death. Taking this into consideration, NEK1 mutants found in patients with familial amyotrophic lateral sclerosis (ALS) may have defects in mitochondrial activity, causing an increase in reactive oxygen species, accumulation of DNA damage, and susceptibility to cell death, known hallmarks of neurodegenerative diseases such as ALS. Therefore, the work aimed to explore the molecular mechanisms affected by NEK1 deletion and study the effect of loss-of-function point mutations of NEK1 found in ALS patients, comparing with NEK1-silenced cells. For this, two mutations were selected through bioinformatics that showed the greatest deleterious effects on kinase activity, one in the catalytic domain (Q132R) and another near the hypothetical dimerization site of NEK1 present in one of the coiled-coils (R615G). NEK1 deletion results showed an increase in nuclear and cytoplasmic reactive oxygen species production and double-strand break (DSB) signaling, which were reduced when treated with N-acetyl-cysteine, a known scavenger of reactive oxygen species. When transfected with wild-type NEK1, DSB signaling also reduced, which did not occur when transfected with ALS mutants, revealing that both are related to this mechanism. The main peculiarity of these mutants is in the formation of a possible NEK1 dimer for its autophosphorylation, in which only the R615G mutant showed a reduced interaction with NEK1 WT in the co-immunoprecipitation assay. Therefore, studying point mutation variants is essential for understanding the molecular mechanisms involved in the progression of diseases such as ALS, and NEK1 has gained significant prominence in the search for more effective treatmentsDoutoradoCiências Farmacêuticas - Insumos Farmacêuticos Naturais, Biotecnológicos e SintéticosDoutor em CiênciasFAPESP2018/13775-4[s.n.]Kobarg, Jörg, 1965-Pinto, Nadja Cristhina de SouzaLenz, GuidoMassirer, Katlin BrauerKawano, Daniel FábioUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Ciências FarmacêuticasPrograma de Pós-Graduação em Ciências FarmacêuticasUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASIssayama, Luidy Kasuo, 1993-20232023-08-17T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (91 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/14333ISSAYAMA, Luidy Kasuo. Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA. 2023. 1 recurso online (91 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/14333. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1371425porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-12-07T15:48:35Zoai::1371425Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2023-12-07T15:48:35Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA
Characterization of functional effects of point mutations in NEK1 detected in amyotrophic lateral sclerosis on mitochondria and DNA damage response
title Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA
spellingShingle Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA
Issayama, Luidy Kasuo, 1993-
Quinase 1 relacionada a NIMA
Dano ao DNA
Mitocôndria
Fosfotransferases
NIMA-Related kinase 1
DNA damage
Mitochondria
Phosphotransferases
title_short Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA
title_full Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA
title_fullStr Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA
title_full_unstemmed Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA
title_sort Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA
author Issayama, Luidy Kasuo, 1993-
author_facet Issayama, Luidy Kasuo, 1993-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Kobarg, Jörg, 1965-
Pinto, Nadja Cristhina de Souza
Lenz, Guido
Massirer, Katlin Brauer
Kawano, Daniel Fábio
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Ciências Farmacêuticas
Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Issayama, Luidy Kasuo, 1993-
dc.subject.por.fl_str_mv Quinase 1 relacionada a NIMA
Dano ao DNA
Mitocôndria
Fosfotransferases
NIMA-Related kinase 1
DNA damage
Mitochondria
Phosphotransferases
topic Quinase 1 relacionada a NIMA
Dano ao DNA
Mitocôndria
Fosfotransferases
NIMA-Related kinase 1
DNA damage
Mitochondria
Phosphotransferases
description Orientador: Jörg Kobarg
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023
2023-08-17T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/14333
ISSAYAMA, Luidy Kasuo. Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA. 2023. 1 recurso online (91 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/14333. Acesso em: 15 mai. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/14333
identifier_str_mv ISSAYAMA, Luidy Kasuo. Caracterização de efeitos funcionais de mutações pontuais na NEK1 detectadas em esclerose lateral amiotrófica sobre mitocôndrias e resposta a danos de DNA. 2023. 1 recurso online (91 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/14333. Acesso em: 15 mai. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1371425
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (91 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1799138582229680128

Registros relacionados