Varredura fenotípica de nematoides C elegans mutantes para proteínas necessárias para a via de RNAi sistêmica
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Data
2017-05-30
Autores
Camara, Henrique [UNIFESP]
Orientadores
Mori, Marcelo Alves da Silva [UNIFESP]
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Resumo
Background and objective: SIDs and RSDs are proteins required for double stranded RNA transport in C. elegans. The mutants for their coding genes have tissue specific systemic RNAi defects. SID-2 is important for the incorporation of RNA from the environment to the organism, without a role in the transport of endogenous RNAs. RSD-3, RSD-2 e RSD-6 are specific for the transport to the germline, althought rsd-2 and rsd-6 mutants shows RNAi defects in the intestine. SID-1, SID-3 e SID-5 transport RNA to all non-neuronal tissues. Some of these proteins are conserved in more complex organisms, including humans, and assist the gene silencing produced by mobile RNAs. The mechanisms through which SIDs and RSDs mediate RNA transport are well described, but little is known about their roles in worm physiology. Therefore, the present work was conducted to identify physiological roles of SIDs and RSDs. Methods: We assessed the lifespan and age-related muscular function decline, oxidative and heat stress resistance, time of development and fertility in worms lacking functional SIDs and RSDs. Results: Systemic RNAi deficient worms reached adulthood, but the developmental time was delayed in sid-2, rsd-2, sid-1, sid-5 and sid-3 mutants. Mutations that impair RNA transport to the germline, with exception of sid-1, reduced brood size. In contrast, impaired systemic RNAi in somatic tissues, but not in the germline, rendered worms short-lived. Interestingly, the median lifespan was inversely correlated with the number of RNAi deficient somatic tissues (e.g. N2 = rsd-3 >rsd-2 > sid-1). The reduction in lifespan of some sid and rsd mutants was accompanied by premature age-related muscular dysfunction , assessed by reduced spontaneous contraction of the pharynx and the body-wall muscle, and reduced oxidative and heat stress resistance. Conclusions: Collectively, our data demonstrate that SIDs and RSDs are necessary in the germline for proper fertility. In different somatic tissues, but notably in the intestine, these proteins are necessary for normal development, longevity and stress resistance. This indicates that mobile RNAs are physiologically used as signaling molecules to control organismal homeostasis. These results provide insights into novel mechanisms of intertissue communication in multicellular organisms.
Introdução e objetivos: SIDs e RSDs são proteínas necessárias para o transporte de RNA dupla-fita em C. elegans. Os mutantes para os genes que codificam estas proteínas apresentam defeitos na via de interferência por RNA (RNAi) sistêmica de forma tecido específica. Sabe-se que SID-2 é importante para a incorporação do RNA do ambiente para dentro do organismo, sem papel no transporte de moléculas endógenas. RSD-3, RSD-2 e RSD-6 são específicas para o transporte de RNAs para a linhagem germinativa, embora mutantes para rsd-2 e rsd-6 apresentem defeitos de RNAi no intestino. SID-1, SID-3 e SID-5 participam no transporte de RNAs para todos os tecidos não neuronais do verme. Algumas destas proteínas são conservadas em organismos mais complexos, inclusive humanos, e auxiliam o silenciamento gênico produzido por RNAs móveis. Entretanto, apesar dos mecanismos de transporte de RNA mediados por SIDs e RSDs serem bem descritos, pouco se sabe sobre as funções destas proteínas na fisiologia do organismo. Desta forma, o presente trabalho foi conduzido para identificar os papéis fisiológicos das SIDs e RSDs. Métodos: Avaliou-se o tempo de vida e o declínio da função muscular associado à idade, a resistência ao estresse oxidativo e térmico, o tempo de desenvolvimento e a fertilidade de mutantes com perda de função para SIDs e RSDs. Resultados: Os nematoides deficientes em RNAi sistêmico foram capazes de se tornar adultos, porém o tempo de desenvolvimento foi atrasado nos mutantes para sid-2, rsd-2, sid-1, sid-5 e sid-3. Mutações que impedem o transporte de RNAs para a linhagem germinativa, com exceção de sid-1, reduziram a fertilidade. Inversamente, a deficiência em RNAi sistêmica em tecidos somáticos, mas não na linhagem germinativa, reduziu a sobrevida. O tempo de vida médio foi inversamente proporcional ao número de tecidos somáticos deficientes em RNAi (ex.N2 = rsd-3 > rsd-2 > sid-1). A redução do tempo de vida de alguns mutantes para sid e rsd foi acompanhada de disfunção prematura da função muscular, avaliada pela diminuição da contração espontânea da faringe e da parede muscular, e menor resistência ao estresse oxidativo e térmico. Conclusões: Os resultados demonstram que as proteínas SIDs e RSDs são necessárias na linhagem germinativa para fertilidade normal. Em diferentes tecidos somáticos do nematóide, mas notavelmente no intestino, estas proteínas são necessárias para o desenvolvimento, longevidade e resistência ao estresse adequados. Isto indica que RNAs móveis são utilizados fisiologicamente como xi moléculas sinalizadoras que controlam a homeostase do organismo. Estes resultados fornecem ideias para novos mecanismos de comunicação intercelular em organismos multicelulares.
Introdução e objetivos: SIDs e RSDs são proteínas necessárias para o transporte de RNA dupla-fita em C. elegans. Os mutantes para os genes que codificam estas proteínas apresentam defeitos na via de interferência por RNA (RNAi) sistêmica de forma tecido específica. Sabe-se que SID-2 é importante para a incorporação do RNA do ambiente para dentro do organismo, sem papel no transporte de moléculas endógenas. RSD-3, RSD-2 e RSD-6 são específicas para o transporte de RNAs para a linhagem germinativa, embora mutantes para rsd-2 e rsd-6 apresentem defeitos de RNAi no intestino. SID-1, SID-3 e SID-5 participam no transporte de RNAs para todos os tecidos não neuronais do verme. Algumas destas proteínas são conservadas em organismos mais complexos, inclusive humanos, e auxiliam o silenciamento gênico produzido por RNAs móveis. Entretanto, apesar dos mecanismos de transporte de RNA mediados por SIDs e RSDs serem bem descritos, pouco se sabe sobre as funções destas proteínas na fisiologia do organismo. Desta forma, o presente trabalho foi conduzido para identificar os papéis fisiológicos das SIDs e RSDs. Métodos: Avaliou-se o tempo de vida e o declínio da função muscular associado à idade, a resistência ao estresse oxidativo e térmico, o tempo de desenvolvimento e a fertilidade de mutantes com perda de função para SIDs e RSDs. Resultados: Os nematoides deficientes em RNAi sistêmico foram capazes de se tornar adultos, porém o tempo de desenvolvimento foi atrasado nos mutantes para sid-2, rsd-2, sid-1, sid-5 e sid-3. Mutações que impedem o transporte de RNAs para a linhagem germinativa, com exceção de sid-1, reduziram a fertilidade. Inversamente, a deficiência em RNAi sistêmica em tecidos somáticos, mas não na linhagem germinativa, reduziu a sobrevida. O tempo de vida médio foi inversamente proporcional ao número de tecidos somáticos deficientes em RNAi (ex.N2 = rsd-3 > rsd-2 > sid-1). A redução do tempo de vida de alguns mutantes para sid e rsd foi acompanhada de disfunção prematura da função muscular, avaliada pela diminuição da contração espontânea da faringe e da parede muscular, e menor resistência ao estresse oxidativo e térmico. Conclusões: Os resultados demonstram que as proteínas SIDs e RSDs são necessárias na linhagem germinativa para fertilidade normal. Em diferentes tecidos somáticos do nematóide, mas notavelmente no intestino, estas proteínas são necessárias para o desenvolvimento, longevidade e resistência ao estresse adequados. Isto indica que RNAs móveis são utilizados fisiologicamente como xi moléculas sinalizadoras que controlam a homeostase do organismo. Estes resultados fornecem ideias para novos mecanismos de comunicação intercelular em organismos multicelulares.