Identificado mecanismo molecular associado a distúrbios metabólicos

Moléculas de microRNA controlam diferenciação de tecido adiposo marrom em camundongos obesos

Moléculas capazes de desligar genes e reduzir a expressão de proteínas, os microRNAs parecem estar diretamente envolvidos no controle da diferenciação das células do tecido adiposo marrom. Esse é um tipo benéfico de gordura usado pelo organismo para gastar energia de modo a produzir calor e manter o corpo aquecido em períodos frios. A conclusão é de um grupo internacional de pesquisadores, entre eles biólogos moleculares da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp). Em um estudo publicado em fevereiro na revista Nature Cell Biology, eles verificaram que o tecido adiposo marrom de camundongos obesos apresentava baixos níveis de um tipo específico de microRNA, chamado miR328, responsável pela supressão da proteína Bace1. Essa proteína, quando expressa em grandes quantidades, impede a formação de células adiposas características do tecido adiposo marrom.

No estudo, os pesquisadores usaram um inibidor farmacológico em camundongos obesos para tentar controlar os níveis de Bace1 no tecido adiposo marrom. O inibidor mostrou-se eficaz no controle dos níveis dessa proteína, aliviando as complicações metabólicas e reativando a função de adipócitos (células adiposas) do tecido marrom. “Os animais que receberam esse tratamento tinham uma gordura marrom mais ativa e um metabolismo da glicose mais eficiente”, diz o biólogo Marcelo Alves Mori, professor do Departamento de Biofísica da Unifesp e um dos autores do trabalho.

O corpo humano é composto por pelo menos dois tipos de gordura. A mais comum é o tecido adiposo branco, um tipo perigoso que se acumula ao redor das vísceras e debaixo da pele, podendo causar obesidade e desencadear complicações metabólicas, como o diabetes tipo 2. A outra é o tecido adiposo marrom, que regula a produção de calor e, consequentemente, a temperatura corporal. Há algum tempo se sabe que pessoas obesas têm mais tecido adiposo branco e menos do marrom. Em estudos anteriores, a mesma equipe já havia analisado o papel dos microRNAs na formação de células de gordura e na função dos dois tipos de tecido adiposo. Eles verificaram que, com o envelhecimento, o processamento de microRNA no tecido adiposo cai devido à diminuição dos níveis de Dicer, uma enzima crítica na expressão de microRNAs.

Agora, no estudo publicado na Nature Cell Biology, os pesquisadores analisaram centenas de microRNAs no tecido adiposo marrom de camundongos com obesidade induzida e detectaram baixos níveis de miR328, responsável pela supressão da proteína Bace1. “Os resultados sugerem que o aumento anormal dos níveis de Bace1 no tecido adiposo marrom pode ser a causa de complicações metabólicas em animais obesos”, diz Mori. Coincidentemente, o aumento dos níveis de Bace1 também está associado a uma possível causa de Alzheimer, de modo que há algum tempo as empresas farmacêuticas têm se debruçado sobre o desenvolvimento de inibidores dessa proteína.

Mori e seus colegas pretendem agora tentar modificar as funções da enzima Dicer para regular melhor a expressão de microRNAs inibidores da Bace1. O uso de inibidores farmacológicos no controle dos níveis de Dicer ou Bace1 no tecido adiposo marrom pode ampliar as perspectivas de terapias mais efetivas para o diabetes e outras doenças metabólicas.

Projeto

Identificação de mecanismos responsáveis pelos efeitos benéficos da restrição calórica (nº 2010/52557-0); Modalidade Auxílio à Pesquisa – Apoio a Jovens Pesquisadores;Pesquisador responsável Marcelo Alves da Silva Mori (Unifesp); InvestimentoR$ 1.466.071,80.

Artigo científico

KORNFELD, Jan-Wilhelm et al. Dicer1–miR-328–Bace1 signalling controls brown adipose tissue differentiation and function. Nature Cell Biology. fev. 2016.

Fonte: Revista Fapesp - on line março/2016

Por: Rodrigo de Oliveira Andrade  

Freios moleculares: Moléculas de microRNA podem ajudar a frear desenvolvimento de vasos sanguíneos que nutrem células tumorais

  



Moléculas de microRNA parecem desempenhar papel importante na regulação de dois RNAs específicos que ajudam na formação de novos vasos sanguíneos - LAURA DAVIÑA

Um grupo internacional de pesquisadores, coordenado por brasileiros da Universidade do Novo México (UNM), nos Estados Unidos, e do A. C. Camargo Cancer Center, em São Paulo, deu mais um passo na compreensão dos mecanismos relacionados a angiogênese, um dos processos que levam à formação de novos vasos sanguíneos. Em um estudo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), eles estudaram um conjunto de microRNAs, um tipo de ácido ribonucleico (RNA). Verificaram que essas moléculas parecem desempenhar um papel importante na regulação de dois RNAs específicos que ajudam na formação de novos vasos: o HIF1A e o fator de crescimento endotelial vascular, VEGFA.

A angiogênese é um mecanismo bem regulado em nosso organismo, sendo fundamental durante o desenvolvimento embrionário, por exemplo. Na fase adulta, no entanto, esses vasos sanguíneos, que às vezes brotam fora de hora e de lugar, podem estar relacionados a problemas graves, como o câncer. Nesse caso, o tumor só consegue se desenvolver se houver suprimento sanguíneo, que o alimenta e o ajuda a crescer e a se espalhar por outros tecidos. Há muito se sabe que os genes HIF1A e VEGFA são os principais responsáveis pela regulação da formação da angiogênese. O que os ativava, no entanto, permanecia sendo um mistério.

Os pesquisadores Diana Noronha Nunes e Emmanuel Dias-Neto, do A. C. Camargo Cancer Center, e Wadih Arap e Renata Pasqualini, da UNM, parecem ter encontrado uma resposta. No estudo, eles avaliaram se os microRNAs estariam envolvidos de alguma forma no processo que regula a angiogênese. Os microRNAs são moléculas que controlam a expressão de um tipo específico de RNA, chamado mensageiros, que transmitem as instruções contidas nos genes, levando à produção de proteínas que iniciam o desenvolvimento de novos vasos sanguíneos. “Os microRNAs inibem a expressão das moléculas às quais se ligam”, diz Diana. “Quando um microRNA se liga ao um RNA mensageiro, como no caso do VEGF, ele o regula negativamente, impedindo sua tradução em proteína.”

Os pesquisadores, então, induziram a angiogênese na retina de camundongos para avaliar quais moléculas de microRNA poderiam se ligar aos RNAs mensageiros dos genes HIF1A e VEGF. Para isso, expuseram os animais a uma concentração de 75% de oxigênio em uma câmara durante cinco dias. Quando foram retirados do ambiente com alta concentração de oxigênio para a atmosfera natural, com 21% de oxigênio, as células da retina dos animais reagiram como se faltasse ar e deram ordem para a produção de novos vasos. “Enganamos as células para induzir a angiogênese”, conta Diana.

Eles observaram que, em condições de alta concentração de oxigênio na retina, um conjunto de seis microRNAs específicos se ligava aos RNAs mensageiros de HIF1A e VEGF, impedindo que eles fossem traduzidos em proteínas e que, com isso, se iniciasse o surgimento de novos vasos sanguíneos. Por outro lado, a queda brusca de oxigênio diminuiu a expressão simultânea destes microRNAs, e, com isso, os RNAs mensageiros de VEGF e HIF1A ficaram livres para produzir proteínas e iniciar a angiogênese. “Em outras palavras, para que a angiogênese aconteça no tecido da retina de camundongos é preciso que todas as seis moléculas de microRNA sejam ‘freadas’”, explica Diana.

A angiogênese tem sido um dos principais alvo de pesquisas em câncer no mundo (ver Pesquisa FAPESP nº 173). No entanto, as estratégias para o desenvolvimento de drogas antiangiogênicas ainda não foram muito bem-sucedidas. De acordo com Dias-Neto, contudo, a compreensão dos diferentes níveis de regulação envolvidos na angiogênese pode ampliar as perspectivas de estudos com o objetivo de impedir o crescimento e a disseminação de tumores.

Artigo científicoNUNES, D. N. et al. Synchronous down-modulation of miR-17 family members is an early causative event in the retinal angiogenic switch. Proceedings of the National Academy of Sciences. jan. 2015.

 

FONTE: Revista Fapesp on line - 03/2015

RODRIGO DE OLIVEIRA ANDRADE

Desacoplamento de neurônios pode ser estratégia de neuroproteção

Experimento feito na UFABC mostra que é possível deter o espalhamento da morte celular a partir da reversão do acoplamento entre as células nervosas, que normalmente é responsável pelas sinapses elétricas

Agência FAPESP – Além das conhecidas sinapses químicas – que permitem a interação entre as células nervosas, envolvendo neurotransmissores e receptores –, os neurônios também se comunicam com sinapses elétricas. Nesse tipo de sinapse, correntes de íons passam diretamente de uma célula a outra por meio de canais conhecidos como “junções comunicantes”, produzindo um acoplamento entre os neurônios.

Uma pesquisa realizada por pesquisadores brasileiros mostrou que desacoplar os neurônios pode ser uma estratégia simples e eficaz para a neuroproteção – isto é, interromper processos de morte celular relacionados a doenças neurodegenerativas como Parkinson, Alzheimer e epilepsia.

O estudo, publicado na revista PLoS One, foi liderado pelo professor Alexandre Kihara, coordenador da pós-graduação em Neurociência e Cognição da Universidade Federal do ABC (UFABC). O trabalho foi realizado com apoio da FAPESP por meio do Programa Jovens Pesquisadores em Centros Emergentes.

Além de Kihara, participaram da pesquisa seus orientandos de doutorado Vera Paschon e Guilherme Higa – ambos bolsistas da FAPESP –, além dos professores Luiz Roberto Britto, do Departamento de Fisiologia e Biofísica do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da Universidade de São Paulo (USP), e Rodrigo Resende, do Departamento de Bioquímica e Imunologia da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).

Segundo Kihara, embora sejam historicamente menos estudadas que as sinapses químicas, sabe-se hoje que as sinapses elétricas são fundamentais em diversas funções fisiológicas e cognitivas, como desenvolvimento, aprendizado, memória e percepção. Estudos recentes têm mostrado, também, que a participação das junções comunicantes no acoplamento entre os neurônios está relacionada com o espalhamento da apoptose, ou morte celular.

“Na apoptose, que é um processo comum a todas as doenças neurodegenerativas, o neurônio altera sua programação interna para ‘se suicidar’. Ocorre que, se um neurônio em apoptose estiver acoplado com um neurônio sadio – como mostra nosso estudo –, esse acoplamento permite a passagem de determinadas moléculas que aumentam a probabilidade de o neurônio sadio entrar em apoptose também”, disse Kihara à Agência FAPESP.

Segundo Kihara, no entanto, os cientistas ainda estão investigando quais são as moléculas envolvidas no espalhamento da apoptose por meio do acoplamento entre os neurônios. Além de tradicionais segundos mensageiros – como IP3, um importante sinalizador de cálcio – , o grupo da UFABC levanta a hipótese de que os microRNAs (miRNAs) podem estar envolvidos no processo.

“Os miRNAs regulam negativamente a tradução e representam uma camada adicional de controle entre o RNAm e as proteínas. A proposta de que miRNAs possam trafegar por junções comunicantes é considerada muito ousada. No entanto, ninguém conseguiu levantar argumentos concretos contra a hipótese, enquanto nós já temos alguns indícios a favor”, disse Kihara.

Para que ocorra um trânsito de moléculas entre as células, não basta que elas estejam acopladas. É preciso também que existam gradientes – isto é, que um dos neurônios acoplados tenha uma concentração de moléculas maior que o outro. Sendo assim, os pesquisadores usaram a estratégia de gerar gradientes a partir de lesões feitas com agulhas finíssimas nas retinas de galos.

A lesão era focada o suficiente para produzir a morte celular em um ponto específico do tecido, sem afetar o entorno, gerando um gradiente. Esse acoplamento foi manipulado farmacologicamente com diversas drogas. Quando os fármacos desacoplavam os neurônios, os pesquisadores observaram uma redução do espalhamento da morte celular.

“A estratégia foi produzir uma lesão aguda e localizada, com o intuito de gerar gradientes de concentração no tecido, para em seguida desacoplar bioquimicamente os neurônios. Para isso, uma dupla abordagem foi realizada, combinando lesões de retina in vivo e explantes de retina, modelo in vitro, mais adequado que as tradicionais culturas de células”, explicou Kihara.

Aplicação potencial

A estratégia de neuroproteção utilizando diferentes moléculas que desacoplam neurônios foi também capaz de regular negativamente genes pró-apoptóticos como as caspases. “A estratégia se mostrou tão eficiente que foi reproduzida in vivo, resultando em diminuição da área afetada e da morte neuronal”, disse Kihara.

“Mostramos também que os neurônios que estão em apoptose mantêm a expressão de conexinas – que são proteínas responsáveis por formar os canais de junções comunicantes, permitindo a ocorrência do acoplamento. Isso é importante, porque assim pudemos eliminar a hipótese de que um neurônio em processo de apoptose pudesse deixar de expressar as proteínas que formam o canal de acoplamento”, disse.

Segundo Kihara, a partir de agora os estudos irão investigar a hipótese de que os miRNAs transitem pelos canais de junções comunicantes e participam do processo de espalhamento da apoptose entre células acopladas.

A equipe que trabalhará com essa hipótese terá a participação de Erica de Sousa, aluna de graduação da UFABC e autora de um capítulo sobre miRNAs no livro Sinalização de Cálcio: Bioquímica e Fisiologia Celulares, que será lançado no início de outubro, no 1º Simpósio Brasileiro de Sinalização de Cálcio: Bioquímica e Fisiologia Celulares, na UFMG.

De acordo com Kihara, os estudos continuarão também a explorar as possibilidades de utilizar o desacoplamento de neurônios como estratégia de neuroproteção, com potencial aplicação no tratamento de doenças neurodegenerativas.

“Continuaremos investigando como e quando fazer isso de forma mais eficiente dependendo da doença. Mas acreditamos que uma nova porta foi aberta para estudos em neurodegeneração”, disse.

O artigo Blocking of Connexin-Mediated Communication Promotes Neuroprotection during Acute Degeneration Induced by Mechanical Trauma, de Vera Paschon e outros, pode ser lido na PLoS One em www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0045449

Fonte: Revista Fapesp por Fábio de Castro

E com muito orgulho compartilhamos com todos,  que apesar de não terem participado diretamente deste estudo a Biomedicina Metodista se faz presente neste importante grupo de pesquisa da UFABC liderado pelo Dr. Alexandre Kihara. 

Nossas representandes são: Dra. Érika Reime Kinjo que faz seu pós-doutorado e a aluna de Iniciação Científica Bianca A. Santos, que em breve estará no mestrado! Parabéns!!!!!!

ORGULHO DE SER BIOMEDICINA METODISTA!