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Tese em Português | VETTESES | ID: vtt-213737

Resumo

Estudos recentes têm destacado o papel das modificações epigenéticas durante os processos reprodutivos, desde a formação dos gametas até a fecundação e desenvolvimento embrionário inicial. Nesse período, uma ativa regulação de inúmeros fatores epigenéticos são determinantes para o desenvolvimento embrionário subsequente. Nos últimos anos, foram descritas diversas moléculas e genes capazes de alterar e/ou sofrer modificações epigenéticas de maneira ativa. Desta forma, nesta tese, em um primeiro estudo, foi realizada uma caracterização de genes que codificam demetilases de histonas durante o desenvolvimento embrionário inicial nas espécies bovina e suína. Foram utilizados embriões produzidos por fecundação in vitro e clonagem por transferência nuclear de células somáticas. Um aumento significativo na expressão de diversas demetilases no período correspondente a ativação do genoma embrionário em ambas espécies foi observada. Além disso, embriões produzidos por transferência nuclear apresentaram uma expressão atípica desses mesmos genes em comparação a embriões fecundados. Os resultados obtidos nesse primeiro trabalho nos permitiram identificar a importância das enzimas demetilases de histonas para o desenvolvimento embrionário inicial. Por outro lado, a expressão errônea de tais genes evidencia uma incompleta reprogramação celular em embriões clonados. Em um segundo estudo, foi avaliado o efeito da associação entre um inibidor de deacetilases, molécula que promove a acetilação das histonas, e um inibidor de atividade transcricional sobre o desenvolvimento embrionário em embriões clonados. A associação foi capaz de melhorar o desenvolvimento e a qualidade dos embriões produzidos. Além disso, foi avaliada a expressão das principais demetilases de histonas previamente caracterizadas no primeiro estudo. Os tratamentos foram capazes de modular a expressão de algumas demetilases de histonas, refletindo um padrão de expressão, aproximando-se aos padrões observados em embriões fecundados. No terceiro trabalho, foi realizado um estudo funcional de uma demetilase que demonstrou um pico de expressão durante a ativação do genoma em bovinos e suínos. Foi realizado o knockdown da expressão através da injeção de RNA de interferência e avaliado o seu efeito sobre o desenvolvimento embrionário. O knockdown reduziu as taxas de desenvolvimento embrionário, alterou o padrão de metilação de histonas, reduziu a qualidade, bem como a expressão de genes de pluripotência nos embriões. Em conjunto, os dados apresentados evidenciam a importância de moduladores epigenéticos tanto para o desenvolvimento embrionário inicial quanto para a reprogramação celular em embriões clonados.

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Recent studies highlight the role of epigenetic changes during reproductive events, from the formation of gametes to fertilization and early embryo development. In these processes, a dynamic epigenetic regulation is observed and is thought to be determinant for the subsequent development. Recent studies have identified several molecules and genes that catalyze the addition and removal of epigenetic modifications in an active way. Therefore, in the first study, several genes coding for histone demethylases were characterized during initial embryo development in bovine and porcine species. Embryos produced by in vitro fertilization and somatic cell nuclear transfer were used. A significant increase in the expression of several demethylases during embryo genome activation period was observed in both species. In addition, the expression of such genes was altered in embryos produced by nuclear transfer. The obtained results have identified that histone demethylase enzymes may have an important role during early embryo development. Moreover, the aberrant expression of such genes may be related to an incomplete cellular reprogramming in cloned embryos. In a second study, the effect of the association between a deacetylase inhibitor, a molecule that promotes histone acetylation, and an inhibitor of transcriptional activity on embryonic development in cloned embryos was evaluated. The treatment was able to improve embryo development. In addition, the expression of several histone demethylases previously characterized in the first study was assessed. The treatments were able to modulate the expression of some histone demethylases, showing a pattern of expression similar to fertilized embryos. In the final study, a functional assessment was performed with a lysine demethylase that was previously showed to have a peak of expression during genome activation in bovine and porcine species. Knockdown of KDM7A gene expression was performed by interference RNA microinjection. The knockdown effect resulted in impaired embryo development, altered levels of histone methylation and affected the expression of key pluripotency genes. Altogether, data presented in these studies provided evidence that epigenetic modulators, such as, lysine demethylases play important roles on embryo development and cell reprogramming in cloned embryos.

Biblioteca responsável: BR68.1