Caracterização do papel de Nop53 na montagem da subunidade ribossomal maior em Saccharomyces cerevisiae / Characterization of the role of Nop53 in the assembly of the large ribosomal subunit in Saccharomyces cerevisiae

Os ribossomos são complexos ribonucleoproteicos conservados formados por duas subunidades assimétricas (40S e 60S em eucariotos) responsáveis pela tradução da informação genética e catálise da síntese proteica. A montagem destes complexos em eucariotos é mais bem descrita em S. cerevisiae, constituindo um processo celular energeticamente dispendioso e com múltiplas etapas. Ela tem origem no nucléolo com a transcrição do pré-rRNA 35S e requer o recrutamento hierárquico e transiente de cerca de 200 fatores de montagem para garantir a formação correta dos centros funcionais aptos à tradução. Neste processo, que se estende no núcleo e citoplasma, 79 proteínas ribossomais associam-se gradativamente à medida que o prérRNA é dobrado, modificado e processado. O processamento do pré-rRNA 35S consiste na remoção progressiva de espaçadores internos (ITS1 e ITS2) e externos (5ETS e 3ETS), que separam e flanqueiam os rRNAs maduros componentes de ambas subunidades ribossomais. A clivagem do ITS1 separa as vias de maturação do pré-60S e do pré-40S. O ITS2, que, em associação a fatores de montagem, forma uma estrutura denominada ITS2-foot, é o último espaçador do pré-60S a ser removido. A composição do ITS2-foot permanece inalterada no nucléolo até a transição entre o estado E nucleolar e a formação da partícula Nog2 nuclear. Nesta etapa, a liberação do fator Erb1 permite o recrutamento do fator de montagem conservado e essencial Nop53. Na base do ITS2-foot, Nop53 recruta o exossomo via RNA helicase Mtr4 para a clivagem 3-5 exonucleolítica de parte do ITS2 levando à desmontagem do ITS2-foot. O fato de Nop53 atuar como ponte entre dois grandes complexos e apresentar uma estrutura flexível e estendida nos levou a aprofundar a caracterização de seu papel durante a maturação do pré60S. Neste trabalho, usando análise proteômica quantitativa label-free baseada em espectrometria de massas, caracterizou-se o interactoma de Nop53, e avaliou-se o impacto da depleção de Nop53 no interactoma da subunidade catalítica do exossomo Rrp6 e na composição de pré-ribossomos representativos de quase todas as etapas de maturação do pré-60S. Em paralelo, foram caracterizados mutantes truncados de Nop53 e avaliada por pull-down a interação de Nop53 com componentes do exossomo. Os resultados obtidos mostraram que Nop53 é capaz de interagir com o cofator do exossomo Mpp6, sugerindo pontos adicionais de interação durante o recrutamento do exossomo ao pré-60S. A análise do interactoma de Rrp6 mostrou uma associação precoce do exossomo aos intermediários pré-ribossomais nucleolares mais iniciais, anteriores aos previamente descritos. Mudanças na composição dos intermediários pré-60S revelaram que a depleção de Nop53 afeta a transição entre o estado E e a partícula Nog2, afetando eventos tardios de maturação como o recrutamento de Yvh1. Comparando-se o efeito da depleção de Nop53 com o de mutantes nop53 desprovidos da região de recrutamento do exossomo, obtivemos evidências bioquímicas do papel estrutural de Nop53 na base do ITS2- foot. Em conjunto, estas observações, à luz de estruturas de intermediários pré-ribossomais recentemente descritas, nos permitiram concluir que o recrutamento de Nop53 ao pré-60S contribui para a estabilização de eventos de remodelamento do rRNA que antecedem a formação da partícula Nog2

Ribosomes are conserved ribonucleoprotein complexes formed by two asymmetric subunits (the 40S and the 60S in eukaryotes) responsible for translating the genetic information and catalyzing protein synthesis. The assembly of these complexes in eukaryotes is best described in S. cerevisiae. It is an energetically demanding, multi-step cellular process, that starts in the nucleolus with the transcription of the 35S pre-rRNA. It requires the hierarchical and transient recruitment of about 200 assembly factors to ensure the correct formation of the functional centers suitable for translation. In this process, which extends into the nucleus and cytoplasm, 79 ribosomal proteins gradually associate as the pre-rRNA is folded, modified, and processed. The 35S pre-rRNA processing happens with the progressive removal of internal (ITS1 and ITS2) and external (5'ETS and 3'ETS) transcribed spacers, which separate and flank the mature rRNA components of both ribosomal subunits. The cleavage at the ITS1 separates the pre-60S and pre40S maturation pathways. The ITS2, which in association with assembly factors constitutes a structure called ITS2-foot, is the last pre-60S spacer to be removed. The composition of the ITS2- foot remains unchanged in the nucleolus until the transition between the nucleolar state E and the nuclear Nog2 particle. At this stage, the release of Erb1 allows the recruitment of the conserved and essential assembly factor Nop53. At the base of the ITS2-foot, Nop53 recruits the exosome via the RNA helicase Mtr4 for the ITS2 3'-5' exonucleolytic cleavage leading to the ITS2-foot disassembly. The fact that Nop53 acts as a bridge between these two large complexes and exhibits a flexible and extended structure led us to further characterize its role in the pre-60S maturation. In this work, using mass spectrometry-based label-free quantitative proteomics, we characterized the interactome of Nop53, as well as the impact of the depletion of Nop53 on the interactome of the exosome catalytic subunit Rrp6 and on the composition of pre-ribosomes representative of almost all pre-60S maturation stages. In parallel, we characterized nop53 truncated mutants and evaluated the interaction of Nop53 with exosome components by pulldown assays. The results showed that Nop53 can interact with the exosome cofactor Mpp6, suggesting the contribution of additional points of interaction during the exosome recruitment to the pre-60S. The analysis of the Rrp6 interactome revealed an early association of the exosome with pre-ribosomal intermediates at very early nucleolar stages, before those previously described. Changes in the composition of pre-60S intermediates revealed that Nop53 depletion affects the transition between the state E and the Nog2 particle, affecting late pre-60S maturation events, such as the Yvh1 recruitment. Comparing the effect of Nop53 depletion with that of nop53 mutants lacking the exosome interacting region, we obtained biochemical evidence of the structural role of Nop53 at the base of the ITS2-foot. Altogether, and in light of recently described structures of pre-ribosomal intermediates, these observations allowed us to conclude that the recruitment of Nop53 to the pre-60S contributes to the stabilization of rRNA remodeling events that precede the formation of the Nog2 particle

Estudos funcionais e biológicos associados à interação de DUSP3 com a proteína HNRNPC1/C2 / Functional and biological studies associated to DUSP3 and HNRNPC1/C2 protein inte ractions

A regulação da fosforilação/desfosforilação das proteínas é o eixo central de muitas cascatas de sinalização. A fosfatase DUSP3, constituída apenas por um único domínio catalítico, desempenha papéis fundamentais na proliferação e senescência celular. Nas células HeLa, submetidas ao estresse genotóxico, o DUSP3 interage fisicamente com as proteínas HNRNPC, mas o efeito dessa função molecular ainda é desconhecido. Aqui demostramos que a ausência de DUPS3 mantem a proteína HNRNPC1/C2 num estado hiperfosforilado. Para entender melhor o envolvimento da interação DUSP3-HNRNPC nas funções biológicas da HNRNPC1/C2, foram estudadas células de fibroblasto deficientes de DUSP3. Foi analisado o efeito da deficiência de DUSP3 na biogênese dos ribossomos através do ensaio de perfil de polirribossomos e quantificação dos rRNAs com RT-qPCR. Os resultados mostraram que a deficiência de DUSP3 não afeta a maturação das subunidades ribossômicas, mas teria um impacto na transcrição dos pré-rRNAs e no acumulo das espécies 47S/45S. A expressado de genes contendo sequencias IRES foi analisado através do RT-qPCR e sua tradução ao longo do ciclo e em condições de estresse. Da expressão, não existe nenhuma diferença nos níveis de transcrição dos genes c-myc e xiap nas células normais e deficientes de DUSP3 em condições basais. Embora a síntese destas proteínas é maior nas células deficientes, mantendo um nível maior de tradução ao longo de todo o ciclo. Sob condições de estresse, esta duas proteínas sempre mantem uma maior expressão nas células Knockdown para DUSP3. Neste trabalho também foi estabelecido a presença de DUSP3 nos complexos da subunidade 40S, através do analise das frações obtidas do ensaio de polirribossomos e interação in vitro (Co-IP). A presença de DUSP3 nas subunidades 40S, os monossomas 80S e polissomos poderia ser através da interação direta com proteínas que possuem um domínio RRM e seria dependente dos complexos formados pelas proteínas e seus RNAs alvos. Aqui mostramos a interação in vitro de DUSP3 com a proteína PABP (com quatro domínios RRM), proteína que tem um papel importante na manutenção da taxa global de tradução, esta interação é enfraquecida na ausência de RNAs. A deficiência de DUSP3 também teria um impacto na interação das proteínas HNRNPC1/C2 e P53 in vitro. A ausência de DUSP3 diminui a interação HNRNPC-P53 através da hiperfosforilação da proteina HNRNPC1/C2. A perda desta interação, aumentaria os níveis da proteína P53 na célula deficiente de DUSP3 e poderia gerar parada no ciclo celular. Através de ensaios de imunofluorescência, se observo uma maior taxa de transcrição global na célula deficiente de DUSP3. Por fim, aqui demostramos que a interação direta de DUSP3 e HNRNPC1/C2 vai permitir a regulação das funções biológicas desta proteína, e a ausência de DUSP3 vai ter efeitos pleiotrópicos na homeostase da célula

inglêsProtein phosphorylation/dephosphorylation regulation is a central axis of many signaling cascades. DUSP3 phosphatase, consisting only of a single catalytic domain, plays key roles in cell proliferation and senescence. In HeLa cells subjected to genotoxic stress, DUSP3 physically interacts with HNRNPC proteins, but the effect of this molecular function is still unknown. Here we demonstrate that the absence of DUPS3 keeps the HNRNPC1/C2 proteins in a hyperphosphorylated state. To better understand the involvement of DUSP3- HNRNPC interaction on the biological functions of HNRNPC1/C2, DUSP3 deficient fibroblast cells were studied. The effect of DUSP3 deficiency on ribosome biogenesis was analyzed by polyribosome profile assay and RT-qPCR for rRNA quantification. The results showed that DUSP3 deficiency does not affect ribosomal subunit maturation, but would have an impact on transcription of pre-rRNAs and accumulation of 47S / 45S species. The expression of genes containing IRES sequences was analyzed by RT-qPCR and their translation throughout the cycle and under stress conditions. From expression, there is no difference in transcriptional levels of c-myc and xiap genes in normal and DUSP3 deficient cells under basal conditions. Although, the synthesis of these proteins is higher in deficient cells and these maintain a higher level of translation throughout the cell cycle. Under stress conditions, these two proteins always maintain higher expression in Knockdown cells for DUSP3. In this work, the presence of DUSP3 in the 40S ribosomal subunit complexes was also established by analyzing the fractions obtained from the polyribosome assay and in vitro interaction (CoIP). The presence of DUSP3 in the 40S subunits, 80S monosomes and polysomes could be through direct interaction with proteins that have an RRM domain and would be dependent on the complexes formed by the proteins and their target RNAs. Here we show the in vitro interaction of DUSP3 with PABP protein (with four RRM domains), a protein that plays an important role in maintaining the overall translation rate, this interaction is weakened in the absence of RNAs. DUSP3 deficiency would also have an impact on the interaction of HNRNPC1/C2 and P53 proteins in vitro. The absence of DUSP3 decreases HNRNPC-P53 interaction through hyperphosphorylation of the HNRNPC1/C2 proteins. Loss of this interaction would increase P53 protein levels in the DUSP3 deficient cell and could lead to cell cycle arrest. Through immunofluorescence assays, a higher overall transcription rate is observed in the DUSP3 deficient cell. Finally, we demonstrate that the direct interaction of DUSP3 and HNRNPC1/C2 will allow the regulation of the biological functions of this protein, and the absence of DUSP3 will have pleiotropic effects on cell homeostasis

Así comienza la vida plaquetaria: un viaje desde los megacariocitos medulares a las plaquetas circulantes / The birth of a platelet: A trip from bone marrow megakaryocytes to circulating platelets / Começa assim a vida plaquetária: uma viagem desde os megacariócitos medulares às plaquetas circulantes

Tal vez por haber sido consideradas como simples restos citoplasmáticos de los megacariocitos encargadas únicamente de la reparación de heridas, las plaquetas han tenido un lugar secundario en cuanto a su estudio e interés en comparación con los otros componentes celulares de la sangre. Sin embargo, en los últimos 20 años se ha avanzado mucho en el conocimiento de estas fascinantes células que de a poco han recobrado un lugar destacado dentro de la hematología. A lo largo de este trabajo se han revisado los aportes más destacados y novedosos acerca del proceso de biogénesis plaquetaria, su regulación por el microambiente medular y factores humorales, recorriendo desde la generación de megacariocitos hasta la liberación de plaquetas libres.

Perhaps for being considered mere megakaryocyte cytoplasmic debris responsible for wound repair alone, platelets have had a secondary role when compared to other cellular blood components. However, in the last 20 years we have learned much more about these fascinating cells, which have slowly regained a prominent place in hematology. This review discusses the most outstanding and novel contributions on platelet biogenesis, its regulation by the bone marrow microenvironment and humoral factors, analyzing from megakaryocyte generation to platelet release.

Talvez por ter sido considerados simples restos citoplasmáticos dos megacariócitos, encarregadas apenas da reparação de feridas, as plaquetas têm tido um lugar secundário quanto a seu estudo e interesse em comparação com os outros componentes celulares do sangue. Entretanto, nos últimos 20 anos foi possível aprender muito a respeito destas fascinantes células que aos poucos foram recobrando um lugar de destaque dentro da hematologia. Ao longo deste trabalho foram revistas as contribuições mais destacadas e novas acerca do processo de biogênese plaquetária, sua regulação pelo microambiente medular e fatores humorais, percorrendo desde a geração de megacariócitos até a liberação de plaquetas livres.

eNOS se correlaciona com a biogênese mitocondrial em corações com cardiopatia congênita e cianose / eNOS correlates with mitochondrial biogenesis in hearts of congenital heart disease with cyanosis

FUNDAMENTO: O programa de biogênese mitocondrial no coração parece apresentar remodelação adaptativa após estresse biomecânico e oxidativo. Os mecanismos adaptativos que protegem o metabolismo do miocárdio durante a hipóxia são coordenados, em parte, pelo óxido nítrico (NO). OBJETIVO: Observar a biogênese mitocondrial e expressão do óxido nítrico sintase (NOS) em corações de cardiopatia congênita com cianose; discutir a resposta mitocondrial à hipóxia crônica do miocárdio. MÉTODOS: Foram investigados 20 pacientes com defeitos cardíacos cianóticos (n = 10) ou acianóticos (n = 10). Foram estudadas amostras do miocárdio na via de saída ventricular direita, tomadas durante a operação. A análise morfométrica de mitocôndrias foi realizada por microscopia eletrônica de transmissão. A relação mtDNA/nDNA foi determinada com PCR em tempo real. Os níveis de transcrição da subunidade I da citocromo c oxidase (COXI), coativador-1α do receptor γ ativado por proliferador de peroxissoma (PGC-1α), o fator respiratório nuclear 1 (NRF1), e fator de transcrição mitocondrial A (Tfam) foram detectados por reação em cadeia da polimerase via transcriptase reversa (RT-PCR) ativado por fluorescência em tempo real. Os níveis proteicos de COXI e nNOS, iNOS e eNOS foram medidos por técnica de Western Blot. RESULTADOS: A densidade volumétrica mitocondrial (Vv) e a densidade numérica (Nv) foram significativamente elevadas em pacientes com cianose, em comparação com a cardiopatia congênita acianótica. MtDNA elevada e suprarregulação dos níveis de COXI, PGC-1 α, NRF1 e Tfam mRNA foram observadas em pacientes cianóticos. Os níveis de proteína de COXI e eNOS foram significativamente maiores no miocárdio de pacientes cianóticos que nos de acianóticos. Os níveis de transcrição do PGC-1α se correlacionam com os níveis de eNOS. CONCLUSÃO: A biogênese mitocondrial é ativada no miocárdio da via de saída ventricular na cardiopatia congênita com cianose, que ...

BACKGROUND: Mitochondrial biogenesis program in heart appears to exhibit adaptive remodeling following biomechanical and oxidative stress. The adaptive mechanisms that protect myocardium metabolism during hypoxia are coordinated in part by nitric oxide (NO). OBJECTIVE: To observe mitochondrial biogenesis and nitric oxide synthase (NOS) expression in hearts of congenital heart disease with cyanosis, discuss mitochondrial response to chronic hypoxia in myocardium. METHODS: 20 patients with cyanotic (n=10) or acyanotic cardiac defects (n=10) were investigated. Samples from the right ventricular outflow tract myocardium taken during operation were studied. Morphometric analysis of mitochondria was performed with transmission electron microscope. Relative mtDNA/nDNA ratio was determined with real-time PCR. Cytochrome c oxidase subunit I (COXI), peroxisome-proliferator-activated receptor γ coactivator-1α (PGC-1α), nuclear respiratory factor 1 (NRF1), and mitochondrial transcription factor A (Tfam) transcript levels were detected by real-time fluorescent RT-PCR. COXI and nNOS, iNOS and eNOS protein levels were measured with western blot. RESULTS: Mitochondrial volume density (Vv) and numerical density (Nv) were significantly elevated in patients with cyanotic compared to acyanotic congenital heart disease. Elevated mtDNA and up-regulated COXI, PGC-1α, NRF1 and Tfam mRNA levels were observed in cyanotic patients. Protein levels of COXI and eNOS were significantly higher in the myocardium of cyanotic than of acyanotic patients. PGC-1α transcript levels correlated with the levels of eNOS. Conclusion: Mitochondrial biogenesis is activated in right ventricular outflow tract myocardium in congenital heart disease with cyanosis, which could be the adaptive response to chronic hypoxia and possibly involves eNOS up-regulation. (Arq Bras Cardiol. 2012; [online].ahead print, PP.0-0).

Efeitos da restrição calórica nas vias de sinalização por insulina e óxido nítrico: implicações para biogênese, morfologia e função mitocondriais / Calorie restriction restriction effects on insulin and nitric oxide signaling: implications to mitochondrial biogenesis, morphology and function

A restrição calórica (RC) estende a expectativa de vida de muitos organismos por mecanismos ainda em estudo. Entre os vários efeitos fisiológicos da RC encontra-se o aumento na biogênese mitocondrial, dependente de óxido nítrico (NO•), sintetizado pela enzima óxido nítrico sintase endotelial (eNOS). Um dos indutores fisiológicos mais potentes da eNOS é a insulina, cujos níveis plasmáticos são consideravelmente reduzidos nos organismos em RC. O objetivo deste trabalho foi investigar os mecanismos associados ao aumento da sinalização por NO• durante a RC in vivo e in vitro, e as conseqüências celulares do aumento de massa mitocondrial no que diz respeito à longevidade e capacidade respiratória celulares. Submetemos camundongos Swiss fêmeas à RC de 40% e observamos um considerável aumento tecido-específico na fosforilação basal de Akt e eNOS em músculo esquelético, tecido adiposo visceral e cérebro, os quais também apresentaram maior massa mitocondrial. A associação entre a sinalização por insulina, NO• e biogênese mitocondrial foi adicionalmente confirmada em um grupo de camundongos tratados com o desacoplador mitocondrial dinitrofenol (DNP), que também reduz a insulinemia e aumenta a longevidade em camundongos. Para o estudo mecanístico deste fenômeno, usamos soros de ratos Sprague-Dawley submetidos à RC de 40% ou alimentados ad libitum (AL) em cultura celular de células vasculares da musculatura lisa (VSMC), reproduzindo um protocolo descrito para RC in vitro. O uso do soro RC aumentou a fosforilação do receptor de insulina e Akt, a expressão de eNOS e nNOS (forma neural da NOS) e a fosforilação de eNOS, o que se refletiu em maior liberação de nitrito (NO2) no meio de cultura. Inibindo-se a Akt, todos os efeitos promovidos pela RC na sinalização por NO• foram revertidos. Ao se imunoprecipitar do soro a adiponectina, citocina conhecida por aumentar a sensibilidade à insulina, aumentada durante a RC, os efeitos do soro RC na via de sinalização de insulina foram abolidos e, conseqüentemente, os efeitos na sinalização por •NO foram prevenidos. Neurônios de células granulosas de cerebelo, que não expressam eNOS, apenas nNOS, foram cultivados com os soros AL ou RC, e também apresentaram considerável aumento na sinalização por •NO. Estas alterações induziram a biogênese mitocondrial e capacidade respiratória, e foram associadas à maior longevidade celular. Os mesmos efeitos mitocondriais foram observados em células secretoras de insulina, INS1, entretanto a secreção de insulina em resposta à glicose tornou-se inibida, por um mecanismo desconhecido, porém associado a reduzidos níveis intracelulares de espécies oxidantes, moléculas-chave para a secreção de insulina; e à alteração da morfologia mitocondrial, provavelmente devido à maior expressão de mitofusina-2 (Mfn-2). Ao se nocautear a Mfn-2, houve um aumento na geração de EROs e as células em RC passaram a secretar insulina a níveis comparáveis aos das células controle. Concluímos que durante a RC a maior sensibilidade à insulina aumenta a atividade de eNOS, via Akt, associada à maior biogênese mitocondrial. A adiponectina é uma molécula-central nestes eventos. A expressão de nNOS também é afetada, por mecanismos desconhecidos. O aumento de biogênese mitocondrial eleva a capacidade respiratória celular e impacta positivamente a longevidade in vitro. A alteração da morfologia mitocondrial associa-se a alterações na produção de oxidantes intracelulares e mudanças na secreção de insulina

Calorie restriction (RC) is known to extend the lifespan in many organisms, and its mechanisms of action are still under investigation. Enhanced mitochondrial biogenesis driven by nitric oxide (•NO), synthesized by the endothelial nitric oxide synthase (eNOS), is proposed to be a CR central effect. Insulin is one of the most potent physiological activators of eNOS. However, plasmatic insulin levels are dramatically reduced in organisms under CR. The goal of this work was uncover the mechanisms associated with enhanced •NO signaling during CR, in vivo and in vitro, as well as the cellular consequences of increased mitochondrial mass, regarding lifespan and reserve respiratory capability. Female Swiss mice were submitted to 40% of CR. A tissue-specific (skeletal muscle, abdominal adipose tissue and brain) increment in basal Akt and eNOS phosphorylation, which was related to enhanced mitochondrial biogenesis, was observed. Indeed, this association was also verified in tissues from mice treated with low doses of a mitochondrial uncoupler, dinitrophenol (DNP). To unveil the mechanism behind the insulin signaling effects on •NO levels, serum from Sprague-Dawley rats submmited to 40% of CR was used to culture in VSMC cells, an in vitro CR protocol. CR sera enhanced insulin receptor (IR) and Akt phosphorylation, as well as nitrite (NO2-) accumulation in the culture media, the expression of eNOS and nNOS (neural NOS isoform) and eNOS phosphorylation. The effects of CR sera were reversed by Akt inhibition. The immunoprecipitation of serum adiponectin, a cytokine known to improve peripheral insulin sensitivity, also reversed the CR serum effects on insulin and •NO signaling. Cerebellar neurons, which do not express eNOS, just nNOS, were also cultured with CR or AL serum and also presented striking increments in •NO signaling, associated with mitochondrial biogenesis, increased reserve respiratory capability and lifespan extension. The mitochondrial effects promoted by CR were also observed in insulin secreting cells (INS1). However, under the CR condition, insulin secretion stimulated by glucose was impaired. The likely explanations are reduced mitochondrial reactive oxygen species (ROS) generation, or the alteration in mitochondrial morphology, associated, in our model, with enhanced mitofusin-2 expression (Mfn-2). In cells which the Mfn-2 was knocked down, insulin secretion in CR and AL groups was responsive to glucose at the same level, and the intracellular oxidants levels were much higher. Overall, CR improves •NO signaling due to enhanced insulin sensitivity, through Akt, and results in mitochondrial biogenesis. Adiponectin is a key molecule in this phenomenon. Increments in mitochondrial mass enhance the cellular reserve respiratory capability and lifespan. Mitochondrial morphology alterations are associated with possible decreases in ROS generation and impaired insulin release, maintained the low levels of plasmatic insulin