Compreender a comunicação entre o vacúolo e a mitocôndria durante a apoptose induzida por ácido acético

Abstract

A apoptose é um mecanismo fisiológico, pelo qual a célula comete suicídio, de forma organizada, denominada de auto-destruição celular programada. É um processo fundamental e evolutivamente conservado, que tem um papel essencial para o desenvolvimento normal, pois conduz à remoção de células supérfluas, ectópicas, infetadas, transformadas ou danificadas, ou seja, células que representem uma ameaça à integridade do organismo. A catepsina D (CatD) é uma das principais proteases aspárticas lisosomais e uma das principais endopeptidases responsáveis pela proteólise de proteínas de vida longa, nomeadamente por endocitose e auto-fagocitose, desempenhando importantes papéis no catabolismo proteico, processamento de antigénios, doenças degenerativas e progressão do cancro. A CatD é abundantemente expressa no cérebro, incluindo no córtex, hipocampo, dopaminérgico (DA) e na substância negra dos neurónios (SNR). A CatD tem vindo a ser destacada na resposta apoptótica, sendo o seu papel dependente do tipo de células e do seu contexto. A endopeptidase vacuolar de levedura, Pep4p, é ortóloga da CatD em humanos. Encontrase predominantemente localizada no lúmen do vacúolo, equivalente ao lisossoma das células de mamíferos, sendo libertada deste para o citosol em células submetidas à indução de apoptose por ácido acético e por peróxido de hidrogénio. Este trabalho prático teve como objectivo avaliar se a CatD possui um papel semelhante ao Pep4p de forma a compreender melhor a função da CatD no processo de morte celular por apoptose. A expressão heteróloga de proteínas humanas em leveduras associada à tratabilidade genética e fácil manipulação deste microrganismo revelou-se uma ferramenta poderosa para o estado de função e mecanismo de regulação de diferentes proteínas humanas, sem a interferência das redes de regulação complexas presentes nos eucariotas superiores. Neste sentido expressamos a CatD humana na levedura S. cerevisiae e exploramos este modelo celular neste projeto de tese.

Apoptosis is a physiological mechanism in which the cell commits suicide in an organized form, called self - programmed cell destruction. It is a fundamental process that is evolutionarily conserved and is essential for normal development, as it removes superfluous, ectopic, infected, transformed or damaged cells; in other words, cells that represent a threat to the integrity of the organism. CatD is a major lysosomal aspartic protease and the major endopeptidase responsible for proteolysis of long-lived proteins, in particular by endocytosis and phagocytosis, playing important roles in protein catabolism, antigen processing, degenerative diseases and cancer progression. It is abundantly expressed in the brain, including the cortex, hippocampus, dopamine (DA) and in the substantia nigra neurons (SNR) (Deis et al., 1996; Siintola et al., 2006;. L. Qiao et al., 2008). CatD has been a proeminent role in the apoptotic response, its role dependent on cell type and context. The yeast vacuolar endopeptidase, Pep4p, is homologous to human CatD. Is predominantly located in the lumen of the vacuole, the lysosome analogue, and released to the cytosol in cells undergoing apoptosis induction by acetic acid or hydrogen peroxide (Pereira et al 2010; Pereira H. et al., 2013). The aim of this work was to evaluate whether CatD plays a role similar to Pep4p, and understand the role of CatD in apoptotic cell death. The heterologous expression of human proteins in yeast associated with its genetic tractability and easy manipulation has demonstrated a powerful tool to study their function and regulation mechanisms without the interference of the complex regulatory networks of higher eukaryotes. Therefore, we expressed the human CatD in the yeast S. cerevisiae and exploited this cellular model in this thesis project.