Influência mitocondrial na regulação de genes envolvidos com envelhecimento em Saccharomyces cerevisiae submetidas à alta pressão hidrostática

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dc.contributor.advisor1Fernandes, Patricia Machado Bueno
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000326953638
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2441925791593067
dc.contributor.authorSpagnol, Brigida de Almeida Amorim
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-5482-2702
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3200148222923666
dc.contributor.referee1Lomeli, Monica Montero
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-0449-7563
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9488252687145315
dc.contributor.referee2Fernandes, Antonio Alberto Ribeiro
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-0535-9349
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4696507759154477
dc.contributor.referee3Santos, Alexandre Martins Costa
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000000288018875
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/4144105396879016
dc.contributor.referee4Pinto, Nadja Cristhina de Souza
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0003-4206-964X
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/7088639503480810
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:24Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:24Z
dc.date.issued2020-02-07
dc.description.abstractSaccharomyces cerevisiae is a well-accepted eukaryotic model organism for studies on stress response and aging, whereas preserves several biochemical, molecular and organelle functioning mechanisms. Mitochondria is an organelle involved with stress response and, because it is main generator of reactive oxygen species (ROS) is strongly implicated with aging. Dysfunctionalities of this organelle has been associated with neurodegenerative, psychiatric, and cancer diseases. Mature and young S. cerevisiae cells respond differently to high hydrostatic pressure (HHP) stress. Cell maturity favors genes regulation involved with aging, increasing by almost three times the HHP stress resistance of these cells compared to young cells. Aging regulatory genes such as TOR1, RAS2 and SCH9 have been implicated with mitochondrial dysfunctions. However, it is possible that mitochondria influence the aging-related genes regulation. Thus, this work sought to modulate the TOR1, RAS2 and SCH9 regulation by controlling the increase in mitochondrial membrane potential (ΔΨm) of S. cerevisiae submitted to HHP. To achieve these goals, S. cerevisiae mother cells were differentiated from daughter cells by Calcofluor White impregnationinto their cell wall, generating daughter cells without impregnation. Thus, ROS accumulation and ΔΨm in response to HHP was quantified by flow cytometry. Protocatechuic acid (PCA) was previously used for mitochondrial protection against the HHP unfavorable effects. Fluorescence microscopy images on mitotracker green- FM labeled cells were performed to observe mitochondrial dynamics. Finally, genes involved with aging and antioxidant defenses were analyzed by real-time PCR (qRT- PCR) in the general population. Mother and daughter cells indicatived similarities in ΔΨm upon the applied treatments. Mild HHP stress indicated ΔΨm increased and 15 min recovery at ambient pressure are required for ΔΨm stabilization before severe HHP treatment. Mitochondrial protection indicated reducing of ΔΨm and this seems to have improved the tolerance to severe treatment. Mature cells accumulated high levels of ROS after HHP. However, mitochondrial protection together with the PCA antioxidant action reduced the ROS accumulation in these cells, compensating the inhibition of antioxidant genes regulation. Almost all cells with mitochondrial protection resisted to severe HHP stress. There was a 71% to 92% increase in HHP stress tolerance with previous mitochondrial protection. The genes TOR1, RAS2 and SCH9 were repressed, favoring the stress response, increasing the resistance. In addition, reducing ROS accumulation has retarded aging.
dc.description.resumoSaccharomyces cerevisiae é um modelo de organismo eucarionte bem aceito para estudos sobre resposta ao estresse e envelhecimento, pois preservam diversos mecanismos bioquímicos, moleculares e de funcionamento de organelas. A mitocôndria é uma organela envolvida com resposta ao estresse e, por ser a principal geradora de espécies reativas de oxigênio (ROS) está fortemente implicada com o envelhecimento. O mal funcionamento dessa organela tem sido associado com o surgimento de doenças neurodegenerativas, psiquiátricas e com o câncer. Células maduras e jovens de S. cerevisiae respondem diferentemente ao estresse de alta pressão hidrostática (HHP). A maturidade celular favorece a regulação de genes envolvidos com o envelhecimento, aumentando em quase três vezes a resistência à HHP destas células em relação às células jovens. Genes reguladores do envelhecimento como TOR1, RAS2 e SCH9 têm sido implicados com disfunções mitocondriais. No entanto, é possível que as mitocôndrias influenciem a regulação de genes relacionados com envelhecimento. Assim, este trabalho buscou modular a regulação de TOR1, RAS2 e SCH9 através da inibição do aumento do potencial de membrana mitocondrial (ΔΨm) de S. cerevisiae submetidas à HHP. Para alcançar esses objetivos, células mães de S. cerevisiae foram diferenciadas das células filhas pela impregnação de calcofluor white em sua parede celular, gerando células filhas sem impregnação. Assim, o acúmulo de ROS e o ΔΨm em resposta à HHP puderam ser quantificados por citometria de fluxo. O ácido protocatecuico (PCA) foi previamente utilizado para proteção mitocondrial contra os efeitos desfavoráveis da HHP. Imagens de microscopia de fluorescência em células marcadas com mitotracker green-FM foram realizadas para observação da dinâmica mitocondrial. Por fim, genes envolvidos com o envelhecimento e defesas antioxidantes foram analisados por PCR em tempo real na população geral. Células mães e filhas indicaram semelhanças no ΔΨm mediante os tratamentos aplicados. O estresse brando de HHP indicou indução do aumento do ΔΨm e notamos que 15 min de recuperação em pressão ambiente são necessários para a indicativa estabilização do ΔΨm antes do tratamento severo de HHP. A proteção mitocondrial indicou redução do ΔΨm e isto parece ter melhorado a tolerância ao tratamento severo. Células maduras acumularam altos níveis de ROS após à HHP. No entanto, a proteção mitocondrial junto a ação antioxidante do PCA reduziu o acúmulo de ROS nestas células, compensando a inibição da regulação dos genes antioxidantes. Quase todas as células com proteção mitocondrial resistiram ao estresse severo de HHP. Houve um aumento de 71% para 92% na tolerância ao estresse de HHP com prévia proteção mitocondrial. Os genes TOR1, RAS2 e SCH9 foram reprimidos, favorecendo a resposta ao estresse, aumentando a resistência. Além disso, a redução do acúmulo de ROS retardou o envelhecimento.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/14671
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Biotecnologia
dc.publisher.departmentCentro de Ciências da Saúde
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia
dc.rightsopen access
dc.subjectLeveduras
dc.subjecttolerância ao estresse
dc.subjectmitocôndrias
dc.subjectantioxidantes
dc.subjectenvelhecimento
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqBiotecnologia
dc.titleInfluência mitocondrial na regulação de genes envolvidos com envelhecimento em Saccharomyces cerevisiae submetidas à alta pressão hidrostática
dc.title.alternativeMitochondrial influence in the gene regulation involved with aging in Saccharomyces cerevisiae submitted high hydrostatic pressure.
dc.typedoctoralThesis
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