Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/34187
Title: INSIGHTS INTO THE ROLE OF STRESS GRANULES IN SPINOCEREBELLAR ATAXIAS
Authors: Tomé, Sandra Marisa Oliveira 
Orientador: Nóbrega, Clévio
Keywords: Grânulos de Stress; Neurodegeneração; SCA2; Ataxina-2; SCA3/MJD; Ataxina-3; G3BP1; Arsenito de sódio
Issue Date: 2016
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: Stress granules (SGs) are cytoplasmic messenger ribonuclear proteins (mRNPs) that occur in eukaryotic cells and assemble under several stress conditions, such as heat shock, UV irradiation, viral infection, and hypoxia. Its assembling is generally triggered by phosphorylation of the translation initiation factor 2 alfa (eIF2α) and culminates in translation arrest. SGs accumulate stalled untranslated mRNAs, and this process is regulated by several RNA-binding proteins (RBPs), such as TIA-1, G3BP1 and PABP, which are essential nucleators of SGs assembly. It is hypothesized that SGs appear during the course of several neurodegenerative disorders, as they could contribute to the increase in size as the RBPs consolidate by binding to each other through protein aggregation domain. On the other hand, it is also hypothesized that SGs could have a cytoprotective role, since the knockout of several SGs proteins render cells more vulnerable to stress and the inhibition of eIF2α dephosphorylation protects cells against some forms of stress. However, weather SGs induction may have beneficial effects in neurodegeneration is yet to be addressed. Ataxin-2, the gene product of Spinocerebellar Ataxia Type 2 (SCA2) was proven to be recruited and to play a regulatory role in SGs, by assembling with polysomes and interacting with PABP, which is also a SGs component. Ataxin-2 also interacts with Ataxin-3, contributing significantly to Spinocerebellar Ataxia Type 3/Machado Joseph’s Disease (SCA3/MJD) pathology, which could indicate a possible role of SGs in neurodegeneration. The general purpose of this work was to provide an insight into the role that SGs might play in neurodegenerative disorders, namely SCA2 and SCA3/MJD, specifically in how the SGs induction could influence the causative proteins of these disorders: ataxin-2 and ataxin-3. We observed that SGs induction is able to modulate ataxin-2 and/or ataxin-3 levels, whether by inducing oxidative stress with sodium arsenite (SA) or by overexpressing G3BP1. We also found that G3BP1 overexpression decreases significantly the aggregation of mutant ataxin3 in a cellular SCA3/MJD model and that oxidative stress is a prone environment to aggregation in a SCA2 cellular model. In vivo, we observed that G3BP1 overexpression reduces significantly the number of mutant ataxin-3 aggregates in mouse striatum in a SCA3/MJD lentiviral model, and also the loss of neuronal markers. Altogether, this study provides the first data about the role of the SGs in PolyQ disorders, specifically in SCA2 and SCA3/MJD. Nevertheless, future studies need to be performed in order to clarify the role of SGs in the neurodegeneration context.
Os grânulos de stress (SGs) são estruturas citoplasmáticas, constituídas por RNA mensageiro de proteínas, sendo formados sob diversas condições de stress, tais como choque térmico, radiação UV, infeção viral e hipóxia. A sua formação é geralmente despoletada pela fosforilação do fator de iniciação da tradução 2 alfa (eIF2α) e culmina com a paragem da tradução. Os SGs acumulam mRNAs não traduzidos, num processo regulado por diversas proteínas que se ligam ao RNA (RBPs), tais como TIA-1, G3BP1 e PABP, sendo estas importantes na nucleação dos SGs. Nos últimos anos surgiu a hipótese de que os SGs podem ocorrer e contribuir para as doenças neurodegenerativas. Muitas destas doenças caracterizam-se pela acumulação de proteínas em agregados, sendo que os SGs podem contribuir para o aumento do tamanho dos agregados, por consolidação das RBPs, que se ligam entre si, através dos seus domínios de agregação proteica. Por outro lado, também está formulada a hipótese de que os SGs possam ter um papel cito-protetor, dado que o silenciamento de algumas proteínas dos SGs torna as células mais vulneráveis ao stress e que a inibição da fosforilação do eIF2α protege as células contra algumas formas de stress. Contudo, a hipótese de que os SGs possam ter um efeito benéfico no contexto degenerativo ainda está por ser clarificada. Foi demonstrado que a ataxina-2, cuja forma mutada causa a Ataxia Espinocerebelosa Tipo 2 (SCA2) é recrutada e possui um papel regulatório nos SGs, pois interage com polissomas e com PABP, que também é um elemento dos SGs. A ataxina-2 também interage com a ataxina- 3, contribuindo significativamente para a patologia da Ataxia Espinocerebelosa Tipo 3/Doença de Machado-Joseph (SCA3/MJD), o que aponta para um possível papel dos SGs na neurodegeneração. O objetivo geral deste trabalho é fornecer uma compreensão do papel dos SGs em doenças neurodegenerativas, nomeadamente SCA2 e SCA3/MJD, especificamente o modocomo a indução dos SGs poderia influencia as proteínas causadoras destas patologias: ataxina- 2 e ataxina-3. Neste trabalho observámos que a indução dos SGs é capaz de modular os níveis de ataxina-2 e ataxina-3, quer induzindo stress oxidativo com arsenito de sódio (SA) quer sobre expressando G3BP1. Também observamos que a sobre expressão de G3BP1 reduz significativamente a agregação de ataxina-3 mutante num modelo celular de SCA3/MJD e que o stress oxidativo constitui um ambiente propício à agregação num modelo celular de SCA2. In vivo, observámos que a sobre expressão de G3BP1 reduz significativamente o número de agregados de ataxina-3 mutante no estriado de ratinho num modelo lentiviral de SCA3/MJD, bem como a perda de marcadores neuronais. Em suma, este trabalho fornece os primeiros dados relativos ao papel dos SGs em doenças de poliglutaminas, especificamente SCA2 e SCA3/MJD. Não obstante, consideramos que futuramente serão necessários estudos adicionais para clarificar o papel dos SGs num contexto de degeneração.
Description: TOMÉ, Sandra Marisa Oliveira - INSIGHTS INTO THE ROLE OF STRESS GRANULES IN SPINOCEREBELLAR ATAXIAS. Coimbra : [s.n.], 2016. Dissertação de Mestrado.
URI: http://hdl.handle.net/10316/34187
Rights: embargoedAccess
Appears in Collections:FCTUC Ciências da Vida - Teses de Mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat Login
DM Sandra Tomé.pdf3.58 MBAdobe PDFEmbargo Access    Request a copy
Show full item record

Page view(s) 20

560
checked on Oct 15, 2019

Download(s)

18
checked on Oct 15, 2019

Google ScholarTM

Check


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.