Caracterização das proteínas EXO-3/APE1 e XPA-1/XPA no desenvolvimento de fenótipos neurodegenerativos no Caenorhabditis elegans

dc.contributor.advisorOliveira, Riva de Paula
dc.contributor.advisor-co1Rocha, Hugo Alexandre de Oliveira
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-6092-6142
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6790385939188325
dc.contributor.authorBezerra, Liliane Soares de Castro
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4789315674848468
dc.contributor.referees1Campos, Julliane Tamara Araújo de Melo
dc.contributor.referees2Souza, Evandro Araújo de
dc.date.accessioned2025-05-28T23:35:44Z
dc.date.available2025-05-28T23:35:44Z
dc.date.issued2025-02-24
dc.description.abstractClinical evidence suggests that deficiencies in the nucleotide excision repair (NER) and base excision repair (BER) pathways are associated with neurodegenerative pathologies in humans, suggesting that these pathways play a key role in chronic neurodegenerative diseases. Failure of the NER pathway results in several DNA damages, such as continuous activation of poly-ADP-ribose polymerase 1 (PARP1) and decreased intracellular NAD+. However, the relationship between mitochondrial dysfunction and BER pathway deficiency is still not fully understood, as is the possible interaction with the NER pathway. The nematode Caenorhabditis elegans is a widely used model to investigate neurodegenerative diseases in developing multicellular organisms. The BER and NER pathways are well preserved in C. elegans. In this organism, the endonuclease EXO-3, homologous to APE1 of the BER pathway, and the ortholog XPA-1 of the NER pathway play key roles. exo-3 mutants present reduced progeny, increased production of reactive oxygen species (ROS) and larger mitochondrial DNA (mtDNA) deletions. On the other hand, xpa-1 mutants are sensitive to UV radiation and present deficiencies in the ubiquitin-proteasome system (UPS) and mitochondrial metabolism. Thus, we evaluated how deficiencies of EXO-3 and XPA-1 influence mitochondrial integrity and the development of neurodegenerative phenotypes in transgenic models of C. elegans. For this purpose, we analyzed exo-3 and/or xpa-1 knockdown animals from strains that emit GFP in intestinal and muscle mitochondria. In addition to observing the effect of BER and NER pathway deficiency on apoptosis, we also evaluated cholinergic neuronal integrity in animals deficient for exo-3 or xpa-1. The results indicated evidence of neurodegeneration and signs of mitochondrial dysfunction in animals deficient in both repair pathways, reinforcing the overlap of these two pathways. In addition, they are in line with what was observed in previous studies on increased mitochondrial content in exo-3;xpa-1 knockdown animals. Thus, the focus is on the development of exo-3 and xpa-1 deletion mutant animals for a better characterization of mitochondrial function and neuronal integrity. This work is expected to contribute to a better understanding of neurodegenerative diseases and the role of EXO-3, a central endonuclease in BER repair, in the emergence of neurodegenerative phenotypes and their association with mitochondrial dysfunctions.
dc.description.resumoEvidências clínicas indicam que as deficiências nas vias de reparo por excisão de nucleotídeos (NER) e excisão de bases (BER) estão associadas a patologias neurodegenerativas em humanos, sugerindo que que essas vias desempenham um papel fundamental nas Doenças Neurodegenerativas crônicas. A falha na via NER resulta em diversos danos ao DNA, como ativação contínua da poli-ADP-ribose polimerase 1 (PARP1) e diminuição do NAD+ intracelular. Contudo, a relação entre a disfunção mitocondrial e a deficiência da via BER ainda não é completamente compreendida, assim como a possível interação com a via NER. O nematódeo Caenorhabditis elegans é um modelo amplamente utilizado para investigar doenças neurodegenerativas em organismos multicelulares em desenvolvimento. As vias BER e NER são bem preservadas em C. elegans. Nesse organismo, a endonuclease EXO-3, homóloga à APE1 da via BER, e o ortólogo XPA-1 da via NER desempenham papéis chave. Mutantes exo-3 apresentam redução na progênie, aumento na produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e maiores deleções de DNA mitocondrial (mtDNA). Já os mutantes xpa-1 são sensíveis à radiação UV e apresentam deficiências no sistema ubiquitina-proteassoma (UPS) e no metabolismo mitocondrial. Assim, avaliou-se como as deficiências de EXO-3 e XPA-1 influenciam a integridade mitocondrial e o desenvolvimento de fenótipos neurodegenerativos em modelos transgênicos de C. elegans. Para isso, foram analisados animais knockdown para exo-3 e/ou xpa-1 de cepas que emitem GFP em mitocôndrias intestinais e musculares, além de também ter sido observado o efeito da deficiência das vias BER e NER na apoptose, também foi avaliado a integridade neuronal colinérgica em animais deficientes para exo-3 ou xpa-1. Os resultados indicaram evidências de neurodegeneração e indícios de disfunção mitocondrial em animais deficientes nas duas vias de reparo, reforçando a sobreposição dessas daus vias. Além disso, eles vão ao encontro do observado em estudos anteriores sobre aumento do conteúdo mitocondrial em animais knockdown para exo-3;xpa-1. Dessa maneira o foco volta-se no desenvolvimento de animais mutantes de deleção em exo-3 e xpa-1 para uma melhor caracterização da função mitocondrial e integridade neuronal. Espera-se que esse trabalho contribua para uma melhor compreensão das doenças neurodegenerativas e do papel da EXO-3, uma endonuclease central no reparo BER, no surgimento de fenótipos neurodegenerativos e sua associação com disfunções mitocondriais.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
dc.identifier.citationBEZERRA, Liliane Soares de Castro. Caracterização das proteínas EXO-3/APE1 e XPA-1/XPA no desenvolvimento de fenótipos neurodegenerativos no Caenorhabditis elegans. Orientadora: Dra. Riva de Paula Oliveira. 2025. 66f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica e Biologia Molecular) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63730
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.countryBRpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULARpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectCaenorhabditis elegans
dc.subjectBER
dc.subjectNER
dc.subjectNeurodegeneração
dc.subjectDisfunção mitocondrial
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS
dc.titleCaracterização das proteínas EXO-3/APE1 e XPA-1/XPA no desenvolvimento de fenótipos neurodegenerativos no Caenorhabditis elegans
dc.typemasterThesispt_BR

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