Identificação e caracterização de interações realizadas pela proteína prion celular no sistema olfatório

Abstract

Resumo: A proteína príon celular (PrPc) é é uma glicoproteína de 33-35 kDa ligada à membrana através de uma âncora de glicosilfosfatidilinositol (GPI). Está presente em diversos tecidos, sendo encontrada com maior abundância nos neurônios do sistema nervoso. Uma modificação conformacional de PrPc para sua isoforma patogênica (PrPSc) é responsável pelas encefalopatias espongiformes transmissíveis (TSEs). Apesar de PrPc ser conservado entre várias espécies, só recentemente a função fisiológica dessa proteína começou a ser elucidada. Vários dados indicam que PrPc seja uma proteína envolvida em complexos multiprotéicos e, dependendo das interações realizadas, desempenhe funções diferentes, tais como: neuritogênese, neuroproteção, adesão celular, regulação da função sináptica, entre outros. Evidências na literatura indicam que PrPc está presente no sistema olfatório (no epitélio e bulbo olfatórios) e participa na discriminação do olfato. A forma patogênica dessa proteína, PrPSc, encontra-se amplamente depositada em células do sistema olfatório e sua presença em secreções nasais, sugere que o epitélio olfatório seja uma via de transmissão das doenças. Com a finalidade de tentar elucidar o papel fisiológico de PrPc no olfato, o presente trabalho teve como objetivo identificar ligantes dessa proteína, através da varredura de uma biblioteca de cDNA de epitélio olfatório pelo sistema de duplo-híbrido em leveduras. Para isso, construiu-se uma isca correspondente à PrPc a qual foi expressa de maneira estável nas leveduras e não se mostrou capaz de autoativar os genes repórteres da sistema de duplo-híbrido. Empregou-se essa isca na varredura de uma biblioteca de cDNA de epitélio olfatório através da técnica de mating e após as etapas de seleção, 10 possíveis candidatos a ligantes de PrPc foram identificados. De modo geral, são ligantes envolvidos nas vias de transporte de vesículas e citoesqueleto ou na apoptose. Ensaios de coimunoprecipitação e de pull down foram utilizados para a confirmação de algumas dessas interações. Apenas a ligação de beta-catenina com PrPc foi confirmada por pull-down, sugerindo um papel relevante dessa interação nos processos sinápticos e de indução de morte neuronal. Novos ensaios deverão ser realizados para a confirmação das demais interações. O presente trabalho contribuiu na identificação de ligantes inéditos de PrPc, o que pode ajudar na elucidação de seu papel fisiológico, nas compreensão das bases moleculares do olfato, bem como na determinação de alvos terapêuticos para as doenças relacionadas. Palavras-chave: PrPc, duplo híbrido em leveduras, epitélio olfatório.

Abstract: The cellular prion protein (PrPc) is a 33-35 kDa glycoprotein, bound to cell membrane via a glicosilfosfatidilinusitol (GPI) anchor. It is present in many tissues and is found in greater abundance in neurons of the nervous system. A conformational change of PrPC to its pathogenic isoform (PrPSc) is responsible for diseases named transmissible spongiform encephalopathies (TSEs). While PrPC is conserved among different species, only recently the physiological function of this protein began to be elucidated. Several data indicate that PrPC is involved in different functions, such as neuritogenesis, neuroprotection, cell adhesion, regulation of synaptic function, among others. Evidence in the literature indicate that PrPc is present in the olfactory system (olfactory epithelium and bulb) and participates in the olfaction discrimination. The pathogenic form of the protein, PrPSc, is largely deposited in the cells of olfactory system and its presence in nasal secretions suggests transmission of diseases via olfactory epithelium. In order to address the physiological role of PrPC in olfaction, the present study aimed to identify ligands of this protein by screening a cDNA library of olfactory epithelium using the yeast two-hybrid system. For this, a bait corresponding to PrPc was constructed and was stably expressed in yeast and was not able to self-activate the reporter genes of the two-hybrid system. We applied this bait to screen the olfactory epithelium cDNA library through the technique of mating. At the end of process selection 10 potential candidates for PrPc ligands were identified. Most of them are involved in vesicle trafficking pathway, cytoskeletal and apoptosis. Coimmunoprecipitation and pull down assays were used to confirm some of these interactions. Only the binding of PrPc with beta-catenin was validated by pulldown, suggesting a role of this interaction in the processes of synaptic and neuronal death induction. Other experiments should be performed to confirm the others interactions. This work contributed to the identification of novel PrPc molecular patterns, which may help in the elucidation of PrPc physiological role, in understanding the molecular basis of smell, as well as for determining therapeutic targets for diseases. Key-words: PrPc, yeast two-hybrid system, olfactory epithelium.