Publicação
(Poly)phenolic compounds for neuroprotection in Parkinson’s disease : from Yeast models to dopaminergic neurons
| datacite.subject.fos | Ciências Médicas | |
| dc.contributor.advisor | Raimundo, Ana F. | |
| dc.contributor.advisor | Nunes dos Santos, Cláudia | |
| dc.contributor.advisor | Teodoro, Rita O. | |
| dc.contributor.author | Zadra, Marco | |
| dc.date.accessioned | 2026-08-03T11:39:33Z | |
| dc.date.available | 2026-08-03T11:39:33Z | |
| dc.date.issued | 2026-07-27 | |
| dc.description.abstract | Parkinson’s disease (PD) is a neurodegenerative disorder characterized by a variety of factors, such as a-synuclein (aSyn) aggregation, yet current treatments are limited to palliative and fail to halt disease progression or address the core cellular hallmarks of the condition. Dietary (poly)phenols found in fruits and vegetables have been proposed as potential neuroprotective agents, however, challenges such as poor bioavailability limit their clinical translation and effectiveness. Emerging evidence suggests that that low-molecular-weight polyphenol metabolites (LMWPMs), produced by gut microbiota metabolism of the original parent dietary (poly)phenols, represent the physiologically active circulating species, achieving brain-bioavailable concentrations after dietary intake. However, their impact on aSyn-derived pathology has not been extensively explored. This study sought to identify and characterize a LMWPM capable of mitigating aSyn toxicity across multiple experimental models and to validate its mechanism of action in human dopaminergic neurons, the cells primarily affected in PD. We employed a cross-platform screening and validation approach. An initial screen of polyphenol metabolites in Saccharomyces cerevisiae overexpressing human aSyn identified PM11 (identity blinded for intellectual property) as a promising candidate, robustly restoring yeast viability and reducing aSyn inclusions while lowering reactive oxygen species. To determine whether protection arose from direct intereference with aggregation, cell-free Thioflavin-T fluorescence assays were performed combined with transmission electron microscopy, confirming that PM11 directly inhibits aSyn fibrillation, producing shorter, more fragmented fibrils. Finally, PM11 was validated in cultured human dopaminergic neurons (LUHMES) challenged with pre-formed aSyn fibrils. Pretreatment with PM11 significantly reduced membrane damage, suppressed apoptotic signaling and preserved neuronal structural integrity. This study’s findings demonstrate that PM11 (at physiologically relevant concentrations) operates through a dual mechanism of direct inhibition of aSyn fibrillization coupled with attenuation of downstream oxidative stress and apoptotic pathways. This work validates the therapeutic strategy of leveraging bioavailable gut-derived metabolites rather than parent dietary (poly)phenols, establishing a methodological framework for evaluating disease-modifying candidates. By demonstrating that post-translational targeting of aSyn aggregation without altering protein expression is achievable at physiologically relevant concentrations, this research supports a paradigm shift toward metabolite-based therapeutic development for synucleinopathies. These findings provide a foundation for rational screening and optimization of next-generation small molecules, with significant implications for halting neurodegeneration at its molecular origin in PD and related disorders. | eng |
| dc.description.abstract | A doença de Parkinson (DP) é uma perturbação neurodegenerativa caracterizada por diversos fatores, entre os quais a agregação de alfa-sinucleína (aSyn), embora os tratamentos atuais se limitem a opções paliativas que não interrompem a progressão da doença nem abordam os principais alvos celulares da condição. Os (poli)fenóis dietéticos presentes em frutas e vegetais têm sido propostos como potenciais agentes neuroprotetores; no entanto, desafios como a fraca biodisponibilidade limitam a sua tradução clínica e eficácia. Evidências emergentes sugerem que os metabolitos de baixo peso molecular de polifenóis (LMWPMs), produzidos pelo metabolismo da microbiota intestinal dos (poli)fenóis dietéticos parentais, representam as espécies fisiologicamente ativas em circulação, alcançando concentrações relevantes no cérebro após ingestão alimentar. Contudo, o seu impacto na patologia derivada de aSyn não foi amplamente explorado. Este estudo procurou identificar e caracterizar um LMWPM capaz de mitigar a toxicidade da aSyn através de múltiplos modelos experimentais e validar o seu mecanismo de ação em neurónios dopaminérgicos humanos, as células primariamente afetadas na DP. Adotámos uma abordagem de triagem e validação multiplataforma. Uma triagem inicial de metabolitos de polifenóis em Saccharomyces cerevisiae superexpressora de aSyn humana identificou o composto PM11 (identidade ocultada por razões de propriedade intelectual) como candidato promissor, restaurando robustamente a viabilidade das células, reduzindo inclusões de aSyn e diminuindo espécies reativas de oxigénio. Para determinar se a proteção resultava de interferência direta na agregação, foram realizados ensaios de fluorescência de Tioflavina-T sem células, combinados com microscopia eletrónica de transmissão, confirmando que o PM11 inibe diretamente a fibrilação da aSyn, produzindo fibrilas mais curtas e fragmentadas. Finalmente, PM11 foi validado em neurónios dopaminérgicos humanos (LUHMES) desafiados com pré-fibrilas de aSyn. O pré-tratamento com PM11 reduziu significativamente o dano na membrana celular, suprimiu a sinalização apoptótica e preservou a integridade estrutural neuronal. As descobertas deste estudo demonstram que o PM11 (a concentraçoes fisiologicamente relevantes) opera através de um mecanismo duplo: inibição direta da fibrinilação de aSyn e atenuação de vias de stress oxidativo e apoptóticas I a jusante. Este trabalho valida a estratégia terapêutica de explorar metabolitos biodisponíveis derivados da microbiota intestinal em vez de (poli)fenóis parentais dietéticos, estabelecendo uma estrutura metodológica para avaliar candidatos modificadores da doença. Ao demonstrar que o alvo pós-traducional da agregação de aSyn, sem alterar a expressão proteica, é alcançável a concentrações fisiologicamente relevantes, esta investigação apoia uma mudança de paradigma para o desenvolvimento terapêutico baseado em metabolitos nas sinucleinopatias. Estas descobertas fornecem uma base para a triagem racional e otimização de pequenas moléculas de nova geração, com implicações significativas para interromper a neurodegeneração na sua origem molecular na DP e perturbações relacionadas. | por |
| dc.identifier.tid | 204335647 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10362/205051 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Parkinson’s disease | |
| dc.subject | A-synuclein aggregation | |
| dc.subject | (Poly)phenol metabolites | |
| dc.subject | Neuroprotection | |
| dc.subject | S. cerevisiae | |
| dc.subject | Dopaminergic neurons | |
| dc.subject | Doença de Parkinson | |
| dc.subject | Agregação de alfa-sinucleína | |
| dc.subject | Metabolitos de (poli)fenóis | |
| dc.subject | Neuroprotecção | |
| dc.subject | Neurónios dopaminérgicos | |
| dc.title | (Poly)phenolic compounds for neuroprotection in Parkinson’s disease : from Yeast models to dopaminergic neurons | eng |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Investigação Biomédica |