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Publicação
Differential role of PGC-1α isoforms in the modulation of astrocytes reactive phenotype
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
The peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α (PGC-1α) is a family of
transcriptional coactivators that coordinate physiological adaptations in metabolically
demanding tissues. In the brain, PGC-1α1, the most well studied PGC-1α isoform, has been
implicated in mitochondrial function and reactive oxygen species detoxification. However, our
understanding of the remaining isoforms' functions is far from complete. Interestingly,
preliminary results from our laboratory showed that in a toxin-based mice model of
Parkinson's Disease (PD), the expression levels of PGC-1α2 and PGC-1α3 are increased and that
PGC-1α3 overexpression in astrocytes causes detrimental effects on neurons.
Herein we aimed to identify the molecular pathways modulated by PGC-1α isoforms
by analyzing the transcriptome of astrocytes transduced with adenovirus expressing the
different PGC-1α isoforms by massively parallel sequencing, followed by assays to determine
the role of these variants in cellular processes identified by this analysis, such as migration,
proliferation, adhesion, and inflammatory response.
Our results show for the first time that PGC-1α3 ectopic expression significantly
decreases mRNA levels of integrins, cadherins and protocadherins, and decreases U118 human
glioblastoma and astrocyte cell adhesion. Moreover, PGC-1α3 expression hampers the
induction of C-C motif chemokine ligand 2, and lipocalin 2 expression levels in U118 cells
treated with a cytokine cocktail used to mimic activation by microglial secretome, and the
reactive phenotype of astrocytes when transduced with adenovirus. To identify transcription
factors interacting with PGC-1α3 and involved in the regulation of pathways for cell adhesion
and immune response, we performed reporter gene assays to identify aryl hydrocarbon
receptor (AHR) as a potential transcription factor modulated by PGC-1α3. Preliminary results
suggest that PGC-1α3 may modulate the transcriptional activity of AHR, but this effect might
be promoter and cell-specific. Collectively, our results highlight PGC-1α isoforms as modulators
of astrocytes reactivity and promising therapeutic targets for the treatment of PD and other
neurodegenerative disorders.
O co-activador 1α do recetor γ ativado por proliferadores de peroxissoma (peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α - PGC-1α) é uma família de co-activadores transcricionais que coordenam adaptações fisiológicas em tecidos metabolicamente exigentes. No encéfalo, o PGC-1α1, a isoforma do PGC-1α mais bem estudada, tem sido associado à função mitocondrial e destoxificação de espécies reativas de oxigénio. No entanto, o nosso conhecimento em relação ao papel das restantes isoformas está longe de estar completo. Curiosamente, resultados preliminares do nosso laboratório mostraram que, num modelo da doença de Parkinson de murganho baseado em toxinas, os níveis de expressão do PGC-1α2 e PGC-1α3 estão aumentados e que a sobreexpressão do PGC-1α3 em astrócitos causa efeitos adversos nos neurónios. Neste estudo, o nosso objetivo foi identificar as vias moleculares moduladas pelas isoformas do PGC-1α através da análise do transcritoma de astrócitos transduzidos com adenovírus a expressar as diferentes isoformas do PGC-1α, por sequenciação paralela massiva, seguido de ensaios para determinar o papel destas variantes nos processos celulares identificados por esta análise, tais como migração, proliferação, adesão, e resposta inflamatória. Os nossos resultados mostram pela primeira vez que a expressão ectópica do PGC-1α3 diminui significativamente os níveis de mRNA de integrinas, caderinas e protocaderinas, e diminui a adesão celular de células do glioblastoma humano U118 e de astrócitos. Adicionalmente, a expressão do PGC-1α3 impede a indução de expressão do ligando 2 de quimiocina de motivo C-C e lipocalina 2 em células U118 tratadas com um cocktail de citocinas utilizado para reproduzir a ativação provocada pelo secretoma microglial, e o fenótipo reativo observado quando os astrócitos são transduzidos com adenovírus. Para identificar fatores de transcrição que interagem com o PGC-1α3 e que estão envolvidos na regulação das vias de adesão celular e resposta imunitária, realizámos ensaios de gene repórter para identificar o recetor de hidrocarbonetos arilo (aryl hydrocarbon receptor - AHR) como um fator de transcrição cuja atividade poderá ser potencialmente modulada pelo PGC-1α3. Os resultados preliminares sugerem que o PGC-1α3 pode modular a atividade transcricional do AHR, mas este efeito poderá ser específico do promotor e da célula. Coletivamente, os nossos resultados destacam as isoformas do PGC-1α como moduladores da reatividade dos astrócitos e alvos terapêuticos promissores para o tratamento da doença de Parkinson e de outras doenças neurodegenerativas.
O co-activador 1α do recetor γ ativado por proliferadores de peroxissoma (peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α - PGC-1α) é uma família de co-activadores transcricionais que coordenam adaptações fisiológicas em tecidos metabolicamente exigentes. No encéfalo, o PGC-1α1, a isoforma do PGC-1α mais bem estudada, tem sido associado à função mitocondrial e destoxificação de espécies reativas de oxigénio. No entanto, o nosso conhecimento em relação ao papel das restantes isoformas está longe de estar completo. Curiosamente, resultados preliminares do nosso laboratório mostraram que, num modelo da doença de Parkinson de murganho baseado em toxinas, os níveis de expressão do PGC-1α2 e PGC-1α3 estão aumentados e que a sobreexpressão do PGC-1α3 em astrócitos causa efeitos adversos nos neurónios. Neste estudo, o nosso objetivo foi identificar as vias moleculares moduladas pelas isoformas do PGC-1α através da análise do transcritoma de astrócitos transduzidos com adenovírus a expressar as diferentes isoformas do PGC-1α, por sequenciação paralela massiva, seguido de ensaios para determinar o papel destas variantes nos processos celulares identificados por esta análise, tais como migração, proliferação, adesão, e resposta inflamatória. Os nossos resultados mostram pela primeira vez que a expressão ectópica do PGC-1α3 diminui significativamente os níveis de mRNA de integrinas, caderinas e protocaderinas, e diminui a adesão celular de células do glioblastoma humano U118 e de astrócitos. Adicionalmente, a expressão do PGC-1α3 impede a indução de expressão do ligando 2 de quimiocina de motivo C-C e lipocalina 2 em células U118 tratadas com um cocktail de citocinas utilizado para reproduzir a ativação provocada pelo secretoma microglial, e o fenótipo reativo observado quando os astrócitos são transduzidos com adenovírus. Para identificar fatores de transcrição que interagem com o PGC-1α3 e que estão envolvidos na regulação das vias de adesão celular e resposta imunitária, realizámos ensaios de gene repórter para identificar o recetor de hidrocarbonetos arilo (aryl hydrocarbon receptor - AHR) como um fator de transcrição cuja atividade poderá ser potencialmente modulada pelo PGC-1α3. Os resultados preliminares sugerem que o PGC-1α3 pode modular a atividade transcricional do AHR, mas este efeito poderá ser específico do promotor e da célula. Coletivamente, os nossos resultados destacam as isoformas do PGC-1α como moduladores da reatividade dos astrócitos e alvos terapêuticos promissores para o tratamento da doença de Parkinson e de outras doenças neurodegenerativas.
Descrição
Palavras-chave
PGC-1α astrocytes cell adhesion reactive phenotype inflammation