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Campo DCValorIdioma
dc.contributor.advisorCôrte-Real, Manuelapor
dc.contributor.advisorChaves, Susana Alexandra Rodriguespor
dc.contributor.advisorCosta, Vítorpor
dc.contributor.authorRego, António MIguel Araújopor
dc.date.accessioned2017-12-30T04:28:27Z-
dc.date.available2019-06-08T06:01:04Z-
dc.date.issued2017-06-08-
dc.date.submitted2017-02-
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1822/48651-
dc.descriptionDoctoral thesis - PhD Programme on Molecular and Environmental Biology Specialty of Cellular and Health Biologypor
dc.description.abstractThe yeast Saccharomyces cerevisiae undergoes a mitochondrial-dependent regulated cell death in response to different stimuli, exhibiting typical markers of mammalian apoptosis. However, the upstream signalling events in this process, including those leading to mitochondrial membrane permeabilization, are still poorly characterized. Changes in sphingolipid metabolism have been linked to modulation of apoptosis in both yeast and mammalian cells, and ceramides have been detected in mitochondria upon apoptotic stimuli. We have previously characterized the contribution of enzymes involved in ceramide metabolism to apoptotic cell death induced by acetic acid in yeast. We showed that isc1Δ and lag1Δ mutants, lacking inositol phosphosphingolipid phospholipase C and ceramide synthase, respectively, exhibited a higher resistance to acetic acid that was associated with lower levels of ROS production, reduced mitochondrial alterations and less translocation of cytochrome c into the cytosol in response to acetic acid. In this work, the interaction between these sphingolipid metabolism enzymes, as well as ceramide, in the modulation of acetic acid-induced regulated cell death was assessed. We found that deletion of both LAG1 and ISC1 is not more advantageous, since deletion of both genes does not increase the survival of yeast cells to acetic acid. This suggests that blocking both metabolic pathways precludes cells from counteracting the effects of acetic acid treatment via production of a pool of sphingolipids with a pro-survival role. Consistently, we also observed that these single mutant displayed a decrease in some phytoceramide species and increased of LCB-1Ps. Additionally, combined exposure to C2- phytoceramide and acetic acid resulted in significantly greater sensitivity than individual exposure to each agent in both wild-type and isc1Δ and lag1Δ mutant cells, suggesting that phytoceramide is sufficient to induce cell death and sensitize cells to acetic acid. Pkh1p, Ypk1p, Sch9p, Sit4p, Tor1p and Hog1p have been shown to mediate the effects of sphingolipids and/or regulate sphingolipid levels, mitochondria function and oxidative stress in response to several stimuli. The role of these signalling proteins in acetic acid-induced apoptosis, possibly acting through Isc1p, was therefore assessed. Our results suggest that Pkh1p, Ypk1p, Sch9p and Sit4p, but not Tor1p and Hog1p, regulate acetic acid-induced cell death. Isc1p and Sit4p seem to act independently in acetic acid-induced cell death. However an involvement of Sit4p in the regulation of mitochondrial function and resistance of the isc1Δ mutant cannot be totally discarded. We also found that acetic acid exposure leads to Pkh1p dependent-phosphorylation of both Sch9p and Ypk1p and that Isc1p acts in the same pathway as Sch9p. Both sch9Δ and isc1Δ single and double mutants lacking Isc1p and Sch9p have the same resistant phenotype, and we observed that SCH9 deletion impairs the translocation of Isc1p to mitochondria upon acetic acid-induced cell death. Unexpectedly, these resistant mutants exhibited higher levels of mitochondria ceramides than the wild-type cells. However, we found that the higher resistance of all mutants correlates with higher levels of endogenous LCB-1-P, which suggest that changing the sphingolipid balance in favour of the LCBPs in mitochondria or whole cells results in increased survival to acetic acid. The role of the Pkh1p-Ypk1p pathway in the resistance of isc1Δ was also addressed. We observed that Pkh1p is necessary for isc1Δ resistance to acetic acid-induced apoptosis. Indeed, double deletion of ISC1 and PKH1 had a drastic effect on cell survival, which was associated with increased ROS accumulation and release of cytochrome c, abnormal cell morphology and accumulation of large amounts of chitin, suggesting an involvement of the CWI pathway. Accordingly, we found the CWI pathway signals acetic acid-induced cell death, as blocking signal transduction through this pathway or over-activation of the CWI renders cells more resistant or more sensitive to acetic acid. In conclusion, the overall results suggest that Pkh1p-Ypk1p and Pkh1p- Sch9p pathways play a different role in acetic acid-induced cell death, through the regulation and activation of Isc1p and Lag1p, which contribute to production of sphingolipids that lead to cell death.por
dc.description.sponsorshipThe work presented in this thesis was performed at Centro de Biologia Molecular Ambiental (CBMA), School of Sciences, University of Minho, Instituto de Biologia Molecular e Celular (IBMC), University of Porto, and School of Osteopathic Medicine, Rowan University. The financial support was provided by Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) by means of a grant (SFRH/BD/79523/2011) and also by the projects: Pest-C/BIA/UI4050/2011, FCOMP-01-0124- FEDER-027652, FCOMP-01-0124-FEDER-028210, Pest-C/SAU/LA0002/2011, FCOMP-01- 0124-FEDER-022718, FCOMP-01-0124-FEDER-007047, PTDC/BIA-BCM/69448/2006, PTDC/BBB-BQB/1850/2012, FCT-ANR/BEXBCM/0175/2012, POCI-01-0145-FEDER-007274 and UID/BIM/04293/2013. Research was also supported in part by Grant GM 063265, the Lipidomics Shared Resource, Hollings Cancer Center, Medical University of South Carolina (P30 CA138313) and the Lipidomics Core in the SC Lipidomics and Pathobiology COBRE, Department Biochemistry, MUSC (P20 RR017677).por
dc.description.sponsorshipA levedura Saccharomyces cerevisiae pode sofrer uma morte celular regulada dependente da mitocôndria em resposta a vários estímulos e exibir marcadores típicos de apoptose de mamíferos. No entanto, os eventos de sinalização a montante deste processo, estão ainda mal caracterizados. Alterações no metabolismo dos esfingolípidos têm sido associadas à modulação da morte celular tanto em células de levedura como de mamíferos. Neste contexto, a contribuição das enzimas envolvidas no metabolismo da ceramida para a morte celular induzida pelo ácido acético na levedura foi previamente caracterizada por nós. Neste estudo, verificamos que os mutantes isc1Δ e lag1Δ, desprovidos de inositol fosfosesfingolipido fosfolipase C e de ceramida sintase, respectivamente, apresentam maior resistência ao ácido acético, associada a menores níveis de produção de espécies reactivas de oxigénio, alterações mitocondriais e translocação de citocromo c. No âmbito do presente trabalho, avaliou-se a interação destas enzimas, bem como o papel das ceramidas na modulação da morte celular induzida pelo ácido acético. Verificamos que a deleção simultânea de LAG1 e ISC1 não é vantajosa para as células, uma vez que esta não conduziu ao aumento da sobrevivência das células, demonstrando que alterações na síntese de ceramidas e no balanço de espécies pró- e anti-apoptóticas pode levar a fenótipos opostos de sobrivência celular. Também observamos que estes mutantes exibem uma diminuição em algumas espécies de fitoceramidas e aumento de LCB-1Ps e que a exposição combinada de C2-fitoceramida e ácido acético leva a uma sensibilidade significativamente maior das células do que a exposição individual a cada agente, sugerindo que a fitoceramida é suficiente para induzir a morte celular e sensibilizar as células ao ácido acético. É conhecido que as cínases Pkh1p, Ypk1p, Sch9p, Sit4p, Tor1p and Hog1p medeiam os efeitos dos esfingolípidos e/ou regulam os seus níveis bem como a função mitochondrial e o stress oxidativo em resposta a diferentes estímulos. Neste sentido, avaliou-se também o papel de destas proteínas sinalizadoras na morte celular induzida pelo ácido acético, actuando possivelmente através de Isc1p. Os resultados mostraram que as proteínas Pkh1p, Ypk1p, Sch9p e Sit4p, regulam a morte celular induzida pelo ácido acético. Isc1p e Sit4p parecem funcionar independentemente, contudo um envolvimento de Sit4p na regulação da função mitocondrial e resistência do mutante isc1Δ não pôde ser descartado. Verificou-se também que a exposição ao ácido acético induz a fosforilação dependente de Pkh1p tanto de Sch9p como de Ypk1p e que Isc1p actua na mesma via que Sch9p. Ambos os mutantes sch9Δ e isc1Δ e o mutante duplo deficiente em ISC1 e SCH9 exibem o mesmo fenótipo de resitência e a deleção de SCH9 mostrou afectar a translocação de Isc1p do retículo endoplasmático para a mitocôndria em condições de morte celular induzida por ácido acético. Inesperadamente, estes mutantes resistentes exibiram níveis de ceramidas mais elevados do que as células da estirpe selvagem. No entanto, verificou-se que a maior resistência destes mutantes correlaciona-se com níveis elevados de LCB-1Ps, o que sugere que a alteração do balanço esfingolípido a favor das LCB-1Ps resulta num aumento da sobrevivência na morte celular induzida por ácido acético. O papel da via Pkh1p- Ypk1p na resistência de isc1Δ também foi abordado. Verificou-se que a proteína Pkh1p é necessária para a resistência do mutante isc1Δ. A deleção dupla de ISC1 e PKH1 mostrou ter um efeito drástico na sobrevivência celular, associada a um aumento da acumulação de espécies reactivas de oxigénio e libertação de citocromo c, morfologia celular anormal e acumulação de grandes quantidades de quitina, que sugere um possível envolvimento da via da integridade da parede celular. Consequentemente, verificou-se que esta sinaliza na morte celular induzida pelo ácido acético, uma vez que o bloqueio da transdução do sinal desta via ou a e a sobreactivação torna as células mais resistentes e mais sensíveis ao ácido acético, respectivamente. Em conclusão, os resultados sugerem que as vias Pkh1p-Ypk1p e Pkh1p- Sch9p desempenham um papel diferente na morte celular induzida pelo ácido acético, através da regulação e activação de Isc1p e Lag1p, que contribuem para a produção de esfingolípidos que conduzem à morte celular.por
dc.language.isoengpor
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/FCT/SFRH/SFRH%2FBD%2F79523%2F2011/PTpor
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/FCT/6820 - DCRRNI ID/PEst-C%2FBIA%2FUI4050%2F2011/PTpor
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/FCT/6820 - DCRRNI ID/PEst-C%2FSAU%2FLA0002%2F2011/PTpor
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/FCT/5876-PPCDTI/127248/PTpor
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/FCT/COMPETE/127248/PTpor
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/FCT/5876/147342/PTpor
dc.rightsrestrictedAccesspor
dc.titleThe role of ceramides in the mitochondrial apoptotic pathway induced by acetic acidpor
dc.title.alternativeO papel das ceramidas na via apoptótica dependente da mitocôndria induzida por ácido acéticopor
dc.typedoctoralThesiseng
dc.identifier.tid101502133por
thesis.degree.grantorUniversidade do Minhopor
sdum.uoeiEscola de Ciênciaspor
Aparece nas coleções:BUM - Teses de Doutoramento

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