O estudo da SUMOilação em modelos in vitro e in vivo da doença de Parkinson

Abstract

A SUMOilação é uma modificação pós-traducional (MPT), altamente dinâmica e reversível, que consiste na conjugação da proteína smal ubiquitin-like modifier (SUMO) a proteínas-alvo, alterando sua estabilidade, função e localização subcelular. A SUMOilação exerce um papel neuroprotetor em modelos de estresse celular e tem sido considerada um fator crítico em diversas doenças neurodegenerativas. A doença de Parkinson (DP) é uma neuropatia progressiva caracterizada pela perda de neurônios dopaminérgicos e disfunção motora, precedida por sintomas pré-motores. Tanto a patogênese da fase pré-motora da DP quanto o papel da SUMOilação na DP não estão totalmente elucidados. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina (MPTP) e seu metabólito tóxico 1-metil-4-fenilpiridínio (MPP+) sobre a SUMOilação e enzimas envolvidas nesse processo, como também sobre proteínas-alvo mitocondriais. Para isto foram utilizados o MPP+ em modelos in vitro e a administração intranasal (i.n.) de MPTP no modelo in vivo da DP. O MPP+ reduziu os conjugados de SUMO-2/3, níveis de SENP 3 (enzima deSUMOilante) e Ubc9 (enzima SUMOilante) e das proteínas de fissão mitocondrial Drp-1 e Mff. O MPTP i.n. não alterou os conjugados de SUMO no bulbo olfatório, mas alterou os conjugados de SUMO-1 no córtex pré-frontal e no hipocampo, de SUMO-2/3 no estriado e no hipocampo e alterou os níveis da SENP 3 e da Ubc9 em todas as estruturas. O MPTP i.n. reduziu os níveis de Drp-1 no bulbo olfatório e no estriado e os níveis de Mff no estriado e no hipocampo. Os resultados apresentados nesse trabalho mostram pela primeira vez a descrição altamente dinâmica do perfil de SUMOilação em modelos in vitro e/ou in vivo da DP utilizando o MPP+ e o MPTP i.n. A partir desses resultados é possível identificar alterações de conjugados SUMO-substrato específico e futuramente identificar proteínas específicas alteradas pela SUMOilação no processo de patogênese da DP.

Abstract: SUMOylation is a highly dynamic and reversible post-translational modification that consists of conjugating the smal ubiquitin-like modifier (SUMO) protein to target proteins, changing their stability, function and subcellular location. SUMOylation plays a neuroprotective role in cell stress models and has been considered a critical factor in several neurodegenerative diseases. Parkinson's disease (PD) is a progressive neuropathy characterized by the loss of dopaminergic neurons and motor dysfunction, preceded by pre-motor symptoms. Both the pathogenesis of pre-motor PD and the role of SUMOylation in PD are not completely understood. The aim was to evaluate the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) and the toxic metabolite 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP+) effects on SUMOylation and enzymes involved in this process, as well as on mitochondrial targets. For this, MPP+ was used in in vitro models and intranasal (i.n.) administration of MPTP in the in vivo model of PD. MPP+ reduced SUMO-2/3 conjugates, SENP 3 and Ubc9 and the mitochondrial fission proteins Drp-1 and Mff levels. The MPTP i.n. (1 mg/nostril) did not change the SUMO conjugates in the olfactory bulb, but it did change SUMO-1 conjugates in the prefrontal cortex and hippocampus, SUMO-2/3 conjugates in the striatum and hippocampus, and SENP 3 and Ubc9 levels in all structures. MPTP i.n reduced Drp-1 levels in the olfactory bulb and striatum, while Mff levels were reduced in the striatum and hippocampus. The results presented in this work show for the first time the highly dinamic alteration of SUMOylation proteins in in vitro and/or in vivo models of PD. The results presented in this work show for the first time the highly dynamic description of the SUMOylation profile in in vitro and/or in vivo models of PD using MPP+ and MPTP i.n. From these results it is possible to identify changes in SUMO-specific substrate conjugates and the second step it is to identify specific proteins altered by SUMOylation in the pathogenesis process of PD.