A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença neurodegenerativa para a qual não existe atualmente um tratamento eficaz. Portanto, é de grande importância investigar mais profundamente os mecanismos que levam à morte do neurônio motor para encontrar novos alvos terapêuticos. Nesta tese, aprofundamos nossa compreensão sobre três proteínas envolvidas na patogênese da ELA (Fused in Sarcoma -FUS, Vesicle-associated Membrane Protein B -VAPB e o receptor de efrina A4-EPHA4), analisando seus efeitos quando mutadas, ausentes, ou quando sua atividade é inibida. Além disso, há evidências de mecanismos em comum na neurodegeneração e transformação celular. Portanto, investigamos essas proteínas relacionadas com ELA em diferentes contextos celulares (neurodegeneração e câncer). Para este fim, usamos os modelos celulares de iPSCs de pacientes com ELA tipo 6, bem como um tumor do sistema nervoso central, meduloblastoma. Aqui, nós descrevemos que a tradução de proteínas é uma das primeiras e mais importantes vias afetadas por mutações relacionadas com ELA. Todos os mecanismos que são interrompidos nas células com ELA, levam à regulação negativa da síntese de proteínas. Consistente com a literatura, nossos resultados mostram que a síntese de proteínas está diminuída em neurônios motores (NMs) derivados de iPSC de pacientes com ELA6, e isso se correlaciona com a presença da proteína FUS (normalmente nuclear) no citoplasma. Também mostramos que interferon-gama (IFN-y) - uma citocina multifuncional que, entre outras atividades, auxilia na resposta antiviral - regula positivamente genes associados à tradução especificamente em NMs com ELA6 quando esses neurônios motores são tratados na presença de estresse oxidativo, e que a localização citoplasmática de FUS é reduzida em ELA6-NMs após o tratamento com IFN-y. Este tratamento evita a apoptose de ELA6-NMs. Portanto, a diminuição da síntese de proteínas pode ser característica da patogênese de ELA, e o aumento da tradução pela administração de IFN-y deveria ser estudado como um possível tratamento para esses pacientes. Em relação à função das proteínas associadas a ELA no meduloblastoma, revelamos novas funções para VAPB e EPHA4 na progressão tumoral. Descobrimos que a VAPB - que tem níveis mais baixos de mRNA no líquido cefalorraquidiano de casos esporádicos de ELA - se correlaciona com menor sobrevida geral de pacientes quando expresso em níveis mais altos no meduloblastoma. Além disso, o nocaute de VAPB causa parada do ciclo celular em G1 / 0 e altera os níveis de transcrição de genes relacionados à via do WNT, incluindo CTNNB1. Também mostramos que a regulação negativa de EPHA4 parece ser benéfica para a proliferação celular em meduloblastoma. Além disso, demonstramos que a VAPB se liga a EPHA4 em tecidos neuronais não transformados, mas não em células de meduloblastoma. No entanto, a remoção de VAPB no meduloblastoma aumentou a fosforilação de EPHA4, enquanto a inibição da fosforilação da EPHA4 aumentou a proliferação das células VAPB-KO, destacando a interação entre estas diferentes vias de sinalização. Em resumo, aqui fornecemos evidências para apoiar a hipótese de que a neurodegeneração e a tumorigênese são o resultado da desregulação das mesmas vias de sinalização, embora em direções diferentes. Portanto, é de extrema importância conectar o conhecimento das pesquisas em câncer e em doenças neurodegenerativas. O que pode levar a uma melhor compreensão dessas doenças devastadoras e gerar novas estratégias de intervenção para melhorar a vida dos pacientes no futuro.

Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease for which there is currently no effective treatment. Therefore, it is of great importance to further investigate the mechanisms leading to motor neuron death to find new potential therapeutic targets. In this thesis, we deepen our understanding of 3 proteins involved in the pathogenesis of ALS (Fused in Sarcoma -FUS, Vesicle-associated Membrane Protein B -VAPB, and the ephrin receptor A4-EPHA4) by analyzing their effects when mutated, absent, or when their activity is inhibited. In addition, there is evidence for overlapping mechanisms in neurodegeneration and cell transformation. Therefore, we further investigated these ALS -related proteins in different cellular contexts (neurodegeneration and cancer). To this end, we used the cellular models of iPSCs from ALS type 6 patients as well as a central nervous system tumor, medulloblastoma. Herein, we describe that protein translation is one of the first and most important pathways affected by ALS -related mutations. Indeed, all mechanisms that are disrupted in ALS -cells ultimately lead to downregulation of protein synthesis rates. Consistent with the literature, our results show that protein synthesis rates are decreased in iPSC-derived motor neurons from ALS6 patients, and this correlates with the presence of the generally nuclear localized FUS protein in the cytoplasm. We also show that interferon-gamma (IFN-y) - a multifunctional cytokine that, among other things, aids in antiviral response - upregulates translation-associated genes specifically in ALS MNs when these iPSC-derived motor neurons from ALS patients are treated in the presence of oxidative stress, and that the cytoplasmic localization of FUS is reduced in ALS6 MNs after IFN-y treatment. This treatment prevents apoptosis of ALS6 MNs. Therefore, decreased protein synthesis may be a hallmark of ALS pathogenesis, and increasing translation with IFN-y is a potential treatment for these patients. Regarding the function of ALS associated proteins in medulloblastoma, we reveal novel roles for VAPB and EPHA4 in tumor progression. We find that VAPB - which has lower mRNA levels in the cerebrospinal fluid of sporadic ALS cases - correlates with lower overall patient survival when expressed at higher levels in medulloblastoma. Moreover, VAPB knockout arrests cells in G1/0 and alters transcript levels of many WNT-related proteins, including CTNNB1. We also show that downregulation of EPHA4 appears to be beneficial for cell proliferation in medulloblastoma. Furthermore, we found that VAPB binds to EPHA4 in nontransformed neuronal tissues but not in medulloblastoma cells. However, removal of VAPB in medulloblastoma increased EPHA4 phosphorylation, whereas inhibition of EPHA4 phosphorylation increased the cycling of VAPB-KO cells, highlighting the interplay between different signaling pathways. In summary, here we provide evidence to support the hypothesis that neurodegeneration and tumorigenesis are the result of the same deregulated signaling pathways, albeit in different directions. Therefore, it is of utmost importance to connect knowledge of cancer research and neurodegenerative diseases. This will not only lead to a better understanding of these devastating diseases, but could generate new intervention strategies to improve the lives of patients in the future.