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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.42.2019.tde-03052022-173712
Documento
Autor
Nombre completo
Tatiane Macedo Silva
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2019
Director
Tribunal
Wunderlich, Gerhard (Presidente)
Bargieri, Daniel Youssef
Barros, Roberto Rudge de Moraes
Dutra, Marcos Leoni Gazarini
Título en portugués
A função de antígenos SURFIN e o papel epigenético da putativa demetilase JmjC2 em Plasmodium falciparum.
Palabras clave en portugués
Antígenos SURFIN
Fatores epigenéticos.
Genes surf
Jumonjis Demetilases
Malária
Plasmodium falciparum
Transcrição de genes
Resumen en portugués
O parasita da malária Plasmodium falciparum que causa o tipo mais perigoso de malária em humanos, apresenta uma estrita regulação na expressão gênica para a codificação de todos os fatores do ciclo celular e de diversas proteínas variantes, que podem ou não ser exportadas para o citoplasma e a membrana da célula hospedeira. Mesmo com o genoma publicado há mais que uma década, existem muitas proteínas com funções não definidas, como os antígenos SURFINs, além de vários fatores epigenéticos, como as Jumonji demetilases. SURFINs são antígenos de alto peso molecular, codificados por uma pequena família de 10 membros de genes surf, dos quais três genes possuem códons de parada na sequência. Dois genes surf estão relacionados no estágio sanguíneo e SURFIN 4.1 é um dos pseudogenes cujo transcrito aparentemente é traduzido em esquizontes da cepa 3D7. A Jumonji C2 é uma putativa histona demetilase cujo papel permanece desconhecido. Nós analisamos se uma forma não-canônica de splicing ou edição de RNA ou frequente read-through dos códons de parada ocorre para SURFIN4.1, e se o parasita P. falciparum produz a proteína completa a partir de uma sequência de DNA tipo pseudogene. Além disso, estudamos o papel da SURFIN 4.1 e da Jumonji C2 e suas importâncias para a sobrevivência do parasita por knockdown, desestabilizando o mRNA para atenuação da expressão gênica usando o sistema ribozima glmS. Mostramos que o sequenciamento de DNA e cDNA de surf4.1 são convergentes e nenhuma edição específica ocorreu no transcrito. Apesar de vários códons de parada uma proteína SURFIN 4.1, completa, está presente e associada a esquizontes e merozoítos tardios, apontando para a leitura de códons de parada durante a tradução. De forma intrigante, linhas de parasitas contendo um códon de parada artificial adicional para SURFIN4.1 não puderam sobreviver, assim como o respectivo knockout do gene. A degradação do mRNA de SURFIN4.1 e JmjC2, pelo sistema knockdown, prejudicaram a progressão de parasitas no estágio sanguíneo. Enquanto SURFIN4.1 prejudicou a formação de merozoítos, a ausência de JmjC2, que pode intergir com a histona H2A, interrompeu o crescimento no final da intérfase, aparentemente prejudicando a replicação do DNA e não permitindo a progressão no ciclo assexuado. Esses dados juntos sugerem que SURFIN4.1 é um produto proteico de comprimento completo da sequência genômica irregular e desempenha um papel importante na progressão dos parasitas especificamente na formação de merozoítos e JmjC2 é um fator epigenético, interagindo com a histona H2A que possivelmente regula a transcrição de genes também essenciais para a progressão do parasita e para a replicação do DNA.
Título en inglés
The role of SURFIN antigens and of the epigenetic factor the putative demethylase JmjC2 in Plasmodium falciparum
Palabras clave en inglés
epigenetic fator
Histone demethylases
Jumonjis.
Malaria
Plasmodium falciparum
surf genes
SURFIN antigen
Transcription profiling
Resumen en inglés
The malaria parasite Plasmodium falciparum causes the most dangerous type of malaria in humans. This parasite presents a strict regulation of gene expression of probably most of the proteins including several variant proteins, which may or may not be exported to the cytoplasm and membrane of the host cell. Despite the publication of its genome more than a decade ago, there are still many proteins with ill-defined functions such as SURFINs, besides several epigenetic factors such as JmjC2. SURFINs are high molecular weight antigens encoded by a small family of 10 members (surf genes), and three of which have stop codons in their genomic sequence. In previous works, two of these genes were related to the blood stage and SURFIN 4.1 is one of the pseudogenes which is transcribed and apparently expressed as protein in schizont forms in the P. falciparum 3D7 strain. JmjC2 is a putative histone demethylase and its role in gene regulation remains unknown. We analyzed if a non-canonical form of splicing or RNA editing or frequent stop-codon read-through occurs for SURFIN4.1, and if the parasite P. falciparum produces fulllength proteins from a pseudogene-like DNA sequence. Also, we addressed the role of SURFIN 4.1 and JmjC2 and its importance for parasite survival by knockdown at the RNA level using the glmS ribozyme system. We report here that surf4.1 DNA and cDNA sequencing are convergent and no specific editing at RNA level occurred, and that cDNA still presented stop codons. Nevertheless, a full-length protein SURFIN 4.1 is produced and is associated with late schizonts/merozoites, pointing to a readthrough of stop codons during translation. Intriguingly, parasite lines containing an additional artificial stop codon for SURFIN4.1 was not viable, as well as their respective gene knockout. Accordingly, the knockdown at the RNA level of SURFIN4.1 and JmjC2 impairs the progression of parasites in the blood stage. While SURFIN4.1 impaired the schizogony and merozoite formation, JmjC2 knockdown impaired the growth at an earlier stage and no cell cycle progression after 24 hpi was observed, including inhibited DNA replication. These data suggest that SURFIN4.1 is a full-length protein product of an stopcoding containing genomic sequence but still plays an important role in cell cycle progression of parasites specifically in the formation of merozoites. JmjC2 is apparently an epigenetic factor, interacts with histone H2A and possibly has a fundamental role in the regulation of gene activation and is essential for the intraerythrocytic cycle progression and for DNA replication.
 
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Fecha de Publicación
2022-05-04
 
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