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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.5.2017.tde-16082017-133351
Document
Author
Full name
Caroline Caetano da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Carvalho, Luciani Renata Silveira de (President)
Cintra, Dennys Esper Corrêa
Chen, Wenbiao
Title in Portuguese
O nr2e1 influencia o comportamento exploratório, mas não é necessário para a diferenciação hormonal hipofisária no zebrafish (Danio rerio)
Keywords in Portuguese
Células-tronco
Hipopituitarismo
Hormônios
Imunofluorescência
Peixe zebra
Sistemas CRISPR-Cas
Abstract in Portuguese
Hipopituitarismo congênito é caracterizado por deficiência hormonal múltipla devido a mutações de fatores de transcrição envolvidos na embriogênese hipofisária. As células-tronco estão presentes na hipófise e são caracterizadas por dar origem a uma célula progenitora e uma célula indiferenciada por divisão assimétrica. Estão envolvidas na hipófise em processos de alta demanda metabólica em diferentes fases da vida. Em estudos prévios, observou-se o acúmulo dos marcadores de células-tronco Sox2 e Nr2e1 no camundongo Ames, que apresenta mutação no gene Prop1. O Sox2 é o marcador consenso de células-tronco na hipófise enquanto que o Nr2e1, nunca antes caracterizado na hipófise, é essencial para a manutenção de células-tronco e neogenese no cérebro. A perda de função deste gene pode causar agressão e falta de instinto materno em camundongos. Com isso, o objetivo desse projeto foi utilizar o animal modelo zebrafish para avaliar o papel repressor do gene prop1 e caracterizar o gene nr2e1 bem como, confirmar se o mesmo está envolvido com a diferenciação terminal na hipófise, e sua interferência no comportamento do animal mutado. O zebrafish se encaixa adequadamente nesse projeto pois é de fácil manutenção, econômico e com rápido desenvolvimento. No presente estudo criou-se 2 modelos de zebrafish utilizando-se a técnica de edição genômica conhecida como CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) para nocautear os genes prop1 e nr2e1. Esta técnica permite uma interrupção específica e substituição de bases no genoma, resultando em uma alta especificidade, baixa toxicidade celular e é herdável. O zebrafish homozigoto com mutação no gene nr2e1 se desenvolve e reproduz como o animal controle, porém apresenta um comportamento mais exploratório quando comparado com o animal selvagem e o heterozigoto. A imunofluorescência para o anticorpo Sox2 no animal mutado mostrou se diferente do selvagem, pois apresenta um aumento da expressão temporal e o mesmo não se colocaliza com o Nr2e1. A imunofluorescência feita com os hormônios não se mostrou diferente entre o mutado e o selvagem. Conclui-se diante dos achados de normalidade do desenvolvimento, fertilidade, ausência de co-localização com o gene Sox2 e presença de hormônios como Tsh, Fsh e Gh, que o gene nr2e1 não é crucial na diferenciação terminal na hipófise porém o animal mutado apresenta um comportamento diferente do animal selvagem. Os resultados da caracterização do zebrafish com mutação no gene prop1 ainda estão em andamento devido a dificuldade de se estabelecer essa linhagem
Title in English
nr2e1 influences exploratory behavior but is not necessary for terminal hormone differentiation in the zebrafish (Danio rerio) pituitary
Keywords in English
CRISPR-Cas systems
Fluorescent technique
Hormones
Hypopituitarism
Stem cells
Zebrafish
Abstract in English
Congenital hypopituitarism is characterized by multiple hormone deficiencies due to mutations in transcription factors involved in pituitary embryogenesis. Stem cells, which by definition can each give rise to a progenitor and an undifferentiated cell by asymmetric division, are present in the pituitary gland and are important during periods of high metabolic demand in different phases of life. In previous studies, the accumulation of the stem cell markers Sox2 and Nr2e1 was observed in the Ames mouse, which harbors a mutation in Prop1. Sox2 is the consensus stem cell marker in the pituitary gland, while the role of Nr2e1 in the pituitary development has not been characterized although it is essential for neural stem cell maintenance and neogenesis in the brain and its loss of function causes pathological aggression and lack of maternal instinct in mice. In this project, the zebrafish animal model was used to characterize the role of nr2e1, to confirm whether this gene can be involved in the pituitary terminal differentiation, and to determine the effects of this gene on animal behavior. The zebrafish is a particularly appropriate model for use in this project because it is easy to maintain, is economical, and has a rapid metabolism and growth rate. In the present study, we created 2 zebrafish models by knocking out prop1 and nr2e1 using the CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) genome-editing technique. This technique enables highly specific gene/reading frame interruption and/or base substitution in the genome, with low cellular toxicity and high heritability. Zebrafish with homozygous nr2e1 mutations develop and reproduce similarly to wild-type zebrafish, but present a more exploratory behavioral pattern compared to wild-type and heterozygous zebrafish. Based on immunofluorescence, Sox2 expression was higher in the mutant zebrafish than in the wild type and was not co-localized with Nr2e1 expression. Hormone expression did not differ between wild-type and mutant zebrafish. We conclude that nr2e1 is not crucial in the terminal differentiation of the hormone-forming pituitary gland; however, it induces a distinct behavioral phenotype at the larval stage. Analyses of zebrafish harboring a prop1 mutation are ongoing owing to issues with the establishment of the lineage
 
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Publishing Date
2017-08-16
 
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