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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.5.2021.tde-28102021-133524
Document
Author
Full name
Larissa Reis do Nascimento
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Mandelbaum, Karina Lezirovitz (President)
Brito, Luciano Abreu
Pardono, Eliete
Tsuji, Robinson Koji
Title in Portuguese
Modelos animais como ferramenta para análise do perfil de expressão de genes associados à surdez
Keywords in Portuguese
Análise de expressão
Camundongo
Expressão gênica
Hibridização in situ
Peixe-zebra
Perda auditiva hereditária
Abstract in Portuguese
A perda auditiva é o déficit sensorial mais comum em humanos, afetando cerca de 466 milhões em todo o mundo. O grande número de genes envolvidos na perda auditiva reflete a complexidade dos mecanismos moleculares subjacentes. Portanto, a identificação e caracterização desses genes em modelos animais aperfeiçoam o conhecimento da fisiologia auditiva. Entre os loci cuja validação funcional dos genes candidatos à perda auditiva está em andamento há o locus DFNA58 (2p12-21) mapeado por nossa equipe em uma grande família brasileira com 12 indivíduos afetados por perda auditiva neurossensorial autossômica dominante pós-lingual e progressiva. Uma duplicação genômica de ~ 200 Kb, incluindo três genes codificadores de proteínas (PLEK, CNRIP1 e exon 1 do PPP3R1) foi recentemente mapeada na região cromossômica candidata (2p14) segregando com a perda auditiva. Este estudo teve como objetivo determinar se esses genes candidatos codificadores de proteínas desempenham um papel na audição por meio da caracterização de sua expressão ortóloga na orelha interna do zebrafish (Cnrip1a, Cnrip1b, Ppp3r1a, Ppp3r1b e Plek). A hibridização in situ mostrou expressão dos genes Cnrip1a, Cnrip1b e Ppp3r1a no cérebro em 5 dpf e 30 dpf e expressão do gene Plek a 5 dpf. A expressão de Ppp3r1a, Cnrip1b e Plek foi observada na vesícula ótica a 5 dpf, e a expressão de Ppp3r1a e Cnrip1a foi detectada na orelha interna a 30 dpf. Os dados de RT-qPCR confirmaram uma expressão mediana dos genes ortólogos na orelha interna, exceto para Cnrip1b com baixa expressão, e Cnrip1a apresentou expressão mais significativa no utrículo+lagena do que os outros genes e tecidos. Além disso, Cnrip1a se destacou na reanálise dos dados do transcriptoma por meio de sua expressão diferencial significativamente maior nas células ciliadas da orelha interna do zebrafish do que nas células vizinhas. No entanto, os dados do transcriptoma de camundongos mostraram que a expressão de Cnrip1 era diferencialmente maior nos neurônios do gânglio espiral do que em outras células cocleares. Resumindo, uma ordem de relevância foi atribuída em relação à participação desses genes na audição do zebrafish: Cnrip1a, Ppp3r1a, Ppp3r1b, Plek e Cnrip1b. Notavelmente, Cnrip1a parecia mais relacionado ao neuroepitélio sensorial. Portanto, deve ter uma função essencial nessas estruturas. A imunofluorescência confirmou a expressão do Cnrip1 e Ppp3r1 na inervação sensorial periférica, vesícula ótica, olhos e neuromastos do zebrafish. Em conclusão, nossos resultados destacam o Cnrip1 como o melhor candidato a ter papel relevante na fisiologia auditiva e sua importância na audição parece ter permanecido conservada, embora deva ter mudado ao longo da evolução em relação aos tipos de células
Title in English
Animal models as a tool for analyzing the expression profile of genes associated with deafness
Keywords in English
Expression analysis
Gene expression
Hereditary hearing loss
In situ hybridization
Mice
Zebrafish
Abstract in English
Hearing loss is the most common sensory deficit in humans, affecting about 466 million worldwide. The vast number of genes involved in hearing loss reflects the complexity of the underlying molecular mechanisms. Therefore, the identification and characterization of these genes in animal models enhance auditory physiology knowledge. Among the loci whose candidate genes are under functional validation is the DFNA58 (2p12-21) locus mapped by our team in a large Brazilian family with 12 individuals affected by autosomal dominant post-lingual progressive sensorineural hearing loss. A ~ 200 Kb genomic duplication, including three protein-coding genes (PLEK, CNRIP1, and PPP3R1s exon1), was recently mapped within the candidate chromosomal region (2p14) and segregates with hearing loss. This study aimed to determine whether these candidate genes play a role in hearing by characterizing of their orthologous expression in the zebrafish inner ear (Cnrip1a, Cnrip1b, Ppp3r1a, Ppp3r1b, and Plek). In situ hybridization showed Cnrip1b, Cnrip1a, and Ppp3r1a expression in the brain at 5 dpf and 30 dpf; and Plek gene expression at 5 dpf. Ppp3r1a, Cnrip1b, and Plek expression were observed in the otic vesicle at 5 dpf, and Ppp3r1a and Cnrip1a expression were detected in the inner ear at 30 dpf. The RT-qPCR data confirmed a median expression of the orthologous genes in the inner ear, except for Cnrip1b with low expression, and Cnrip1a showed more significant expression in the lagena + utricle than the other genes and tissues. In addition, Cnrip1a stood out in the reanalysis of the public transcriptome data through its differential expression, significantly higher in the zebrafish inner ear hair cells than their neighbor cells. However, the mice transcriptome data showed that Cnrip1 expression was differentially higher in spiral ganglion neurons than other cochlear cells. Summarizing, the following relevance hierarchy was assigned regarding the participation of these genes in the zebrafish hearing: Cnrip1a, Ppp3r1a, Ppp3r1b, Plek, and Cnrip1b. Remarkably Cnrip1a seemed more closely related to sensory neuroepithelium. Therefore, it must have an essential function in these structures. Immunofluorescence confirmed Cnrip1 and Ppp3r1expression in the zebrafish peripheral sensory innervation, otic vesicle, eyes, and neuromasts. In conclusion, our results highlight Cnrip1 as the best candidate for a relevant role in auditory physiology, and its importance in hearing seems to have remained conserved, even though it must have changed throughout evolution concerning cell types
 
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Publishing Date
2021-10-29
 
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