Caracterização histopatológica e bioquímica de uma linhagem de camundongos que expressam Pdia3 mutante associada à deficiência intelectual

Resumo

A deficiência intelectual (DI) abrange uma ampla gama de condições com redução de capacidade cognitiva e comportamentos adaptativos. A heterogeneidade genética destas condições representa um desafio para a compreensão dos mecanismos patogênicos e para o desenvolvimento de intervenções terapêuticas. Dado este complexo cenário genético, estudos funcionais de genes mutantes são fundamentais para desvendar redes moleculares associadas ao mau desenvolvimento e funcionamento do sistema nervoso. Recentemente, descobrimos uma mutação recessiva no PDIA3, gene que codifica a proteína dissulfeto isomerase A3 (PDIA3), causando DI severa. PDIA3 é uma enzima pertencente à família das proteínas dissulfeto isomerases (PDIs), que compreende aproximadamente 20 oxirredutases localizadas no retículo endoplasmático (RE) que catalisam o enovelamento redox de proteínas de membrana e proteínas secretadas. Este processo envolve a formação e isomerização de pontes dissulfeto no RE, onde PDIA3 atua em proteínas glicosiladas interagindo com calnexina (CNX) e calreticulina (CRT), chaperonas tipo lectina. A mutação não-sinônima em PDIA3 que causa DI substitui um resíduo catalítico de cisteína por tirosina (p.C57Y), sugerindo que a perda da atividade enzimática de PDIA3 acarreta problemas cognitivos. A alteração da atividade das PDIs pode perturbar a homeostase proteica (proteostase) no RE, levando ao acúmulo de proteínas mal enoveladas e agregadas na organela, uma condição conhecida como estresse do RE que está associada a vários distúrbios neurológicos. O RE é uma organela fundamental para a morfogênese neuronal e a transmissão sináptica. A elucidação das alterações moleculares e celulares resultantes da expressão de PDIA3C57Y em diferentes regiões do sistema nervoso pode revelar mecanismos patogênicos da DI. Assim, geramos uma linhagem de camundongos portadores de Pdia3 mutante associada à DI para recapitular a condição patológica do neurodesenvolvimento de humanos em um modelo experimental usado em estudos pré-clínicos. Neste projeto de dissertação, pretendemos investigar características histopatológicas e bioquímicas possivelmente relacionadas à DI em camundongos Pdia3 mutantes. Nossa hipótese é que a expressão da PDIA3C57Y irá perturbar o enovelamento redox e o controle de qualidade das proteínas no RE, resultando na má formação e funcionamento de circuitos neurais. Assim, realizaremos análises histológicas sistemáticas do hipocampo e do córtex cerebral para determinar se a expressão de PDIA3C57Y leva a anormalidades morfológicas nos neurônios, alterações no conteúdo sináptico, bem como respostas ao estresse do RE associadas a condições patológicas. Além disso, realizaremos análises proteômicas de agregados proteicos e fração de sinaptossomas de tecido cerebral para determinação de marcas moleculares resultantes da expressão de PDIA3C57Y. Utilizando esta estratégia experimental, iremos gerar conhecimento crítico sobre os mecanismos patogênicos que ligam alterações na proteostase do RE à etiologia da DI.