Estudo da regulação transcricional do COL18A1 e análise funcional do domínio Frizzled - Kague, Erika (2009)
A conclusão do seqüênciamento do genoma de múltiplos vertebrados trouxe um importante desafio para entender e predizer função, particularmente para seqüências não-codificantes, a partir de seqüências primarias de DNA. A hipótese de que a conservação evolutiva prediz seqüências funcionais é comumente aceita, inclusive para seqüências envolvidas na regulação da transcrição gênica, mesmo que a conservação de seqüências tenha gerado imperfeitas predições de enhancers (acentuadores) funcionais. O colágeno tipo XVIII é um componente da maioria das membranas basais; mutações no gene COL18A1 levam a síndrome de Knobloch, uma doença autossômica recessiva caracterizada por degeneração vitreoretiniana e macular e encefalocele occipital. O COL18A1 tem 43 exons que transcrevem três isoformas a partir de dois promotores diferentes. As três isoformas apresentam um complexo modelo de expressão tecido-específico, incluindo expressão em rim, pulmão, cérebro e retina. Os níveis de expressão do COL18A1 são considerados clinicamente importantes na vasculogenese, e em predisposição para o hepatocarcinoma e diabetes tipo 2. Dessa forma, a identificação de regiões regulatórias fornecerá indícios sobre a regulação da expressão do COL18A1 em estados normal e patogênico. Além disso, a endostatina e o FRZC18 são fragmentos proteolíticos do colágeno XVIII envolvidos na sinalização Wnt. No entanto, o papel in vivo do FRZC18 ainda não foi estudado. Uma profunda investigação do papel deste domínio na via de sinalização Wnt é indubitavelmente necessária, bem como a compreensão da regulação do COL18A1 pela via de Wnt. Empregamos um sistema eficiente de teste em zebrafish para analisar o potencial funcional de elementos enhancers na regulação transcricional do COL18A1. Identificamos quatro elementos enhancers que controlam a transcrição consistente com o COL18A1 endógeno de zebrafish, em tecidos incluindo retina, rim, vasos sanguíneos, intestino, cartilagem e fígado. Apesar dos algoritmos utilizados não tenham detectado conservação em seqüências não-codificantes de humanos à teleósteos no lócus do COL18A1 estudado, as seqüências humanas funcionaram apropriadamente em zebrafish transgênicos. Adicionais análises computacionais post hoc revelaram similaridade entre seqüência humana e de zebrafish dentro ou próximo das quatro regiões enhancers. Testamos funcionalmente o FRZC18 com superexpressão de seu RNAm em embriões de zebrafish. Este experimento resultou em embriões com fenótipos que assemelharam à mutantes da via não-canônica de Wnt (slb e ppt). Este resultado aponta o FRZC18 como um antagonista da via de sinalização não-canônica de Wnt, possivelmente por interação com Wnt11 e Wnt5. Dissecamos o promotor 1 do COL18A1, o qual mostrou características de genes housekeeping e similaridades com o promotor 2 do COL18A1. Também mostramos possível ligação de TCF/LEF aos promotores do COL18A1. A via de Wnt levou à redução de atividade dos promotores do COL18A1 e também redução dos níveis de expressão através de superexpressão de β-catenina. Este trabalho elucidou de forma geral, os elementos regulatórios em cis do COL18A1 e melhor caracterizou o seu papel na via de sinalização Wnt como um antagonista também da via não-canônica e como um alvo da via canônica.