Role of apoptosis factors during mouse neural stem cell differentiation
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| Publication Date: | 2010 |
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| Source: | Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) |
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Summary: | Tese de doutoramento, Farmácia (Bioquímica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2010 |
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Role of apoptosis factors during mouse neural stem cell differentiationBioquímicaCélulas estaminaisApoptoseTeses de doutoramento - 2010Tese de doutoramento, Farmácia (Bioquímica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2010Neural stem (NS) cells are under active consideration as a source of donor tissue for neuronal cell therapy. Therefore, understanding basic processes of NS cell biology, including cell differentiation, is essential to develop regenerative therapies from the promise of stem cells. Several studies have recently provided a persuasive argument that specific factors of apoptosis pathways, such as caspases, p53, Bcl-2 family members, and microRNAs (miRNAs or miRs) are involved in the differentiation process. Therefore, we hypothesized that specific apoptosis-associated molecules play a critical role in NS differentiation. In initial studies we evaluated the involvement of p53 and caspase-3 during the differentiation process of NS cells. Our results revealed a significant increase in caspase- 3 activation, p53 phosphorylation, and p53 DNA-binding activity during differentiation. Pharmacologic inhibition of caspases delayed neuronal and glial differentiation, while down-regulation of p53 affected only the neuronal lineage. Therefore, our results suggest that p53 and caspases play a role in the differentiation of NS cells and advance the potential modulation of FOXO3A/Id1 signaling in this cellular context. Next, we were interested in determining whether miRNAs linked to apoptosis might be involved in the differentiation of NS cells. miRNA expression profiles and quantitative real time-PCR revealed that pro-apoptotic miRNAs, such as miR-16, let-7a and miR-34a, were modulated during NS cell differentiation. Similarly, upregulation of pro-apoptotic miRNAs in the differentiation of embryonic stem cells, PC12 and NT2N cells implicates these specific miRNAs in mammalian neuronal development. Finally, we further investigated the effect of miR-34a modulation in NS cells differentiation. We reported that miR-34a positively regulated the appearance of postmitotic neurons of mouse NS cells. Additional experiments indicated that miR-34amediated differentiation involved SIRT1 down-regulation and was associated with increased p53-DNA binding activity. These results suggested that miR-34a was required for proper neuronal differentiation. In conclusion, these studies further clarify the role of apoptosis-associated molecules in the differentiation process of NS cells. Our findings may prove useful in the development of novel therapeutic strategies to improve long term-survival and differentiation of transplanted stem cells.A utilização de células estaminais para tratamento de doenças neurológicas é, actualmente, objecto de intensa investigação. Para que seja possível desenvolver terapias regenerativas, a partir destas células, é fundamental compreender os seus processos biológicos básicos, nomeadamente o seu mecanismo de diferenciação. Estudos recentes sugerem que alguns factores específicos do processo apoptótico, como as caspases, a proteína p53, a família Bcl-2 e, mais recentemente, os microRNAs (miRNAs ou miRs), possam estar envolvidos na diferenciação celular. Assim, formulámos a hipótese de que algumas moléculas associadas à apoptose desempenhem um papel importante na diferenciação de células estaminais neurais. Avaliou-se, inicialmente, o envolvimento da p53 e caspase-3 na diferenciação de células estaminais neurais. Observámos que, tanto a clivagem da caspase-3, como a fosforilação da proteína p53 e a sua capacidade de ligação ao DNA aumentaram significativamente ao longo da diferenciação. A inibição das caspases e o silenciamento de p53 retardaram, de forma diferencial, a neurogénese e a gliogénese. Os nossos resultados sugerem que a p53 e a caspase-3 desempenham um importante papel na diferenciação neural, que parece envolver a modulação da via do FOXO3A/Id1. Seguidamente quisemos determinar se os miRNAs associados à apoptose estariam, igualmente, envolvidos no processo de diferenciação de células estaminais neurais. A determinação dos perfis de expressão dos miRNAs, juntamente com a validação dos níveis de expressão por PCR em tempo real, mostraram que miRNAs pró-apoptóticos, tais como o miR-16, o let-7a e o miR-34a, são modulados durante a diferenciação de células estaminais neurais. Resultados similares foram observados na diferenciação de células estaminais embrionárias e de células PC12 e NT2N, o que sugere o envolvimento destes miRNAs no desenvolvimento neural dos mamíferos. Por fim, modularam-se os níveis de expressão do miR-34a em células estaminais neurais e concluiu-se que este miRNA regula, de forma positiva, o aparecimento de neurónios pós-mitóticos. Experiências adicionais sugeriram que o miR-34a regula, também, a diminuição da SIRT1 e o aumento da capacidade de ligação da p53 ao DNA. Este trabalho clarifica o papel que algumas moléculas do processo apoptótico têm na diferenciação de células estaminais neurais e confirma a sua importância na definição do destino celular, proporcionando indicações úteis ao desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas.Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), Lisbon, Portugal (SFRH/BD/28429/2006); PTDC/BIA-BCM/67922/2006, PTDC/SAU-FCF/67912/2006 FCT and FEDER.Rodrigues, Cecília Maria Pereira, 1968-Repositório da Universidade de LisboaAranha, Márcia Maria de Almeida, 1980-2011-02-11T16:25:31Z20102010-01-01T00:00:00Zdoctoral thesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/2478enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-03-17T12:42:02Zoai:repositorio.ulisboa.pt:10451/2478Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T02:26:06.909085Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse |
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