Caracterização das sirtuínas frente a modelo de inflamação em zebrafish e avaliação de parâmetros associados à inflamação, apoptose e estresse oxidativo

Abstract

First identified in Saccharomyces ceresvisie, the sirtuins (SIRTs) are a diverse family of histones deacilases that act as deacetilases, ADP-ribosil transferases, desuccinilases and demalonilases; using nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) as co-substrate. Their regulatory involvement targeting histones, structural proteins and transcription factors implicate them in a broad range of biological processes and raised promising roles as therapeutic targets in apoptosis, oxidative stress and inflammation, among many others. These processes in turn, can be easily modeled in zebrafish (Danio rerio), a model organism with great developmental, genetic and economical advantages. Despite growing interest in this fresh water teleost as model organism and the regulatory and therapeutical potential of sirtuins in inflammation and associated processes, next to nothing is known about sirtuins in zebrafish. In order to contribute to this scenario and accelerate zebrafish potential as screening platform for sirtuins modulators, this work aimed to characterize sirtuins roles in a copper-induced inflammation model in zebrafish larvae. Alterations in locomotor behavior, sirtuin-related genes expression pattern and gene expression of inflammation, oxidative stress and apoptosis markers were observed after copper exposure. In order to further evaluate SIRT1 contribution to this scenario, a SIRT1 knockout line was developed using CRISPR-Cas9 technology, which showed an exarcebated inflammatory response after copper exposures. Additional studies will help to elucidate sirtuin roles in inflammation and associated processes, taking advantage of zebrafish’s translational potential.

Inicialmente identificadas em Saccharomyces cerevisie como reguladores de silenciamento de informação, as sirtuínas (SIRTs) são uma diversa família de histonas desacilases da classe III (HDACs) que atuam como desacetilases, mono-ADP-ribosil transferases, desuccinilases e demalonilases; todas dependentes de nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+). Presentes em todos os domínios de vida e também em vírus, as sirtuínas se tornaram promissores alvos terapêuticos devido seu envolvimento em diversos processos biológicos, incluindo apoptose, estresse oxidativo e inflamação. Estes por sua vez são considerados denominadores comuns de diversas patologias e podem ser facilmente estudados utilizando os translúcidos embriões e larvas do zebrafish (Danio rerio) como organismo modelo. Apesar do crescente uso deste pequeno teleósteo de água doce em diversas áreas de estudo, e das sirtuínas terem um promissor, mas pouco esclarecido, papel em eventos de inflamação, apoptose e estresse oxidativo, pouco se sabe sobre as sirtuínas no zebrafish - retardando seu uso como ferramenta de screening de drogas potencialmente moduladoras das SIRTs. Sob este cenário, o objetivo deste trabalho foi caracterizar o papel das sirtuínas em modelo de inflamação induzido por sulfato de cobre em larva de zebrafish. Alterações em comportamento exploratório da larva, expressão de genes associados a sirtuínas, bem como em marcadores de inflamação, estresse oxidativo e apostose foram observados após a exposição ao cobre. Para investigar o papel do mais conhecido e abrangente membro das sirtuínas, desenvolvemos uma linhagem nocaute para SIRT1 utilizando a tecnologia CRISPR/Cas9, a qual apresentou reposta inflamatória exarcebada quando exposta ao cobre. Estudos adicionais neste modelo podem contribuir com descobertas sobre a biologia e modulação das SIRTs ao usufruir do potencial translacional do zebrafish.