Telomeres and Immortalization in Cell Senescence - Understanding Key Mechanisms

1. Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Telómerose Imortalização Isabel Sousa Pimentel Lilian Cibele Sousa Rosa Alice Santos

2. Plano geral • Telómeros • Definição e função • Visão geral da replicação do DNA • Telomerase • Definição • Regulação • Sinalização da entrada em senescência • P53 • Rb • Cancro • Experiências • Limitações e benefícios

3. Telómeros • H.J. Muller • Anos 30 • Extremidades de cromossomas • Eucariontes • 5’ TTAGGG 3’ Miller K., 1998

4. Funções Manutenção do tamanho do cromossoma Formação de alsas (protecção) The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.; pág. 158

5. Replicação do DNA • DNA polimerase actua na direcção 5’ → 3’ • Incapaz de replicar a extremidade 5’ das moléculas lineares de DNA Último fragmento de Okazaki não replicado Encurtamento dos telómeros Ken Miller, 1998

6. Telomerase • Classe de DNA polimerase – transcriptase reversa • Contém uma molécula de RNAm, cuja sequência (AAUCCC) é complementar à do telómero

7. Regulação - Telomerase • Actua no sentido 3’ → 5’ • Evita o encurtamento dos telómeros • A sua actividade não é constante na vida da célula.

8. Telomerase The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.; pág. 193

9. Limite de Hayflick Ao fim de cerca de 50 divisões Telómeros muito curtos Cromossomas desprotegidos A célula não se pode dividir mais, sem erros Limite de Hayflick

10. Limite de Hayflick Adaptado de www.Molbio.grad.uiowa.edu

11. Senescência Limite de Hayflick Sinalização pelo RB e o P53 Entrada em senescência

12. Sinalização - P53 • Quando o DNA é danificado, a proteína é fosforilada por duas cínases, ATM e ChK2  Proteína P53 activa. Adaptado de The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.; pág. 598

13. Sinalização - P53 Ponto de controlo entre a fase G1 e S Paragem da mitose Entrada em senescência Adaptado de The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.; pág. 598

14. Sinalização - P53

15. Sinalização - Rb • A proteína Rb está ligada ao factor de transcrição E2F  Complexo Rb/E2F • E2F – regula a expressão de vários genes essenciais à progressão do ciclo celular.

16. Sinalização - Rb Na fase G1 Adaptado de The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.; pág. 607 Seguimento do ciclo celular

17. Sinalização - Rb Adaptado de The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.; pág. 607 Senescência! Adaptado de The Cell; 3ª Edição; Cooper, G.; pág. 605

18. Cancro Telomerasi e cancerogenesi; Crobu, F.; 2003

19. Experiências • Bodnar. A., et al., University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, 1998 Controlo do gene da telomerase Células normais em cultura (com o gene da telomerase inactivo) Após um número limitado de divisões Entrada em senescência

20. Experiências Células em cultura com o gene da telomerase activo Células cancerosas em cultura Introdução duma “antisense molecule” para inactivar o gene da telomerase Após um tempo finito de divisões Entrada em senescência Aumento da vida celular em 40%

21. Terapia Genética • Cancro – inactivação do gene da telomerase. Estratégia anti-sense in vivo Teng, L.; et al; 2003

22. Terapia Genética • Doenças genéticas – remoção de células do paciente, escolha e rejuvenescência de células que não apresentam a patologia, devolução das células ao doente. • Produção de linhas de células imortais para uso na investigação científica.

23. Experiência • Introdução de oncogénios virais (exemplo: myc – induz a expressão do gene da telomerase) • Aumentar a produção de hTERT (imortalização de fibroblastos humanos) • Aumentar a produção de hTERT + inactivação do gene Rb (células epiteliais)

24. Dúvidas e limitações • Activação da telomerase aumenta o risco de cancro. • O envelhecimento celular não depende unicamente do gene da telomerase, existem outros factores: • Ter uma alimentação pouco calórica; • Evitar a exposição solar; • Ingerir alimentos anti-oxidantes.

25. Dúvidas e limitações • Experiências in vitro nem sempre têm o mesmo resultado in vivo. • Impossibilidade de produzir proteínas humanas em quantidade suficiente.

26. Jovens e xonés!

27. Jovens e Xonés!!!!! Não podemos retardar o envelhecimento celular em todos os tecidos Os neurónios não se dividem continuando a envelhecer a um ritmo normal Discrepância entre o envelhecimento do organismo e o cerebral

28. Imortalidade A busca pelo elixir da vida continua!

29. Agradecimentos • À Dr. Isabel Martins pelo apoio e tempo disponibilizado • Ao serviço de Biologia Celular e Molecular pelo material fornecido • À Faculdade de Medicina pelas instalações

30. Bibliografia • Livros: • Azevedo, C.; Biologia Molecular e Celular; 3ª Edição; Lidel; 1999 • Cooper, G.; Hausman, R.; The Cell; 3ª edição, 2004, Sinauer • Alberts, B., et al.; Molecular Biology of the Cell. 4th Ed., Garland Science, New york & London, 2002 • Artigos: • Fernandez, R., Institute of Basic Sciences and Preclinicas “Victory of Giron” • Belizário, J., Ciência Hoje, Vol. 31, n.º 184 • Weinberg, R., Whitehead Institute for Biomedical Research and Massachussets Institute of Technology, Nature, vol 396, 5 Novembro, 1998 • Internet: • http://www.sciencemag.org/feature/data/telomerase/delange.shl • http://www.icb.ufmg.br/~lbcd/assuntos/simoneres.html • http://aleph.se/Trans/Individual/Life • http://www.viewzone.com/aging.html • http://biocrs.biomed.brown.edu/Books/Chapters/Ch%205/Telomeres.html • http://scicolloq.gsfc.nasa.gov/West.htm • www.uol.com.br/cienciahoje/chmais/pass/ch184/cancer.pdf

31. FIM