Estudo da participação de microRNAs na regulação da resposta imune inata de macrófagos murinos à infecção por Paracoccidioides brasiliensis

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2016.

Durante o processo de interação patógeno-hospedeiro ambos os organismos envolvidos sofrem uma ampla reprogramação do padrão global de expressão gênica, o que tem sido mostrado ser crucial na definição da resultante dessa interação. Dentre os inúmeros genes com expressão alterada no hospedeiro encontram- se aqueles que codificam microRNAs (miRNAs), um grupo de pequenas moléculas de RNA regulatórias atuante nos mais diversos processos celulares, incluindo a regulação da resposta imune tanto inata quanto adaptativa. Embora vários trabalhos venham mostrando a importância dos miRNAs na resposta imune de hospedeiros mamíferos a bactérias e vírus, pouco se sabe a respeito do papel desses reguladores em infecções fúngicas. Nesse sentido, buscamos analisar o papel de miRNAs na resposta imune inata de hospedeiros murinos à infecção por Paracoccidioides brasiliensis, um dos agentes etiológicos da Paracoccidioidomicose (PCM), considerada a micose sistêmica de maior prevalência na América Latina. Os ensaios iniciais com macrófagos peritoneais de camundongos das linhagens A/J e B10.a, modelos definidos de resistência e suscetibilidade à PCM, respectivamente, e leveduras do isolado virulento Pb18 de P. brasiliensis revelaram o aumento dos cinco miRNAs avaliados: miR-125b, miR-132, miR-146a, miR-155 e miR-455, sugerindo a participação dessas moléculas na regulação da resposta a P. brasiliensis. No entanto, a ausência de um padrão de indução distinto entre as duas linhagens possivelmente indica que os miRNAs avaliados não possuem papel determinante no estabelecimento de respostas distintas entre as duas linhagens nas fases iniciais da interação com o fungo. Devido seu papel chave na regulação da resposta imune e aos altos níveis de acúmulo diferencial em resposta a P. brasiliensis aqui descritos, o miRNA miR-155 foi escolhido para análises mais abrangentes envolvendo sua biogênese e ação na modulação de transcritos alvo. O acúmulo do precursor pri-miR-155 observado sugere uma maior transcrição do gene MIR155HG contribuindo em parte para os altos níveis do miRNA maduro. Por sua vez, o aumento na razão entre os níveis de miR-155-3p e miR-155-5p pode indicar uma modulação do grau de estabilidade da fita 3p e regulação de seus processos de decaimento. A avaliação dos níveis de transcritos alvo de miR-155-5p forneceu resultados variáveis. Enquanto o aumento de TNFα e redução de SHIP1 estão de acordo com o já descrito na literatura em resposta a miR-155, o aumento nos níveis de SOCS1 e SOCS3, negativamente regulados pelo miRNA, demonstra as dificuldades de se estabelecer paralelos diretos entre os níveis de um miRNA e seus alvos em um contexto de alta reprogramação do padrão global de expressão gênica. Também foram realizados ensaios de infecção empregando macrófagos derivados de medula de animais nocautes para os genes de TLR4 e dectina-1 para avaliação da sua participação na modulação dos níveis de miR-155-5p. Os resultados obtidos evidenciam a sinalização desses receptores de membrana como reguladores negativos, direta ou indiretamente, de miR-155-5p em resposta a P. brasiliensis. Para possibilitar o estudo do papel funcional de miRNAs na resposta imune, experimentos foram realizados visando validar um modelo de silenciamento de miRNAs através da transfecção in vitro de inibidores (antimiR). Resultados preliminares utilizando sondas marcados com fluorescência e inibidores de um miRNA controle demonstraram uma alta eficiência de transfecção de BMDMs e eficácia no silenciamento do miRNA controle let-7. Desta forma, os resultados aqui apresentados são de relevância por sugerirem, pela primeira vez, a participação de miRNAs na regulação de vias envolvidas na resposta imune inata a P. brasiliensis. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

During host-pathogen interactions both organisms go through a wide genetic reprogramming, a process believed to be crucial in the establishment of the infection. Amongst all the host’s genes showing this altered expression are the ones encoding for microRNAs (miRNAs), small regulatory RNA molecules acting on many biological processes, including regulation of both innate and adaptive immune responses. Although the importance of microRNAs in the immune response to bacteria and viruses by mammalian hosts has been reported by many groups, little is known about their participation in fungal infections. In this context, we aimed at analyzing the role of microRNAs in the innate immune response of murine hosts to infection by Paracoccidioides brasiliensis, the etiological agent of Paracoccidioidomycosis (PCM) – the most prevalent systemic mycosis in Latin America. Initial infection assays performed with peritoneal macrophages from resistant (A/J) and susceptible (B10.a) mouse strains and yeast cells from the virulent isolate Pb18 of P. brasiliensis showed an increase of the levels of five miRNAs: miR-125b, miR-132, miR-146a, miR-155 e miR-455, indicating a participation of these molecules on the regulation of the response to P. brasiliensis. However, the similar patterns of miRNA induction on both strains possibly suggests that the miRNAs studied do not have a determinant role in the establishment of the distinct inflammatory responses presented by the two strains in the early stages of interaction with the fungus. Therefore, we chose to perform the following analyses just with the A/J strain. miR-155 was selected for a more complete characterization of its biogenesis and target transcripts regulation based on its key role in regulating many aspects of the immune response and the high levels of differential accumulation in response to P. brasiliensis observed by us. The accumulation of the precursor pri-miR-155 observed suggests an influence of the transcription of the gene MIR155HG on the increase in the mature miRNA levels. The changes in the miR-155-3p to miR-155-5p ratio following P. brasiliensis infection may indicate an altered stability degree and turnover rate of the 3p strand. The assessment of the levels of miR-155-5p target mRNAs showed varying results. While upregulation of TNFα and downregulation of SHIP1 are in accordance with the expected effects of miR-155-5p, the high levels of SOCS1 and SOCS3, negatively regulated by this miRNA, reflect the difficulties in establishing direct parallels between the levels of a miRNA and its targets in a context of broad genetic reprogramming. Finally, we performed infection assays using BMDM from TLR4 or dectin-1 knockout mice to assess the role of these receptors in the regulation of miR-155 levels. Results show that in the absence of the receptors miR-155 accumulates in even higher levels, pointing the signaling by TLR4 and dectin-1 as negative regulators, directly or indirectly, of miR-155 in respose to P. brasiliensis. In order to allow the study of the functional role of miRNAs in the immune response, we tested a model for miRNA silencing by in vitro transfection of miRNA inhibitors (antimiR). Preliminary results using fluorescent-labelled antimiR and inhibitors for a control miRNA showed a high transfection efficiency in primary macrophages and proper effect on silencing the control miRNA let-7. In conclusion, the results presented are of great significance for suggesting, for the first time, the involvement of miRNAs in the regulation of the innate immune response to Paracoccidioides brasiliensis.