Post-transcriptional regulation of HFE gene expression

Thesis presented to obtain the Ph.D. degree in Biology (Molecular Genetics), by the Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia.

O ferro é um elemento essencial em diversos processos metabólicos celulares. O desafio que se coloca para a maioria dos organismos prende-se com o controlo do ferro absorvido de modo a suprir as necessidades destes processos evitando, no entanto, os danos causados pelo ferro livre. Na realidade, algumas das doenças humanas mais comuns estão relacionadas com a perturbação da homeostase do ferro. Entre estas, encontra-se a hemocromatose hereditária que, estando maioritariamente associada a mutações no gene HFE, origina a acumulação de ferro em vários órgãos. A proteína HFE actua na homeostase do ferro através da regulação da expressão da hepcidina no fígado. O principal transcrito HFE apresenta baixos níveis de expressão numa série de tecidos humanos, tendo sido descritos diversos transcritos adicionais. O trabalho aqui apresentado aborda a caracterização dos transcritos alternativos de HFE, os mecanismos envolvidos na sua génese, assim como o seu possível papel fisiológico e regulação. A análise de diversos tecidos humanos permitiu identificar vários transcritos HFE resultantes de splicing alternativo. O estudo funcional de algumas proteínas correspondentes demonstrou que o processo de splicing alternativo pode gerar variantes não funcionais ou produzir uma variante HFE solúvel que é secretada pelas células associada à beta2-microglobulina. Esta proteína poderá desempenhar um papel crucial na homeostase do ferro, actuando como um agonista ou antagonista da HFE full length. Além disso, foi demonstrado que a expressão do transcrito HFE principal é fisiologicamente regulada pelo mecanismo de nonsense-mediated mRNA decay (NMD), dado que os seus níveis aumentam quando este mecanismo é inibido. A pesquisa realizada em tecidos humanos permitiu verificar que a expressão do mRNA HFE resulta da utilização de quatro locais de clivagem e poliadenilação alternativos. Este padrão de poliadenilação alternativa específico de tecido aparenta responder a estímulos de ferro, actuando coordenadamente com o NMD no ajustamento dos níveis de expressão de HFE. Esta dissertação demonstra que a regulação da expressão do gene HFE é influenciada pós-transcricionalmente pelos mecanismos de splicing alternativo, poliadenilação alternativa e NMD. Este conhecimento poderá conduzir a novas perspectivas de investigação na área do metabolismo do ferro e contribuir para o delinear de novas estratégias terapêuticas a aplicar em patologias de homeostase do ferro através da regulação da hepcidina.