Dissecting the role of CLASP1 in the mammalian development

A mitose é o evento celular, através do qual uma células transmite uma cópias do seu DNA às células filhas. Este processo é mediado pelo fuso mitótico, o qual consiste numa rede bipolar microtubulos. A dinâmica dos microtubulos é regulada por proteínas associadas a estes (MAPs – Microtubule-Associated Proteins), tais como as proteínas associadas às extremidades positivas dos microtubulos (+TIPs – Plus-ends Tracking proteins). As proteínas associadas às CLIPs (CLASPs – CLIP-associated proteins) pertencem a esta família e estão altamente conservadas nos eucariotas. Estas interagem com os microtubulos regulando o fuso mitótico, a segregação dos cromossomas e o comportamento dos microtubulos ao nível do cinetocoro. Assim, as CLASPs têm sido descritas como essenciais à manutenção da integridade genética durante a divisão celular. Um modelo animal knockout para o gene Clasp1 é uma ferramenta indispensável à descoberta do papel da CLASP1 a nível fisiológico. Nos animais knockout foi observado um fenótipo letal, no qual 100% dos recém-nascidos morreram poucos minutos após o nascimento, no decurso de falência respiratória. Após análise histopatológica, observamos que os pulmões dos animais knockout apresentam um atraso no desenvolvimento. Porém, a análise da expressão de marcadores de diferenciação celular, mostrou que os pneumócitos tipo I e II estão presente e diferenciados nos animais knockout aquando do seu nascimento. No entanto, um defeito primário a nível pulmonar ainda não pode ser excluído. Níveis elevados de glicogénio no parênquima alveolar dos animais knockout sugerem imaturidade pulmonar ou deficiente produção do líquido surfactante. Adicionalmente, ainda não está esclarecido de que forma pode este atraso explicar a letalidade observada nos recémnascidos knockout. Verificamos também que expressão de CLASP1 é transiente ao longo do desenvolvimento, sendo particularmente elevada no cérebro, o que pode explicar o seu papel já descrito na biologia dos neurónios. A CLASP1 é ubiquamente expressa em mamíferos adultos, o que sugere que esta proteína é também importante em tecidos diferenciados. Nesta fase, o significado biológico da CLASP1 em mamíferos ainda não foi descortinado. No entanto, nenhum animal knockout para Clasp1 foi capaz de sobreviver ex uterus, o que sugere um papel fundamental desta proteína na fase final do desenvolvimento dos mamíferos.

Identification of neuronal alterations induced by Shank3 mutations using iPS cells from Phelan-McDermid Patients' Fibroblasts

A família de proteínas Shank é o principal conjunto de proteinas de suporte e está localizada na densidade pós-sináptica das sinapses excitatórias. Existem 3 genes na família Shank, Shank1, Shank2 e Shank3 e são caracterizados por múltiplos domínios repetidos de anquirina próximo ao N-terminal seguido pelos domínios Src homologo 3 e PDZ, uma região longa rica em prolina e um domínio de motivo α estéril próximo ao C-terminal. Shank proteínas conectam duas subunidades de receptors glutamatérgicos, recetores NMDA e recetores metabotrópicos de glutamato do tipo-I (mGluRs). O domínio PDZ da Shank conecta-se ao C-terminal do GKAP e este, liga-se, ao complexo recetor PSD-95-NMDA. Por outro lado, a proteína Homer interage com o domínio rico em prolina para confirmar a associação entre a proteína Shank com o mGluR tipo-I. A proteína específica em estudo, Shank3, é haploinsuficiente em pacientes com sindrome Phelan-McDermid devido à deleções no braço comprido do cromossoma 22 levando à danos intelectuais, ausência ou atraso no discurso, comportamentos semelhantes ao autismo, hipotonia e características dismórficas. Neste trabalho, investigamos o papel da Shank3 na função sináptica para compreender a relação entre alterações nesta proteína e as características neurológicas presente em Pacientes com síndrome Phelan-McDermid. Foram utilizados dois modelos diferentes, ratinhos knockout Shank3 e hiPSC de pacientes com PMS. Ratinhos geneticamente modificados são ferramentas uteis no estudo de genes e na compreensão dos mecanismos que experiências in vitro não são capazes de reproduzir, mas de maneira a compreender melhor as patologias humanas, decidimos trabalhar também com células humanas. Os fibroblastos dos pacientes com síndrome Phelan-McDermid fora reprogramados em hiPS cells, diferenciados em neurónios e comparados com os neurónios obtidos a partir de doadores saudavéis e da mesma idade. A reprogramação em iPSC foi realizada por infecção de lentivirus com quatro genes de reprogramação OCT4, c-MYC, SOX2 e KFL4 para posteriormente serem diferenciados em neurónios, com cada passo sendo positivamente confirmado através de marcadores neuronais. Através dos neurónios diferenciados, analisamos a expressão de proteínas sinápticas. Pacientes com haploinsuficiencia na proteína Shank3 apresentam níveis elevados de proteína mGluR5 e decrescidos de proteína Homer sugerindo que a haploinsuficiencia leva a desregulação do complexo mGluR5-Homer-Shank3 conduzindo também, a defeitos na maturação sináptica. Assim, a expressão da proteína mGluR5 está alterada nos pacientes com PMS podendo estar relacionada com defeitos encontrados na diferenciação neuronal e maturação sináptica observados nos neurónios de pacientes. Conclusivamente, iPS cells representam um modelo fundamental no estudo da proteína Shank3 e a sua influência no sindrome de Phelan-McDermid.

Nephrotoxicity of CCA-treated wood: a comparative study with As2O5 and CrO3 on mice

The purpose of this work was to assess the acute toxicity on male mice to a chromated copper arsenate (CCA) solution, a widespread wood preservative used in building industry until 2002. Animals were subcutaneously injected with CCA (7.2 mg/kg arsenic and 10.2 mg/kg chromium per body weight), CrO3 (10.2 mg/kg), As2O5 (7.2 mg/kg) and NaCl (0.9%) per se, during 48 h and 96 h, for histopathology, histochemistry, chromium and arsenic analysis. The results showed some histopathological changes within renal tubules lumen of CCA exposed animals (during 48 h, and 96 h), and CrO3 (for the period of 96 h). Furthermore, the renal levels of arsenic and chromium in treated animals were statistically more evident than controls. Although, the same contents of pentavalent arsenic and hexavalent chromium were injected into treated animals with CCA and with the prepared solutions of As2O5 and CrO3, a different distribution of the pattern of these compounds was observed in kidneys.

Nephrotoxicity effects of the wood preservative chromium copper arsenate on mice: histopathological and quantitative approaches

Chromium copper arsenate(CCA)was used for the protection of wood building material suntil the restriction by EPA in2002. During a short period of time 14–24h,a comparative nephrotoxicity study was performed regarding the effects of CCA and its compounds per se. Histopathological and histochemical features were correlated with the concentration of the total arsenic and chromium in mice kidney. Animals were subcutaneously injected with CCA(7.2mg/kg arsenic and 10.2mg/kg chromium per body weight), CrO3 (10.2 mg/kg),As2O5 (7.2 mg/kg)andNaCl(0.9%) per se. The histopathological examination of the renal sections evidenced acute tubular necrosis in the groups of animals exposed to CCA(in both periods of time). Although the same contents of pentavalent arsenic and hexavalent chromium were injected in treated animals with CCA and with the prepared solutions of As2O5 and CrO3, the arsenic concentration on kidneys of CCA-exposed animals was much higher than those in animals exposed to As2O5 (32- and28-fold higher at 14 and 24h,respectively). However,the elimination of chromium seems to occur similarly in the kidneys of animals treated with CCA and CrO3 per se. Interactions among the components of CCA result in a marked decrease of the ability of kidney to eliminate simultaneously both analytes.The nephrotoxicity of CCA was higher than its components per se, evidencing a possible synergetic effect.

Toxicity of chromated copper arsenate: a study in mice

Chromated copper arsenate (CCA) was widespread used as a chemical wood preservative with application in the construction of playground equipment, fences, jetties, and naval. Environmental protection agency (EPA) had limited the use of CCA-treated wood on 2002, due to probable implications on both human and environmental health. Although this fact, several industries pursue the use of this product within their manufactories. In addition, the durability of this wood for 60 years, makes these treated products an hazard to the public health. In the present work, studies were explored exposing mice to CCA, during 14, 24, 48, and 96 h for the assessment of acute toxicity of CCA. Kidney and liver were removed, prepared for histology and for metalloid, and copper content evaluation by high resolution inductively coupled plasma mass spectroscopy. The histological results evidenced apparently normal structures for control animals and group exposed to As2O5. On the contrary, the renal sections of the animals treated with CCA revealed epithelium cells desquamation, hyaline, and granular casts in renal tubules lumen. Furthermore, high levels of arsenic were detected in the kidney of animals treated with CCA over 14 and 48 h, being significantly greater than controls. Although this approach underlines the potential hazard of CCA on some vital organs, further testing may be required to establish the impacts on other functions.