Participação da metilação do DNA no controle transcricional da via Hedgehog em modelo murino de neuroinflamação induzida por LPS

Abstract

Resumo: A neuroinflamação crônica tem sido fortemente associada como fator de risco para o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. Embora ainda existam poucas informações sobre o impacto da neuroinflamação no controle transcricional da via de sinalização Hedgehog, em especial no organismo adulto, evidências sugerem que a desregulação das funções de Ptch- Gli1, pode levar à perda anormal de células precursoras da glia, progressiva degeneração neural e instalação dos quadros de disfunção cognitiva e déficits motores. Em resposta a inflamação o Sistema Nervoso Central (SNC) pode ativar distintas vias de sinalização e mecanismos epigenéticos de controle transcricional relacionadas a neurogênese e reparo tecidual. A fim de se determinar a participação da metilação do DNA sobre o controle transcricional dos membros da via de Sinalização Hedgehog, o estado de metilação da região promotora dos membros da via, bem como a caracterização do perfil transcricional das enzimas modificadoras do DNA foram investigadas em modelo murino de neuroinflamação induzida pela administração intraperitoneal de lipopolissacarídeo (LPS). Os resultados obtidos neste estudo demonstraram que as diferentes regiões cerebrais possuem perfil transcricional basal das enzimas modificadoras do DNA diferentes e respondem de forma distinta a neuroinflamação. A investigação do efeito da neuroinflamação no controle transcricional dos membros da Via Hedgehog sugere que o efeito da neuroinflamação está associado à região encefálica. Adicionalmente, a correlação inversamente proporcional entre o estado de metilação da região promotora e a expressão gênica foi observada apenas para o gene Sufu na região do córtex préfrontal. Cientificamente, este estudo é o primeiro em caracterizar o perfil transcricional basal das enzimas DNMTs e TETs no SNC e demonstrar o efeito da neuroinflamação intermediando o controle transcricional mediado pela metilação do DNA de um dos membros da Via Hedgehog no cérebro adulto. De fato, o melhor conhecimento da relação entre a neuroinflamação e o controle da Via Hedgehog é fundamental para promover o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas aplicadas às doenças neurológicas. Desta maneira, o presente trabalho apresenta resultados inéditos, contribuindo no conhecimento da neuroepigenética que podem guiar estudos futuros para validação de potenciais marcadores de prognóstico do fenótipo inflamatório no SNC.

Abstract: Chronic neuroinflammation has been strongly associated as a risk factor for the development of neurodegenerative diseases. Although there is still little information about the impact of neuroinflammation on the transcriptional control of the Hedgehog signaling pathway, especially in the adult organism, evidence suggests that dysregulation of Ptch1-Gli1 functions, can lead to abnormal loss of glial precursor cells, progressive degeneration neural disorder and installation of cognitive dysfunction and motor deficits. In response to inflammation, the Central Nervous System (CNS) can activate different signaling pathways and epigenetic mechanisms of transcriptional control related to neurogenesis and tissue repair. In order to determine the participation of DNA methylation on the transcriptional control of members of the Hedgehog Signaling pathway, the methylation status of the promoter region of the members of the pathway, as well as the characterization of the transcriptional profile of DNA-modifying enzymes were investigated in murine model of neuroinflammation induced by intraperitoneal administration of LPS. The results obtained in this study demonstrated that the different brain regions have a different baseline transcriptional profile of DNA modifying enzymes and respond differently to neuroinflammation. The investigation of the effect of neuroinflammation on the transcriptional control of Via Hedgehog members suggests that the effect of neuroinflammation is associated with the brain region. Additionally, an inversely proportional correlation between the methylation status of the promoter region and gene expression was observed only for the Sufu gene in the prefrontal cortex region. Scientifically, this study is first to characterize the basal transcriptional profile of the enzymes DNMTs and TETs in the CNS and to demonstrate the effect of neuroinflammation by mediating transcriptional control mediated by the DNA methylation of one of the members of the Via Hedgehog in the adult brain. In fact, better knowledge of the relationship between neuroinflammation and Via Hedgehog control is essential to promote the development of new therapeutic strategies applied to neurological diseases. In this way, the present work presents unprecedented results, contributing to the knowledge of neuroepigenetics that can guide future studies for the validation of potential prognostic markers of the inflammatory phenotype in the Central Nervous System.