Identificação molecular e análise do padrão de expressão tecidual dos genes relacionados às sirtuínas em zebrafish

Abstract

First identified in Saccharomyces cerevisie as silent information regulators (SIRs) sirtuins (SIRTs) are widely distributed in all phyla of life. These large and diverse class III histone deacetylases (HDACs) comprise a family of NAD+-dependent protein deacetylases that catalyze mono-ADP-ribosyl transfer and/or deacetylation, and are considered a highly conserved family of proteins. Zebrafish (Danio rerio) is a freshwater fish widely used as model organism in many research areas. Characteristics such as low costs of breeding and maintenance, easy water-soluble drugs administration and rapid adaptation to new environments, among others, made the zebrafish a suitable model organism for studying many human diseases; including aging-associated disorders. Despite its promising use as a vertebrate model of aging, little is known about the presence of sirtuin-related genes in zebrafish, which has been considered an important research target for its therapeutics potential. Therefore, the purpose of this study was to identify all sirtuin-related genes and to map their expression patterns in nine different tissues of adult zebrafish. Total RNA was extracted from tissues samples of male and female zebrafish. RT-PCR reactions were performed under optimized conditions for expression pattern analysis of the sirtuins-related genes, previously identified using NCBI-Blast searches. Results showed the existence of eight sirtuins-related genes, including two paralogs. Each gene presented a unique expression pattern, illustrating their wide tissue distribution. In order to test a modulatory effect on gene expression of the sirtuin members, we exposed fish to resveratrol and the results demonstrated an alteration of the expression levels of some sirtuins. In this sense, we suggest that new drugs potentially able to modulate sirtuins expression could be tested using the system here described, aiming, in the future, to develop more selective therapies for age-associated disorders

Descobertas inicialmente em Saccharomyces cerevisie como reguladoras de silenciamento de informação (SIRs), as sirtuínas (SIRTs) estão amplamente distribuídas em todos os domínios de vida. Esta grande e diversa família de histonas desacetilases da classe III (HDACs) são dependentes de nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+) para exercer suas funções de desacetilação e/ou transferência de mono-ADP-ribosil. São consideradas uma família de enzimas bastante conservada não apenas entre eucariotos, nos quais são encontradas múltiplas sirtuínas, mas também em procariotos. O zebrafish (Danio rerio) é um teleósteo de água doce amplamente utilizado como animal modelo em diferentes áreas de pesquisa. Características como manutenção em pequenos espaços e com baixos custos, fácil administração de drogas solúveis em água e rápida aclimatação a novos ambientes, tornaram o zebrafish modelo de estudo para várias doenças humanas; entre elas as relacionadas ao envelhecimento. Apesar do uso crescente do zebrafish como sistema modelo, e das sirtuínas serem importantes alvos de pesquisa nos últimos anos principalmente devido seu potencial terapêutico, pouco é conhecido sobre sirtuínas e zebrafish. Portanto, identificar genes relacionados às sirtuínas e caracterizar o padrão de expressão gênica de cada membro em diferentes tecidos do zebrafish foi o objetivo deste trabalho. Para tanto, amostras de diferentes tecidos foram retiradas de animais adultos de ambos sexos e diretamente congeladas em nitrogênio líquido. Após a extração de RNA total de cada amostra, reações de RT-PCR, já padronizadas, foram realizadas para análise do padrão de expressão dos genes relacionados às sirtuínas, identificados previamente através de buscas no NCBI-Blast. Nossa investigação identificou oito genes relacionados às sirtuínas, incluindo dois parálogos. Cada um dos oito genes identificados apresentou um padrão de expressão único, ilustrando ampla distribuição tecidual dos membros da família das sirtuínas. Com o objetivo de testar a modulação na expressão destes genes, realizamos um experimento de exposição ao resveratrol que alterou os níveis de expressão gênica de algumas das sirtuínas. Neste sentido, propomos que novas drogas potencialmente moduladoras de sirtuínas sejam testadas usando o sistema aqui descrito com o objetivo de, no futuro, desenvolver terapias mais seletivas para as doenças associadas ao envelhecimento.