Dinâmica de redes genéticas regulatórias do destino celular em resposta a dano ao dna contemplando senescência, autofagia e apoptose

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Gupta, Shantanu
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/26339/001300000cvgh
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Física
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Física
Centro de Ciências Naturais e Exatas
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
p53
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/21295
Resumo: How a cell determines a given phenotype upon damaged DNA is an open problem. Cell fate decisions happen at cell cycle checkpoints and it is becoming clearer that the p53 pathway is a major regulator of cell fate decisions involving apoptosis or senescence upon DNA damage, especially at the G1/S checkpoint. However, recent results suggest that this pathway is also involved in autophagy induction upon DNA damage. In this work, we using logical models that are well-suited to capture salient dynamical properties of regulatory networks. In this formalism, cell fates are associated with model attractors (stable states or cyclic attractors) whose identification and reachability properties are particularly relevant. Therefore, we dedicate attention to logical models on the G1/S cell cycle checkpoint regulation contemplating the role of miR-34a and miR-16 in response to DNA damage. First, we investigate whether the coordinate action between miR-34a and miR-16 can explain experimental results in multiple cell lines of (NSCLC) and (CTCL). For that, we developed a Boolean model of the G1/S checkpoint regulation contemplating the regulatory influences of both miRNAs. From the model analysis, our results suggest that miR-34a is the main controller of miR-16 activity in NSCLC and CTCL. Additionally, we also proposed the first Boolean model of the transfection of miR-16 that can induce a DNA damage response and induced G1/S checkpoint considering the decision between three phenotypes (tristability): apoptosis, senescence, and autophagy in U87 glioblastoma cells. We also predict that the positive feedback involving ATM, miR-16, and Wip1 has an influence on the tristable state. The model predictions were compared to experiments of gain and loss of function in other three different cell lines (MCF-7, A549, and U2OS) presenting outstanding agreement. For p53-deficient cell lines, our model contemplates that the alternative AMPK pathway can compensate for this deficiency. We conclude that the induction of different phenotypes is stochastic in the U87 cell line and others. This thesis provides two new aspects of miRNAs functions, namely the significance of miR-34a that regulates the miR-16 activity and triggers DNA Damage mechanism by the manipulation of miR-16 in cancer cells.
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In this work, we using logical models that are well-suited to capture salient dynamical properties of regulatory networks. In this formalism, cell fates are associated with model attractors (stable states or cyclic attractors) whose identification and reachability properties are particularly relevant. Therefore, we dedicate attention to logical models on the G1/S cell cycle checkpoint regulation contemplating the role of miR-34a and miR-16 in response to DNA damage. First, we investigate whether the coordinate action between miR-34a and miR-16 can explain experimental results in multiple cell lines of (NSCLC) and (CTCL). For that, we developed a Boolean model of the G1/S checkpoint regulation contemplating the regulatory influences of both miRNAs. From the model analysis, our results suggest that miR-34a is the main controller of miR-16 activity in NSCLC and CTCL. Additionally, we also proposed the first Boolean model of the transfection of miR-16 that can induce a DNA damage response and induced G1/S checkpoint considering the decision between three phenotypes (tristability): apoptosis, senescence, and autophagy in U87 glioblastoma cells. We also predict that the positive feedback involving ATM, miR-16, and Wip1 has an influence on the tristable state. The model predictions were compared to experiments of gain and loss of function in other three different cell lines (MCF-7, A549, and U2OS) presenting outstanding agreement. For p53-deficient cell lines, our model contemplates that the alternative AMPK pathway can compensate for this deficiency. We conclude that the induction of different phenotypes is stochastic in the U87 cell line and others. This thesis provides two new aspects of miRNAs functions, namely the significance of miR-34a that regulates the miR-16 activity and triggers DNA Damage mechanism by the manipulation of miR-16 in cancer cells.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESComo uma célula determina um certo fenótipo sobre o DNA danificado é um problema aberto. Decisões de destino celular acontecem em pontos de verificação do ciclo celular e está se tornando mais claro que a via do p53 é um importante regulador das decisões de destino celular envolvendo apoptose ou senescência após dano ao DNA, especialmente no ponto de verificação G1 / S. No entanto, resultados recentes sugerem que esta via também está envolvida na indução de autofagia após dano ao DNA. Neste trabalho, usamos modelos lógicos que são adequados para capturar propriedades dinâmicas salientes de redes regulatórias. Nesse formalismo, os destinos das células estão associados a atratores do modelo (estados estáveis ou atratores cíclicos), cujas propriedades de identificação e acessibilidade são particularmente relevantes. Portanto, dedicamos atenção aos modelos lógicos na regulação do ponto de verificação do ciclo celular G1 / S contemplando o papel de miR-34a e miR-16 em resposta a danos no DNA. Primeiro, investigamos se a ação coordenada entre miR-34a e miR-16 pode explicar os resultados experimentais em várias linhagens celulares de NSCLC e CTCL. Para tanto, desenvolvemos um modelo booleano de regulação do checkpoint G1/S contemplando as influências regulatórias de ambos os miRNAs. A partir da análise do modelo, nossos resultados sugerem que miR-34a é o principal controlador da atividade de miR-16 em NSCLC e CTCL. Além disso, também propusemos o primeiro modelo booleano do efeito da transfecção de miR-16 que pode induzir uma resposta de dano ao DNA em G1/S. Ele contempla a decisão entre três fenótipos (triestabilidade): apoptose, senescência e autofagia na linhagem U87 de glioblastoma. Também prevemos que o feedback positivo envolvendo ATM, miR-16 e Wip1 controla o estado tristável. As previsões do modelo foram comparadas a experimentos de ganho e perda de função em outras três linhagens celulares diferentes (MCF-7, A549 e U2OS) apresentando excelente concordância. Para linhagens de células deficientes de p53, nosso modelo contempla que a via alternativa de AMPK pode compensar essa deficiência em diferentes fenótipos de forma estocástica na linhagem celular U87 e outras. Esta tese fornece dois novos aspectos das funções dos miRNAs, a saber, a importância do miR-34a que regula a atividade do miR-16 e o disparo do mecanismo de dano ao DNA pela manipulação do miR-16 em células cancerosas.Universidade Federal de Santa MariaBrasilFísicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em FísicaCentro de Ciências Naturais e ExatasMombach, Jose Carlos Merinohttp://lattes.cnpq.br/7661373078999069Tuana, Florencia María BarbéFagan, Solange BinottoDorneles, Lucio StrazzaboscoMaziero, JonasGupta, Shantanu2021-07-05T13:29:33Z2021-07-05T13:29:33Z2021-03-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/21295ark:/26339/001300000cvghporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2025-01-13T15:19:16Zoai:repositorio.ufsm.br:1/21295Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2025-01-13T15:19:16Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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