Congresso de Ciências Veterinárias [Proceedings of the Veterinary Sciences Congress, 2002], SPCV, Oeiras, 10-12 Out.
COMUNICAÇÕES LIVRES
Fisiologia
pp. 533 - 536
157. I. Regulação da miogénese nos mamíferos [I.Regulation of myogenesis in mammals] - Dias Correia, 533
J.H.R.; Dias Correia, A.A.
158. Mecanismos da apoptose e involução mamária [The mechanism of apoptosis and mammary 535
involution] - Dias Correia, J.H.R.; Dias Correia, A.A.
Congresso de Ciências Veterinárias [Proceedings of the Veterinary Sciences Congress, 2002], SPCV, Oeiras, 10-12 Out.
Fisiologia
I. Regulação da miogénese nos mamíferos
José H.R. Dias Correia e António A. Dias Correia.
CIISA, Núcleo de Bioquímica, Faculdade de Medicina Veterinária, Universidade Técnica de
Lisboa, Rua Prof. Cid dos Santos, 1300-477 Lisboa.
O desenvolvimento dos músculos do esqueleto nos mamíferos é um bom sistema para se
estudar o papel dos factores da transcrição no controle específico de cada tipo de célula. As células
musculares esqueléticas são fibras alongadas multinucleadas, podendo a miogénese nos mamíferos
ser dividida em três etapas: a determinação mioblástica; a migração e diferenciação em tecido
muscular; sendo os mioblastos provenientes dos somitos embriónicos. Os somitos são blocos de
células mesodérmicas localizadas no embrião ao lado do tubo neural. Os mioblastos não estão
portanto ainda diferenciados e migram dos somitos, diferenciando-se depois. A diferenciação é um
processo em que estão implicadas mudanças na expressão dos genes e que levam a que uma célula
precursora origine ou se transforme numa célula especializada distinta. O gene mio D (myogenic
determination gene D) está implicado no desenvolvimento muscular onde desempenha um papel
chave, estando identificados ainda três outros genes: a miogenina, o myf5, e o mrf4, que também
funcionam no desenvolvimento muscular. Estas quatro proteínas miogénicas são todas membros da
família dos factores de transcrição que se ligam ao DNA com motivos proteicos do tipo HLH
(helix-loop-helix motiv). Estas proteínas de arquitectura HLH formam homo e heterodímeros (estes
com maior afinidade) que se ligam ao DNA numa mesma sequência CANNTG (N= a subconjuntos
específicos de nucleótidos) chamada caixa E (E box) e que se encontra em múltiplas cópias
(calcula-se que de 256 em 256 nucleótidos) na maioria dos “enhancers” (favorecedores) específicos
dos músculos. A expressão de qualquer uma das proteínas miogénicas pode induzir a diferenciação
e desenvolvimento de células em músculos. A estrutura proteica e conformação dos factores da
transcrição miogénicos pode condicionar fortemente a sua afinidade para os elementos de resposta
no DNA, o que pode ser decisivo na quantidade e na qualidade da expressão dos genes produtores
de proteínas musculares. Nos adultos persistem ainda alguns mioblastos em contacto com as células
musculares maduras, e essas células satélites quiescentes e em reserva digamos assim, podem ser
activadas para proliferação e a sua descendência fundir-se e formar novas células musculares. A
regulação da miogénese passa pois por ter sede a diversos níveis que admitimos consoantes as
espécies animais e raças: a) nas características da interacção dos factores de transcrição com os
elementos do DNA que lhe respondem; b) nas características e no número de somitos que originam
mioblastos; c) nas características e número de células quiescentes e a fase da idade dos animais em
que elas ainda são diferenciáveis; d) na possibilidade de condicionar toda esta diferenciação através
da utilização de factores da transcrição adequados e de células substrato que lhe respondam.
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I. Regulation of myogenesis in mammals
José H.R. Dias Correia and António A. Dias Correia
CIISA, Nucleus of Biochemistry, Faculty of Veterinary Medicine, Technical University of Lisbon,
Rua Prof. Cid dos Santos, 1300-477 Lisbon
The development of skeletal muscle in mammals is a good system to research the functions
of transcription factors and their control over each kind of muscular cell. Skeletal muscle cells are
long multinucleated fibers. Myogenesis in mammals can be divided in three steps: myoblastic
determination; migration and differentiation into muscle tissue; myoblasts having origin in
embryonic somites. The somites are blocks of mesodermic cells that are located in the embryo near
the neural tube. Consequently, myoblasts are not differentiated yet and they migrate from the
somites, differentiating at a latter stage. Differentiation is a process in which are implicated changes
in the expression of genes. These changes affect cells and lead to a precursor cell transforming itself
into a specialized different cell. Gene mio D (myogenic determination gene D) has been implicated
in muscular development, and its function has been crucial. Three other genes have also been
implicated in muscle development, namely: miogenin, myf5 and mrf4. These four miogenic proteins
are all members of the protein family of transcription factors that bind to DNA, and they exibit
protein arquitecture HLH (helix-loop-helix motif). These protein with HLH structure produce
homo- and heterodimers (this latter kind with a higher binding affinity) that bind to DNA in its
specific sequence CANNTG, named the E box. This sequence is found in numerous copies every
256 nucleotides, occurring in the majority of specific muscle enhancers. The expression of any of
these myogenic proteins can induce the differentiation and the development of cells to form muscle
tissue. The structure and conformation of transcription factors for the muscle tissue can influence
enormously its affinity for DNA, and this, in its turn, can affect the quantity and quality of muscular
proteins. In adults a few myoblasts persist associated with mature muscular fibers. These few
myoblasts, also named satellite cells, can, under special circunstances, proliferate and fuse with preexisting muscle fibers. We assume that the regulation of myogenesis proceeds at a number of levels,
namely: a) at the level of the characteristic interactions between transcription factors and
responsible DNA; b) at the level of the characteristics and number of somites that originate
myoblasts; c) at the level of the characteristics and number of quiescent satellite cells and the age of
the animals in which they occur; d) at the level of the possibility of controlling transcription factors.
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Fisiologia
Mecanismos da apoptose e involução mamária
José H.R. Dias Correia e António A. Dias Correia.
CIISA, Faculdade de Medicina Veterinária, Universidade Técnica de Lisboa, Rua Prof. Cid dos
Santos, 1300-477 Lisboa
Na glândula mamária após o desmame ou seca a maioria das células epiteliais alveolares
morrem por apoptose, sendo removidas por fagocitose. O leite acumulado transitoriamente na
mama origina um engorgitamento, sendo depois reabsorvido, as estruturas alveolares colapsam e as
células epiteliais sofrem apoptose. As vias de sinalização durante a involução mamária apoptótica
parecem envolver a activação de caspases intraepiteliais. As caspases são uma família aspartato
específica de cisteína proteases, cuja activação se pensa que represente um factor principal e
irreversível para que ocorra a apoptose das células. A indução da apoptose implica a activação de
sinais específicos de morte celular, inclusive das proteases caspases. A morte celular fisiológica
(apoptose) e em alguns casos a morte celular acidental (necrose) implicam um processo em duas
etapas. Na primeira, numerosos estímulos fisiológicos, e alguns patológicos, desencadeiam um
aumento da permeabilidade mitocondrial que leva à libertação de factores apoptogénicos e a uma
dissipação do gradiente electroquímico do folheto interno das mitocôndrias. Na segunda etapa este
disfuncionamento mitocondrial desencadeia uma catástrofe bioenergética que leva à rotura da
integridade da plasma membrana (necrose) e/ou à activação de caspases apoptogénicas pelas
proteínas mitocondriais que saiem para o citosol (apoptose). Várias vias de transdução de sinais
levam à activação de caspases, algumas dessas vias envolvendo receptores como o Fas/APO1.
Durante a involução da glândula mamária são induzidos maiores níveis de RNA mensageiro para as
caspases 1, 3 e 9, sendo esta activação das caspases desencadeada ao nível do seu RNA mensageiro
e ao nível das próprias enzimas. Nas células vivas as caspases existem como zimogénios inactivos,
que são activados por cisão proteolítica por duas vias. As caspases activadas induzem a
fragmentação do DNA mediada por um factor heterdimérico que depois de cindido se oligomeriza
adquirindo então actividade DNAse. A apoptose ou morte celular programada é morfologicamente
caracterizada pela “vesiculação” da membrana, condensação da cromatina, e produção de corpos
apoptóticos constituídos por fragmentos celulares envoltos em membranas. Em muitos casos é um
processo que necessita de energia requerendo a expressão de genes e uma fragmentação do DNA
genómico sem ser ao acaso.
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The mechanism of apoptosis and mammary involution
José H. R. Dias Correia and António A. Dias Correia.
CIISA, Faculty of Veterinary Medicine, Technical University of Lisbon, Rua Prof. Cid dos Santos,
1300-477 Lisboa
At weaning most of the alveolar epithelial cells from the mammary gland die by apoptosis
and are removed by phagocytosis. Milk transiently accumulates in the gland, resulting in a strong
engorgement; later on milk is resorbed, alveolar structures collapse, and epithelial cells undergo
apoptosis. Signaling pathways during involution seem to involve the activation of caspases and
these intraepithelial triggers cause the mamary epithelial cell apoptosis. Caspases are a familly of
aspartate specific cysteine-proteases, and their activation has been thought to be a major effector of
apoptosis. The induction of apoptosis involves the activation of specific death signaling pathways,
including the activation of proteases named caspases. Both physiologic cell death (apoptosis) and,
in some cases, accidental cell death (necrosis) involves a two-step process: in the first step an
increase in mitochondrial membrane permeability takes place, and this causes the release of
apoptogenic factors. These dissipate the electrochemical gradient of the mitochondrial inner
membrane. In the second step a bioenergetic catastrophe occurs, culminanting in the disruption of
the integrity of the plasma membrane (necrosis) and/or the activation of specific apoptogenic
proteases (caspases) by mitochondrial proteins that move from inside the mitochondria to the
cytosol (apoptosis). Several signal transduction pathways resulting in caspase activation have been
described involving death receptors such as the Fas/APO-1. After weaning, elevated caspase-3 and
caspase-9 messenger RNA expression takes place, and induction of caspase activity has been
observed. High levels of messenger RNA translation for several caspases are induced during
mammary involution. In living cells caspases exist as inactive zymogens that are activated by
proteolytic cleavage by means of two distinct mechanisms. Activated caspases dismantle the DNA
through a heterodimeric factor that oligomerases after splitting, and subsequently influences DNA
activity. Cell morphologic manifestations of apopotosis include condensation of cell contents,
nuclear membrane breakdown, and the formation of apoptotic bodies that are small membranebound vesicles that suffer phagocytosis by neighboring cells. In many cases apoptosis is an energy
depent process, calling for gene expression and non-random fragmentation of genomic DNA.
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