Análise, in silico, das interações de proteínas envolvidas na migração de progenitores de melanócitos pela rota lateral

Abstract

Os melanócitos são células originadas a partir da crista neural (CN). Suas principais funções estão ligadas à sua capacidade de produzir melanina, proteína que auxilia na absorção dos raios ultravioletas, conferindo fotoproteção para a maioria dos vertebrados. A CN é uma população de células multipotentes dividida em dois grandes domínios, a crista neural truncal, que dará origem a neurônios e células gliais do sistema nervoso periférico e melanócitos; e a crista neural cefálica que originará os mesmos derivados da truncal, com a adição de derivados mesenquimais, como osteoblastos, condrócitos, adipócitos e células musculares lisas. A diferenciação dessas células é controlada por uma complexa regulação entre fatores solúveis, fatores de transcrição e diferentes componentes de matriz extracelular, separados temporo-espacialmente. As células progenotiras de melanócitos irá migrar lateralmente, entre a ectoderme e o dermomiótomo,diferente dos outros progenotires, que migram ventralmente. Até o momento, não se sabe como é controlada essa mudança da rota ventral para a rota lateral. Para tentar responder essa questão, foi realizado um extenso levantamento bibliogáfico, associado a análises em bancos de dados de expressão de proteínas ao longo do desenvolvimento. Essas análises permitiram eleger novas proteínas e mecanismos candidatos ao controle da migração lateral das células da CN. Com essas informações foram elaboradas 4 hipóteses que associassem essas novas proteínas/mecanismos aos dados já descritos sobre esse processo de migração celular. A coerência dessas hipóteses foram testadas in silico, utilizando ferramentas de bioinformática e análises em bancos de dados. A ativação do fator de transcrição Lef1, no início da migração lateral, mostrou-se intimamente ligada à expressão de Mitf (controlador master da diferenciação dos melanócitos), conjuntamente a ele, Yin Yang1, poderia atuar como co-fator de transcrição, auxiliando Lef1 a ativar Mitf. Além disso, foram identificados os fatores solúveis Fgf8 e Wnt11 com expressão associada ao momento que as células da CN iniciam sua migração lateral. Esses fatores podem atuar como quimiotáxico para as células da CN, bem como parecem atuar diretamente na transcrição de Lef1. Esse é o primeiro trabalho que sugere que a ativação na expressão de Fgf8 e Wnt11, em momento específico do desenvolvimento embrionário, seriam os responsáveis pela mudança na rota de migração das células da CN e, consequentemente, no início do desenvolvimento dos melanócitos. O melanoma é um dos cânceres com maior taxa de metástase e um dos mais frequêntes nos brasileiros segundo o INCA. Entender a biologia dos melanócitos e como se dá a relação entre proteínas envolvidas desde o começo da sua diferenciação pode auxiliar na comprensão dos fenômenos metastáticos das células cancerígenas e crição de novos fármacos.

Abstract: Melanocytes are cells originated from the neural crest (CN) and are capable of producing melanin, a protein that helps in the absorption of ultraviolet rays, providing photoprotection for most vertebrates. CN is a population of multipotent cells divided into two large domains, the truncal neural crest, which will give rise to neurons and glial cells of the peripheral nervous system and melanocytes and the cephalic neural crest which will give rise to the same derivatives of the truncal, with the addition of mesenchymal derivatives, such as osteoblasts, chondrocytes, adipocytes and smooth muscle cells. The differentiation of these cells is controlled by a complex regulation between soluble factors, transcription factors and different extracellular matrix components, separated temporo-spatially. CN cells migrate from the dorsal edges of the neural tube, with the first group migrating along a ventral route, going between the neural tube and the somites, originating the sympathetic ganglia. The second group will migrate ventrally, but now between the sclerotome and the dermomyotome, giving rise to the dorsal root ganglia. The last group of CN cells to migrate will totally change the migration route, starting to migrate between the ectoderm and the dermomiotome, through a lateral route, no longer ventral. These cells will form a large part of the melanocytes. So far, it is not known how this change from the ventral route to the lateral route is controlled. To try to answer this question, an extensive bibliographic survey was carried out, associated with analyzes in protein expression databases throughout development. These analyzes made it possible to elect new proteins and candidate mechanisms to control the lateral migration of CN cells. With these information, 4 hypotheses were developed that would associate these new proteins/mechanisms with the data already described about this process of cell migration. The coherence of these hypotheses was tested in silico, using bioinformatics tools and analysis in databases. The activation of the transcription factor Lef1, at the beginning of lateral migration, was shown to be closely linked to the expression of Mitf (master controller of melanocyte differentiation), together with him, Yin Yang1, could act as a transcription cofactor, helping Lef1 activating Mitf. In addition, soluble factors Fgf8 and Wnt11 were identified with expression associated with the moment when CN cells start their lateral migration. These factors can act as a chemotaxis for CN cells, as well as appear to act directly on Lef1 transcription. This is the first study that suggests that activation in the expression of Fgf8 and Wnt11, at a specific moment of embryonic development, would be responsible for the change in the migration path of CN cells and, consequently, in the beginning of the development of melanocytes. Melanoma is one of the cancers with the highest rate of metastasis and one of the most frequent in Brazil according to INCA. Understanding the biology of melanocytes and how the relationship between proteins involved occurs since the beginning of their differentiation can help in understanding the metastatic phenomena of cancer cells and the creation of new drugs.