Análise da influência do vírus da Zika sobre a sinalização de Ácido Retinóico no desenvolvimento craniofacial

Abstract

O Vírus da Zika (ZIKV) é uma flavivirose que se tornou uma grande preocupação de saúde pública mundial em 2015 ao ser associado a casos de microcefalia no Brasil. O ZIKV apresenta forte neurotropismo, e, a infecção durante o desenvolvimento leva à redução no volume do córtex cerebral e aumento da espessura e tamanho dos ossos da calota craniana, com o fechamento prematuro das suturas cranianas ? craniossinostose. Após buscas por mecanismos moleculares que poderiam ser alvo para o ZIKV e que pudessem explicar tanto a redução do córtex cerebral, quanto as alterações ósseas, a via do Ácido Retinóico (AR) mostrou-se uma potencial candidata. O AR é uma molécula derivada da Vitamina A que age como regulador da formação e alongamento do tubo neural, além de atuar na migração de células da crista neural. Alterações na sinalização de AR podem levar a fenótipos como microcefalia. O AR também pode agir como fator de transcrição ao se ligar em sítios específicos conhecidos como Elementos Responsivos ao AR (ERAR). Dessa forma, o AR pode modular a transcrição de importantes genes envolvidos no desenvolvimento craniofacial, como Bmp4 e Fgf8. Além disso, as principais variantes do ZIKV associadas à microcefalia são as que possuem maior número de repetições de ERAR. Sendo assim, nossa hipótese é de que ERAR provenientes do genoma do ZIKV desregulam a transcrição de moléculas sinalizadoras que controlam o desenvolvimento craniofacial, levando às alterações congênitas vistas na infecção pelo ZIKV. Para testar esta hipótese, primeiramente analisamos, por RT-qPCR, a expressão de genes envolvidos na síntese (Raldha2, Raldha3) e degradação (Cyp26C1) de AR, em embriões de Gallus gallus domesticus (CEUA UFSC ? 6016021017) infectados com ZIKV (CIBio/UFSC - CQD101/99). Nossos resultados preliminares indicam que há redução na expressão de Raldha2 e Cyp26C1 e aumento na expressão de Raldha3, Após 24h de infecção. Genes envolvidos no desenvolvimento craniofacial que são regulados direta ou indiretamente por AR foram analisados, como Fgf8, Shh, Sox9, Sox10, Noggin, Gremlin e Bmp4. Nestes genes verificamos a diminuição na expressão após 24h de infecção, e somente Sox9, Sox10, Bmp4 e Shh tiveram queda na expressão após 48h de infecção. Além disso, o telencéfalo apresentou diminuição de tamanho em E3. Nossos dados sugerem que ERAR provenientes do ZIKV possam competir pela sinalização de AR, levando à queda na expressão de genes-alvo do AR e provocando um efeito em cascata. No entanto, novos testes precisam ser realizados para associar tais alterações da via do AR a um papel central nas malformações craniofaciais observadas na infecção congênita pelo ZIKV.

Abstract: The Zika Virus (ZIKV) is a flavivirus that became a major public health concern worldwide in 2015 when it was associated with cases of microcephaly in Brazil. ZIKV has a strong neurotropism and infection during development leads to a reduction in the volume of the cerebral cortex and an increase in the thickness and size of the bones of the cranial vault, with premature closure of the cranial sutures ? craniosynostosis. After searching for molecular mechanisms that could be a target for ZIKV and that could explain both the reduction in the cerebral cortex and the bone changes, the Retinoic Acid (RA) pathway appears to be a potential candidate. AR is a molecule derived from Vitamin A that acts as a regulator of the formation and elongation of the neural tube, in addition to acting in the migration of neural crest cells. Alterations in AR signaling can lead to phenotypes such as microcephaly. AR can also act as a transcription factor by binding to specific sites known as AR Responsive Elements (ERAR). Thus, AR can modulate the transcription of important genes involved in craniofacial development, such as Bmp4 and Fgf8. In addition, the main ZIKV variants associated with microcephaly are those with the highest number of ERAR repeats. Therefore, our hypothesis is that ERAR from the ZIKV genome disrupts the transcription of signaling molecules that control craniofacial development, leading to the congenital changes seen in ZIKV infection. To test this hypothesis, we first analyzed, by RT-qPCR, the expression of genes involved in the synthesis (Raldha2, Raldha3) and degradation (Cyp26C1) of AR, in embryos of Gallus gallus domesticus (CEUA UFSC ? 6016021017) infected with ZIKV (CIBio /UFSC - CQD101/99). Our preliminary results indicate that there is a reduction in the expression of Raldha2 and Cyp26C1 and an increase in the expression of Raldha3, after 24h of infection. Genes involved in craniofacial development that are direct or indirectly regulated by AR were analyzed, such as Fgf8, Shh, Sox9, Sox10, Noggin, Gremlin, and Bmp4. In these genes, we verified a decrease in expression after 24h of infection, and only Sox9, Sox10, Bmp4, and Shh had a decrease in expression after 48h of infection. In addition, the telencephalon showed a decrease in size at E3. Our data let us to suggest that ERAR from ZIKV may compete for AR signaling, leading to a decrease in the expression of AR target genes and causing a cascade effect. However, new tests need to be performed to associate such changes in the AR pathway with a central role in the craniofacial malformations observed in congenital ZIKV infection.