Physiology and pathology of protein FEZ1 : characterization of the interaction with retinoic acid receptor and evaluation of its expression in acute myeloid leukemia

Orientadores: Jörg Kobarg, José Xavier NetoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A proteína UNC-76 foi identificada como essencial para a fasciculação e elongação de axônios em Caenorhabditis elegans. Da mesma forma, a proteína ortóloga de mamíferos FEZ1 apresenta expressão em tecidos neuronais e camundongos knockout para o gene FEZ1 apresentaram desvios de comportamento que remetem à hiperatividade e resposta alterada à psicoestimulantes. Já a proteína FEZ2 tem expressão ubíqua e sua função parece estar relacionada aos seus parceiros de interação. Trabalhos do grupo mostraram que FEZ1 é uma proteína multifuncional (hub), capaz de interagir com inúmeras proteínas através do C-terminal, e apresenta estrutura naturalmente desenovelada, formando dímero através do N-terminal. Dados da literatura demonstraram que FEZ1 está relacionada ao desenvolvimento neuronal, crescimento axonal e organização dos microtúbulos/transporte celular. Dessa forma, FEZ1 se caracteriza como uma proteína tipicamente citoplasmática que poderia atuar junto ao citoesqueleto como uma proteína adaptadora dimérica e bivalente. Essa hipótese foi reforçada pelas observações de que FEZ1 interage e colocaliza com elementos do citoesqueleto e proteínas motoras do tipo kinesina. Além disso, algumas evidências da literatura demonstraram a relação de FEZ1 com proteínas nucleares, envolvidas na regulação transcricional e reorganização de cromatina bem como a sua presença em frações nucleares. Nesse trabalho foi caracterizado o papel nuclear de FEZ1 através da sua interação com o receptor do ácido retinóico (RAR). Foi possível demonstrar, através de experimentos in vitro e em cultura de células, a interação proteína-receptor bem como relacionar a expressão de FEZ1 com a indução do gene hoxb4 e, com isso, um papel para FEZ1 no complexo de transcrição gênica. Além disso, a partir de evidências da literatura e de trabalhos prévios do grupo demonstrando que a superexpressão de FEZ1 provocou o aparecimento de núcleos multilobulados em mais de 40% de células, sendo este fenótipo comum em alguns tipos de leucemia e associado à resistência das células tumorais a drogas, avaliou-se neste trabalho a expressão de FEZ1 em tecidos de pacientes leucêmicos. Em conjunto, esses dados demonstram novas atribuições para FEZ1: funcionalmente envolvida com o receptor do ácido retinóico e com a transcrição e patologicamente associada à leucemia mielóide agudaAbstract: The protein UNC-76 was identified as an essential component for axon fasciculation and elongation in Caenorhabditis elegans. In the same line its mammalian ortholog FEZ1 presents neuronal expression and its gene knockout in mice showed hyperactivity and altered response to psychostimulants. The human paralogue FEZ2 shows ubiquitous expression and its functions seems to be related to its interaction partners. Our group previous works showed that FEZ1 is a multifunctional (hub) protein, meaning that interacts with many other proteins through its C-terminal, and structurally is natively unfolded and dimerizes through its N-terminal. Functionally, data from the literature, have shown that FEZ1 relates to neuronal development, axon outgrowth and microtubule organization/cellular transport. Hence FEZ1 is typically cytoplasmic and could act at the cytoskeleton as a dimeric and bivalent transport adaptor. This hypothesis is further supported by the observation that FEZ1 interacts and colocalizes with cytoskeleton elements and motor proteins of the kinesin family. Furthermore, evidences from the literature also demonstrated FEZ1¿s relation to nuclear proteins involved in transcription regulation and chromatin reorganization, as well as the presence of FEZ1 in nuclear extracts. This work characterized the nuclear role of FEZ1 by addressing its interaction with the retinoic acid receptor (RAR). It was demonstrated, through in vitro and cell culture experiments, the protein-receptor interaction as well as the relation of FEZ1 expression to the induction of hoxb4 gene and, therefore, a possible role for FEZ1 in a transcriptional regulation complex. Moreover, after literature evidence and also findings from our group that the super expression of FEZ1 caused the generation of "flower-like" nuclei in more than 40% cells, which is a phenotype commonly found in certain leukemias and has been associated to an increased drug resistance of the cells, this work also deepened the understanding of the expression of FEZ1 by evaluating these protein expression in leukemic patient tissue. The data provided here added new attributions to FEZ1 protein: functionally involved with retinoic acid receptor and transcription and pathologically associated to acute myeloid leukemiaDoutoradoBioquimicaDoutora em Biologia Funcional e Molecular2012/00792-1, 2016/11059-1FAPES