Validação da importância funcional das Natterinas na resposta imune inata em zebrafish por CRISPR/Cas9, um método de loss-of-function
Autor
Orientador
Afiliação Butantan
Tipo de documento
Master thesis
Idioma
Portuguese
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Resumo em inglês
Zebrafish presents Natterin-like isoforms that share identity with the Natterina family,
an important aerolysin for membrane penetration and inflammasome activation. The
aim of this project is to silence the natterin-like gene in zebrafish using the
CRISPR/Cas9 depletion system to assess the molecule's action in the body's immune
defense against pathogens and its homeostatic function. Initially, we verified the
susceptibility of zebrafish to infection with pathogens that activate the canonical and
non-canonical pathways of the inflammasome. Thus, zebrafish larvaes with 1 day post
fertilization (dpf) were exposed for 2 h to the bacteria Staphylococcus aureus and to
Salmonella typhimurium for analysis of the effect on survival, embryonic development,
locomotor activity and activation of the inflammasome immediately after the infection.
The larvaes showed defects in embryonic development and behavioral change, and
responded to infection by S. aureus and S. typhimurium with the production of mature
caspase-a. Then, after synthesizing the sgRNA complex (trcarRNA + natterin-like
crRNA, XM_017356964 / 2) for the complementary target in the second exon of the
natterin-like gene on chromosome 7 (ID: 795232) the complex was microinjected into
0 embryos hpf with Cas9 enzyme in different concentrations (50 μg / nL: 250 μg / nL,
50: 125, 25: 125 and 12.5: 125) for gene depletion and obtaining KO embryos. The
complete absence of natterin-like in the entire body of embryos depleted by
CRISPR/Cas9 was confirmed by in situ hybridization. All concentrations delayed
embryonic development with changes in the body's morphology with anomalies
development and induced persistent mortality up to 144 hpf, dose-dependent. Lastly,
WT larvae and depleted larvae of the natterin-like gene by CRISPR/Cas9 (sgRNA 50
ng/μL: Cas9 250 ng/μL) were exposed to infection in 1 dpf by S. aureus and S.
typhimurium for 15 min, 30 min, 1 h and 2 h. Immediately after infection, the effect on
survival, embryonic development, locomotor activity and activation of the
inflammasome was evaluated. The absence of natterin-like in larvae (1 dpf) altered the
response to infection by S. aureus and S. typhimurium inducing changes in locomotor
activity in zebrafish associated with the decreased production of caspase-a and
caspase-b at all times of infection performed. Our results show that natterin-like is
crucial for the embryonic development of zebrafish and acts as an effector molecule in
the innate immune response against bacterial pathogens activating the inflammasome
complex in zebrafish.
Resumo
Zebrafish apresenta isoformas de Natterin-like que compartilham identidade com a
família Natterina, uma aerolisina importante para penetração em membranas e
ativação do inflamassoma. O objetivo deste projeto é silenciar o gene da natterin-like
em zebrafish utilizando o sistema de depleção CRISPR/Cas9 para avaliar a ação da
molécula na defesa imune do organismo contra patógenos e sua função homeostática.
Inicialmente verificamos a suscetibilidade do zebrafish para infecção com patógenos
que ativam as vias canônica e não-canonica do inflamassoma. Assim, larvas de
zebrafish com 1 dia após fertilização (dpf) foram expostas por 2 h às bactérias
Staphylococcus aureus e Salmonella typhimurium para análise da sobrevivência,
desenvolvimento embrionário, atividade locomotora e ativação do inflamassoma. As
larvas apresentaram defeitos no desenvolvimento embrionário e no comportamento
locomotor e responderam à infecção por S. aureus (canônico) e S. typhimurium (não-
canônico) com a produção de caspase-a madura. Em seguida, após sintetizar o
complexo sgRNA (trcarRNA + crRNA natterin-like, XM_017356964/2) para o alvo
complementar no segundo exon do gene da natterin-like gene no cromossomo 7 (ID:
795232) o complexo foi microinjetado em embrioes de 0 hpf com a enzima Cas9 em
diferentes concentracoes (50 μg/nL:250 μg/nL, 50:125, 25:125 e 12.5:125) para a
depleção do gene e obtenção de embrioes depletados KO. A ausência completa de
natterin-like no corpo inteiro dos embriões depletados por CRISPR/Cas9 foi
confirmada por hibridização in situ. Todas as concentracoes atrasaram o
desenvolvimento embrionario com alterações na morfologia do corpo com
desenvolvimento de anomalias e induziram mortalidade persistente ate 144 hpf, dose-
dependente. Por fim, larvas WT e larvas depletadas do gene natterin-like por
CRISPR/Cas9 (sgRNA 50 ng/μL: Cas9 250 ng/μL) foram expostas à infecção em 1
dpf por S. aureus e S. typhimurium durante 15 min, 30 min, 1 h e 2 h. Imediatamente
após a infecção foi avaliado o efeito na sobrevivência, no desenvolvimento
embrionário, atividade locomotora e na ativação do inflamassoma. A ausência de
natterin-like em larvas (1 dpf) alterou a resposta à infecção por S. aureus e S.
typhimurium induzindo aumento na mortalidade e hiperatividade locomotora,
indicativo de altos níveis de estree ou ansiedade. Confirmamos que a suscetibilidade
à infecção nas larvas depletadas de natterin-like está relacionada à expressão
deficiente de caspase-a e caspase-b. Podemos concluir que a natterin-like é crucial
para o controle da ativação do inflamassoma responsável por garantir uma resposta
inflamatória eficiente contra patógenos, visando à eliminação bacteriana e a
sobrevivência do próprio hospedeiro.
Referência
SENI-SILVA, Ana Carolina de. Validação da importância funcional das Natterinas na resposta imune inata em zebrafish por CRISPR/Cas9, um método de loss-of-function. 2021. 84 f. Dissertação (Mestrado em Ciências - Toxinologia) – Instituto Butantan, São Paulo, 2021.
URL permanente para citação desta referência
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/5396
Palavra-chave
Agência de fomento
Data de publicação
2021
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