Este documento resume a tese de doutorado da Dra. Helena Ximenes sobre o papel da glicose na expressão gênica e proteica da Ca2+-ATPase e do trocador Na+/Ca2+ da membrana plasmática em ilhotas pancreáticas de ratas. O documento descreve experimentos que investigaram os efeitos da glicose em diferentes níveis de transcrição de genes importantes para a secreção de insulina em ilhotas cultivadas. Os resultados indicam que a glicose aumenta a transcrição de genes como a pré-proins

1. Dra. Helena Ximenes

2. Histórico

3. PAPEL DA GLICOSE NA EXPRESSÃO
GÊNICA E PROTÉICA DA
Ca2+-ATPase E DO TROCADOR Na+/Ca2+
DA MEMBRANA PLASMÁTICA EM
ILHOTAS PANCREÁTICAS DE RATAS
Defesa de Tese
Departamento de Fisiologia e Biofísica - ICB/USP
Candidata: Helena Maria de Albuquerque Ximenes
Orientador: Prof. Angelo R. Carpinelli
Co-orientador: Prof. André Herchuelz - Departamento de Farmacodinâmica
e Terapêutica / Universidade Livre de Bruxelas, Bélgica

4. Células beta da ilhota pancreárica –
sensores de glicose
Insulina
Distribuição de
glicose pelo
organismo
ilhota pancreática humana

5. Método Experimental
Ilhotas
pancreáticas
isoladas cultivadas
em diferentes
concentraçõesde
glicose por 24h em
incubadora a 37oC.

6. Glicose e Secreção de Insulina
Células beta da ilhota pancreáricas – sensores de glicose
Glicose
GLUT2 NCX
Glicólise
ATP/ADP
Fechamento dos
canais KATP
Na+
Ativação dos
VDCC
despolarização
[Ca2+]i
Ca2+
Exocitose
Ca2+
PMCA
Ca2+
Fontes
intracelulares
Insulina
Ca2+

7. Efeito da glicose sobre a transcrição (mRNA) da
pré-proinsulina de ilhotas cultivadas durante 24h
2
1,5
1
0,5
0
ilhota fresca 2,8 mM de
glicose
#
22,2 mM de
glicose
Unidades arbitrárias
(pré-proinsulina/ b-actina)
** *
**p<0,01 e *p<0,05 para comparação
com ilhota fresca e #p<0,05 para
comparação com 2,8 mM de glicose.

8. Efeito da Glicose sobre a transcrição de PMCA1-4
0,6
0,4
0,2
0
2.8 mM
Glicose
11.1 mM
Glicose
22.2 mM
Glicose
Unidades arbitrárias
(PMCA1/b-actina)
*
PMCA1
0,6
0,4
0,2
0
2.8 mM
Glicose
11.1 mM
Glicose
22.2 mM
Glicose
Unidades arbitrárias
(PMCA2/b-actina)
*
PMCA2
0,6
0,4
0,2
0
2.8 mM
Glicose
11.1 mM
Glicose
22.2 mM
Glicose
Unidades arbitrárias
(PMCA3/b-actina)
PMCA3
0,6
0,4
0,2
0
2.8 mM
Glicose
11.1 mM
Glicose
22.2 mM
Glicose
Unidades arbitrárias
(PMCA4/b-actina)
PMCA4
* p < 0.05 para comparação com 2.8 mM de glicose

9. Efeito da Glicose sobre a transcrição de NCX1
0,4
0,3
0,2
0,1
0
2.8 mM
Glicose
11.1 mM
Glicose
22.2 mM
Glicose
Unidades arbitrárias
(NCX1/b-actina)
NCX1.7
NCX1.3
*
*
* p < 0.05 para comparação com 2.8 mM de glicose

10. • Genômica:
– Estudo das funções e interações de
todos os genes do genoma, incluindo
suas interações com fatores ambientais
Guttmacher AE & Collins FS. N Engl J Med, 347: 1512-1520, 2002.
Genômica + Nutrição?

11. Células requerem diferentes proteínas
Hormônios
Receptores
Transportadores
Enzimas
Fatores de transcrição

12. • Alimentação:
– principal fator
ambiental
envolvido na
modulação da
expressão gênica
Ordovas J & Corella D. Annu Rev Genomics Hum Genet, 5: 71-118, 2004.

13. Genômica Nutricional
Ou Nutrigenômica
...representa provavelmente a
era mais significante da
pesquisa em nutrição
Fairweather-Tait SJ. Phil Trans S Royal Lond B, 358: 1709-1727, 2003.

14. Nutrigenômica:
Definições
Regulação da expressão gênica por nutrientes e compostos
bioativos de alimentos e o impacto no balanço saúde X
doença
German JB. JADA, 103: 530-531, 2005.
Nutrigenética:
Influência da variabilidade genética na resposta à dieta

15. Debusk RM et al. JADA, 105: 589-598, 2005.
Genômica Nutricional
nutrigenômica
nutrigenética
Hirsch JB & Evans D. Food Technology, 07: 24-29, 2005.

16. Nutrigenômica
Nutrigenética
NUTRIÇÃO PERSONALIZADA
REDUÇÃO DO RISCO DE
DOENÇAS

17. Nutrigenômica/nutrigenética
Princípios
1. Nutrientes e compostos bioativos dos alimentos
podem atuar no genoma, direta ou indiretamente,
para alterar a expressão e estrutura de genes
2. Em determinadas circunstâncias e em certos
indivíduos, a alimentação pode ser um importante fator
de risco para certas doenças
3. O grau com que a alimentação influencia o balanço
entre saúde e doença depende da estrutura genética do
indivíduo.
Kaput J & Rodriguez RL. Physiol Genomics, 16: 166-177, 2004.

18. Nutrigenômica/nutrigenética
Princípios
4. Genes modulados pela alimentação parecem ter
papel importante na incidência, progressão e/ou
gravidade de doenças crônicas.
5. Intervenções dietéticas baseadas no conhecimento
de necessidades nutricionais, estado nutricional e
genótipo, podem ser úteis para prevenir ou curar
doenças crônicas não transmissíveis.
Kaput J & Rodriguez RL. Physiol Genomics, 16: 166-177, 2004.

19. Nutrientes
Fatores de regulação
 Regulação de processos fisiológicos: síntese
protéica, oxidação, diferenciação celular
 Principais fatores ambientais: influência na
herança genética
 Reguladores da transcrição gênica, do
processamento do RNA, da tradução de mRNA
e de processos pós-traducionais.

20. Controle da Expressão Gênica
A modulação da expressão de um gene pode
ocorrer em vários pontos:
A modulação nesses diversos passos pode afetar tanto a natureza (estrutura e
função) do produto gênico final quanto a sua concentração na célula no estado
estacionário.

21. Nutrientes Envolvidos na
Regulação da Expressão
Gênica
• Vitaminas
• Minerais
Envolvidos na regulação da
Estabilidade e Reparo do DNA
• Carboidratos (glicose)
• Lipídios (ácidos graxos)
• Proteínas (aminoácidos)
Regulação de genes
Envolvidos no
metabolismo

22. Micronutrientes e Regulação Gênica
Deficiência de Micronutrientes
B.N. Ames, Mutation Research,475 (2001): 7-20
Micronutriente Ingestão %
<50% RDA
Danos no DNA Efeitos no organismo
Ácido Fólico 10 Quebra da estrutura cromossômica
(semelhante efeito da radiação)
Câncer de cólon; doenças
cardíacas; disfunção
cerebral; má formação
embrionária
Vitamina B12 4 Quebra da estrutura cromossômica ? Problemas neuronais
Vitamina C 15 Oxidação DNA Catarata 4X; câncer;
doença cardíaca
Vitamina E 20 Oxidação DNA Câncer de cólon 2X;
doenças cardíacas 1,5X;
disfunções imunológicas
Ferro 7 Quebra da estrutura cromossômica Disfunção cerebral e
imunológica; câncer
Zinco 18 Quebra da estrutura cromossômica Disfunção cerebral e
imunológica; câncer
Niacina 2 Desequilibra reparo do DNA Sintomas neurológicos;
perda de memória
Selênio Oxidação DNA Cãncer de próstata

23. Ácidos Graxos e Regulação da
Expressão Gênica
AGPI
+
PPAR
-
SREBP1
Sp1
NF-Y
PPRE
Genes da
b-oxidação
Genes da
lipogênese
b-oxidação
no peroxissomo
b-oxidação
mitocondrial
síntese de
triglicerídeos
síntese de AG
VLDL-TG

24. Portanto
 Nutrientes agem no desenvolvimento ou
desencadeamento de processos patológicos ou
protetores no organismo, através de regulação
gênica, dependendo da quantidade e da qualidade da
alimentação e de fatores genéticos (genótipo)
 O papel dos nutrientes como importantes
reguladores de processos moleculares fornece
argumentos cada vez mais consistentes para a defesa
de uma alimentação equilibrada, tanto em
quantidade quanto qualidade.

25. OBJETIVO
Fornecer o conhecimento básico necessário para
que os profissionais e estudantes da saúde
compreendam como se dá a relação inevitável entre
a alimentação e o material genético que comandam
todas as funções orgânicas, inclusive a própria
reação do organismo à alimentação.

26. Agradecimentos

27. Organização

28. Dra. Helena Ximenes
Desejo a todos
um ótimo curso!