Montante envolvidos:

Investimento total: 199.824,00 €

IBMC - Instituto de Biologia Molecular e Celular                                  183.768,00€

Apoio FEDER: 156.202,80€

Apoio OE: 27.565,20€

INEB -  Instituto Nacional de Engenharia Biomédica                               16.056,00€

Apoio FEDER: 13.647,60€

Apoio OE: 2.408,40€

Localização do projeto: Norte, Portugal

Síntese do projeto:

As células transmitem informação genética gerações seguintes através do processo de mitose. Assim, não é surpreendente que erros durante a mitose possam dar origem a aneuploidia e instabilidade genética e, como tal, foram associados à progressão do cancro. Assim, a descoberta dos mecanismos básicos que controlam a fidelidade da mitose e a segregação dos cromossomas tem implicações para o estudo da carcinogénese.

Para que ocorra a segregação dos cromossomas, as células precisam de montar uma estrutura microtubular conhecida como fuso mitótico (FM). Embora existam várias vias que contribuem para a montagem do FM [1, 2], nas células humanas este processo depende maioritariamente dos centrossomas (CTs). Durante a entrada em mitose, os CTs duplicados movem-se ao longo de invólucro nuclear. Vários componentes foram envolvidos neste processo, incluindo motores moleculares como as proteínas Eg5 e Dineína, e também a actina, miosina II e microtúbulos (MTs) [3-7]. No entanto, a relação funcional entre estes componentes não é conhecida. Especificamente, de que forma a força gerada por eles pode ser direcionada, de maneira a que os CTs migrem para lados opostos do núcleo. Esta informação torna-se relevante quando consideramos que os CTs podem afetar a fidelidade da mitose. De facto, o papel dos CTs na fidelidade mitótica e na aneuploidia foi identificada no séc. XIX com os trabalhos de Boveri e van Beneden. Além disso, recentemente demonstrou-se que a progressão mitótica depende da separação dos CTs ainda antes da entrada em mitose [8, 9]. Falhas na sua separação resultam na ocorrência de ligações erradas entre os MTs e uma estrutura nos cromossomas denominada de cinetocoro [9], dando origem a uma condição conhecida como merotelia. Esta condição envolve a ligação simultânea de MTs provenientes de polos opostos do FM ao mesmo cinetocoro, satisfazendo o checkpoint ?Spindle Assembly?, que monitoriza a ligação MT-cinetocoro, e dando origem a erros na segregação dos cromossomas em anafase. Portanto, esclarecer qual a contribuição de cada um destes componentes é essencial para se compreender a relação entre a separação dos CTs e a fidelidade da mitose.

Em 1884, Hertwig estabeleceu um conjunto de regras que relaciona a forma celular com o eixo de divisão. Ele propôs que: 1) ?o núcleo tende a posicionar-se no centro ? da massa protoplásmica onde se encontra? e 2) ?o eixo das figuras mitóticas alinha-se tipicamente com o eixo maior da massa protoplásmica e a divisão tende a cortar este eixo num ângulo reto?. Estas observações indicam que a posição do núcleo no interior da célula não é aleatória e que as células mantêm informação espacial relevante para o posicionamento do FM, de modo a que estes estejam alinhados com o eixo maior das células (conhecida como a ?Regra de Hertwig?). Dados obtidos por um dos membros desta equipa demonstraram que este processo é dinâmico e que a posição do FM responde a forças extracelulares [10]. Embora em metafase os FMs (e consequentemente os CTs) estejam alinhados com o eixo maior das células, pouco se sabe sobre de que modo a imposição de constrangimentos geométricos afeta a separação dos CTs e a montagem do FM. Além disso, não se sabe como estes constrangimentos alteram a fidelidade da mitose. Curiosamente, um artigo recente demonstrou que alterações geométricas, tais como as que se observam durante o processo de entrada em mitose, são necessárias para uma montagem eficaz do FM [11]. Assim, é necessário determinar se estas alterações afetam o processo de montagem do FM por interferirem com a separação correta e atempada dos CTs.

Aqui propomos uma abordagem multidisciplinar para dissecar, do ponto de vista molecular, como a interação entre o córtex celular, os CTs e o núcleo celular interfere com o processo de montagem do FM e a fidelidade mitótica. Assim, iremos utilizar várias abordagens paralelas: a) análise espacial e temporal cuidada e detalhada do comportamento dos CTs durante o processo de mitose, recorrendo a tecnologia de micropadrões e confinamento celular; b) utilização de técnicas avançadas de microscopia de células vivas e microcirurgia a laser, combinadas com RNA de interferência para dissecar funcionalmente o papel das moléculas envolvidas na separação dos CTs, montagem do FM e fidelidade mitótica; e c) desenvolvimento de um modelo biofísico para determinar a contribuição da forma do núcleo e da posição dos CTs para a montagem do FM.Com estas metodologias experimentais e computacionais, esperamos determinar quais os fatores físicos e moleculares que controlam o comportamento dos CTs e a montagem do FM. Adicionalmente, iremos obter informação detalhada sobre o papel que a geometria celular tem na progressão mitótica. Em última análise, esperamos determinar de que forma a separação dos CTs influencia a segregação dos cromossomas e, eventualmente, estabelecer as bases de um novo mecanismo regulatório que assegura a fidelidade mitótica através da monitorização ativa da forma celular.