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Publication
On the function of MOB proteins in cell division and development
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Abstract(s)
This thesis investigates the essential functions of MOB proteins in various cellular processes, focusing on mitosis and spermiogenesis. By employing a combination of genetic techniques and molecular biology approaches in Drosophila melanogaster and human cells, we have elucidated some critical roles of MOB proteins in these processes. Our findings demonstrate the involvement of MOB proteins in chromosome segregation during mitosis, highlighting their importance in maintaining genomic stability. Additionally, we have identified their subcellular localization during Drosophila spermiogenesis, suggesting its potential roles in sperm development. Furthermore, this study has revealed the association of MOB protein dysfunction with disease phenotypes, including micronucleation, multinucleation, and infertility. These findings underscore the significance of MOB proteins in human health and provide potential avenues for future research and therapeutic interventions. In conclusion, this thesis further advances our knowledge of the essential functions of MOB proteins and their implications for cellular processes. Future studies can expand upon these findings to develop a more comprehensive understanding of MOB protein biology and explore their potential as therapeutic targets.
A presente dissertação investiga as funções fundamentais das proteínas MOB numa variedade de processos celulares, com destaque na mitose e na espermatogénese. As proteínas MOB são conservadas em todos os eucariotas, contribuindo em funções reguladoras essenciais dentro da célula. Apesar da sua conservação evolutiva e do seu envolvimento conhecido em processos celulares chave, a sua função continua por compreender. Desta forma, esta dissertação aborda esta lacuna combinando técnicas genéticas, de biologia molecular e de microscopia avançada em modelos de Drosophila melanogaster e células HeLa, permitindo-nos elucidar os papéis detalhados e os mecanismos das proteínas MOB na organização, estabilidade e desenvolvimento celular. Os nossos resultados revelam que as proteínas MOB desempenham um papel crítico na segregação cromossómica durante a mitose, um passo essencial na divisão celular onde a distribuição precisa dos cromossomas garante a estabilidade genómica das células filha. Na ausência das proteínas MOB foram observados erros significativos no alinhamento cromossómico, resultando em condições como aneuploidia, onde as células possuem um número anormal de cromossomas, e catástrofe mitótica, um evento letal que ocorre quando a mitose é comprometida. Estes resultados sublinham a importância crucial das proteínas MOB na salvaguarda da estabilidade genómica, um pré-requisito para a função celular normal e a saúde do organismo. A segregação cromossómica adequada é fundamental para prevenir transformações celulares que podem levar a doenças, incluindo o cancro, onde a instabilidade genómica desempenha um papel essencial. Além dos seus papéis na mitose, este estudo também investigou a função das proteínas MOB durante a espermatogénese em Drosophila melanogaster. A espermiogénese, a fase final do desenvolvimento do esperma, envolve uma série de transformações morfológicas complexas e rearranjos intracelulares. Observámos que, as proteínas MOB se localizam em compartimentos subcelulares específicos durante a espermatogénese, sugerindo o seu envolvimento em processos essenciais como a formação do acrossoma e a montagem do flagelo. A formação do acrossoma é crucial para a fertilização bem sucedida, enquanto a montagem do flagelo é necessária para a motilidade do esperma, sendo ambos essenciais para a fertilidade masculina. Os nossos resultados indicam que as proteínas MOB provavelmente contribuem para a regulação fina destes processos, facilitando o desenvolvimento e função adequados dos espermatozóides. A espermatogénese defeituosa devido à função comprometida das proteínas viii MOB pode estar associada à infertilidade masculina, sublinhando ainda mais a importância biológica destas proteínas na saúde reprodutiva. Para além das suas funções na divisão celular e reprodução, o nosso estudo identificou uma forte associação entre a disfunção das proteínas MOB e uma série de fenótipos relacionados com doenças. Por exemplo, as disfunções das proteínas MOB foram associadas a fenótipos como micronucleação e multinucleação. A micronucleação, onde as células formam núcleos pequenos extra, e a multinucleação, onde as células contêm mais de um núcleo, são frequentemente indicadores de divisão celular defeituosa e instabilidade genómica. Estas anomalias não são apenas características de transformações cancerígenas, mas também indicativas de disfunções mais amplas na homeostase celular. As ligações entre a disfunção das proteínas MOB e estes fenótipos sugerem que as proteínas MOB desempenham um papel central na prevenção de processos oncogénicos e sublinham a sua importância para a saúde humana global. Esta dissertação investiga também as interações moleculares entre as proteínas MOB e outras proteínas reguladoras chave na célula, destacando as proteínas MOB como componentes integrais em várias vias de sinalização. Especificamente, as proteínas MOB parecem estar envolvidas na regulação do ciclo celular, na mediação das respostas ao dano do ADN e na gestão das respostas ao stress celular. Ao interagir com outras proteínas reguladoras, as proteínas MOB podem servir como um nexo molecular, coordenando várias vias de sinalização para manter a estabilidade celular sob stress e garantir a progressão precisa do ciclo celular. Por exemplo, durante o dano ao ADN, as células devem reparar o dano antes da divisão ou parar a divisão celular para prevenir a propagação de erros genéticos. Os nossos resultados sugerem que as proteínas MOB são participantes ativos nesta resposta, contribuindo assim para a integridade e estabilidade genómica. As implicações deste trabalho para a intervenção terapêutica são consideráveis. Dado o papel das proteínas MOB na regulação do ciclo celular, na resposta ao dano do ADN e na homeostase celular, elas apresentam-se como alvos terapêuticos promissores, especialmente em condições em que estes processos estão perturbados, como o cancro. O alvo das proteínas MOB pode proporcionar novas estratégias para melhorar a regulação do ciclo celular ou restaurar a estabilidade genómica em estados de doença. As terapias potenciais podem visar modular a função das proteínas MOB em células onde a sua actividade está comprometida, prevenindo assim os defeitos celulares que contribuem para a oncogénese, infertilidade e outras doenças. ix Além disso, os papéis específicos das proteínas MOB na espermatogénese sugerem que também podem ser um alvo para o tratamento da infertilidade masculina relacionada com a formação e função defeituosas dos espermatozóides. Em resumo, esta dissertação sublinha os papéis indispensáveis das proteínas MOB em processos celulares críticos, com implicações significativas tanto para a investigação biológica fundamental como para a ciência médica aplicada. As evidências apresentadas aqui colocam as proteínas MOB como reguladores pivotais da estabilidade celular, da fidelidade mitótica e da saúde reprodutiva. Ao avançar o nosso conhecimento sobre estas proteínas, este trabalho contribui para um crescente corpo de investigação focado nos fundamentos moleculares da homeostase celular e da prevenção de doenças. Além disso, estes resultados servem de base para futuras investigações destinadas a desvendar mecanismos moleculares adicionais envolvendo as proteínas MOB, explorar as suas interacções com novos parceiros celulares e examinar o seu potencial como alvos terapêuticos. Estudos futuros podem expandir estas descobertas, realizando investigações abrangentes das proteínas MOB em diversos contextos celulares, identificando potencialmente processos celulares adicionais em que desempenham um papel. Tais estudos também podem procurar mapear as redes moleculares precisas em que as proteínas MOB operam, fornecendo uma visão mais detalhada de como elas interagem com outras vias de sinalização. Finalmente, a investigação que explora o potencial terapêutico da modulação da função das proteínas MOB em ambientes clínicos pode abrir caminho para tratamentos inovadores. Estas estratégias terapêuticas podem ser concebidas para abordar uma série de desafios de saúde humana, desde o cancro e a infertilidade até outras doenças associadas à disfunção celular e instabilidade genómica. Este trabalho não só enriquece o nosso conhecimento da biologia das proteínas MOB, como também sublinha o impacto mais amplo que a investigação científica básica sobre proteínas moleculares pode ter na medicina translacional. Ao avançar o nosso conhecimento sobre as proteínas MOB, contribuímos para uma compreensão mais profunda dos processos fundamentais que subjazem à vida celular e abrimos novas possibilidades para abordar alguns dos desafios mais prementes da saúde humana. Esta tese estabelece assim uma base sólida para a continuação da exploração da investigação das proteínas MOB e o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas baseadas na biologia, que possam transformar as abordagens ao tratamento de doenças associadas à desregulação do ciclo celular e à instabilidade genómica.
A presente dissertação investiga as funções fundamentais das proteínas MOB numa variedade de processos celulares, com destaque na mitose e na espermatogénese. As proteínas MOB são conservadas em todos os eucariotas, contribuindo em funções reguladoras essenciais dentro da célula. Apesar da sua conservação evolutiva e do seu envolvimento conhecido em processos celulares chave, a sua função continua por compreender. Desta forma, esta dissertação aborda esta lacuna combinando técnicas genéticas, de biologia molecular e de microscopia avançada em modelos de Drosophila melanogaster e células HeLa, permitindo-nos elucidar os papéis detalhados e os mecanismos das proteínas MOB na organização, estabilidade e desenvolvimento celular. Os nossos resultados revelam que as proteínas MOB desempenham um papel crítico na segregação cromossómica durante a mitose, um passo essencial na divisão celular onde a distribuição precisa dos cromossomas garante a estabilidade genómica das células filha. Na ausência das proteínas MOB foram observados erros significativos no alinhamento cromossómico, resultando em condições como aneuploidia, onde as células possuem um número anormal de cromossomas, e catástrofe mitótica, um evento letal que ocorre quando a mitose é comprometida. Estes resultados sublinham a importância crucial das proteínas MOB na salvaguarda da estabilidade genómica, um pré-requisito para a função celular normal e a saúde do organismo. A segregação cromossómica adequada é fundamental para prevenir transformações celulares que podem levar a doenças, incluindo o cancro, onde a instabilidade genómica desempenha um papel essencial. Além dos seus papéis na mitose, este estudo também investigou a função das proteínas MOB durante a espermatogénese em Drosophila melanogaster. A espermiogénese, a fase final do desenvolvimento do esperma, envolve uma série de transformações morfológicas complexas e rearranjos intracelulares. Observámos que, as proteínas MOB se localizam em compartimentos subcelulares específicos durante a espermatogénese, sugerindo o seu envolvimento em processos essenciais como a formação do acrossoma e a montagem do flagelo. A formação do acrossoma é crucial para a fertilização bem sucedida, enquanto a montagem do flagelo é necessária para a motilidade do esperma, sendo ambos essenciais para a fertilidade masculina. Os nossos resultados indicam que as proteínas MOB provavelmente contribuem para a regulação fina destes processos, facilitando o desenvolvimento e função adequados dos espermatozóides. A espermatogénese defeituosa devido à função comprometida das proteínas viii MOB pode estar associada à infertilidade masculina, sublinhando ainda mais a importância biológica destas proteínas na saúde reprodutiva. Para além das suas funções na divisão celular e reprodução, o nosso estudo identificou uma forte associação entre a disfunção das proteínas MOB e uma série de fenótipos relacionados com doenças. Por exemplo, as disfunções das proteínas MOB foram associadas a fenótipos como micronucleação e multinucleação. A micronucleação, onde as células formam núcleos pequenos extra, e a multinucleação, onde as células contêm mais de um núcleo, são frequentemente indicadores de divisão celular defeituosa e instabilidade genómica. Estas anomalias não são apenas características de transformações cancerígenas, mas também indicativas de disfunções mais amplas na homeostase celular. As ligações entre a disfunção das proteínas MOB e estes fenótipos sugerem que as proteínas MOB desempenham um papel central na prevenção de processos oncogénicos e sublinham a sua importância para a saúde humana global. Esta dissertação investiga também as interações moleculares entre as proteínas MOB e outras proteínas reguladoras chave na célula, destacando as proteínas MOB como componentes integrais em várias vias de sinalização. Especificamente, as proteínas MOB parecem estar envolvidas na regulação do ciclo celular, na mediação das respostas ao dano do ADN e na gestão das respostas ao stress celular. Ao interagir com outras proteínas reguladoras, as proteínas MOB podem servir como um nexo molecular, coordenando várias vias de sinalização para manter a estabilidade celular sob stress e garantir a progressão precisa do ciclo celular. Por exemplo, durante o dano ao ADN, as células devem reparar o dano antes da divisão ou parar a divisão celular para prevenir a propagação de erros genéticos. Os nossos resultados sugerem que as proteínas MOB são participantes ativos nesta resposta, contribuindo assim para a integridade e estabilidade genómica. As implicações deste trabalho para a intervenção terapêutica são consideráveis. Dado o papel das proteínas MOB na regulação do ciclo celular, na resposta ao dano do ADN e na homeostase celular, elas apresentam-se como alvos terapêuticos promissores, especialmente em condições em que estes processos estão perturbados, como o cancro. O alvo das proteínas MOB pode proporcionar novas estratégias para melhorar a regulação do ciclo celular ou restaurar a estabilidade genómica em estados de doença. As terapias potenciais podem visar modular a função das proteínas MOB em células onde a sua actividade está comprometida, prevenindo assim os defeitos celulares que contribuem para a oncogénese, infertilidade e outras doenças. ix Além disso, os papéis específicos das proteínas MOB na espermatogénese sugerem que também podem ser um alvo para o tratamento da infertilidade masculina relacionada com a formação e função defeituosas dos espermatozóides. Em resumo, esta dissertação sublinha os papéis indispensáveis das proteínas MOB em processos celulares críticos, com implicações significativas tanto para a investigação biológica fundamental como para a ciência médica aplicada. As evidências apresentadas aqui colocam as proteínas MOB como reguladores pivotais da estabilidade celular, da fidelidade mitótica e da saúde reprodutiva. Ao avançar o nosso conhecimento sobre estas proteínas, este trabalho contribui para um crescente corpo de investigação focado nos fundamentos moleculares da homeostase celular e da prevenção de doenças. Além disso, estes resultados servem de base para futuras investigações destinadas a desvendar mecanismos moleculares adicionais envolvendo as proteínas MOB, explorar as suas interacções com novos parceiros celulares e examinar o seu potencial como alvos terapêuticos. Estudos futuros podem expandir estas descobertas, realizando investigações abrangentes das proteínas MOB em diversos contextos celulares, identificando potencialmente processos celulares adicionais em que desempenham um papel. Tais estudos também podem procurar mapear as redes moleculares precisas em que as proteínas MOB operam, fornecendo uma visão mais detalhada de como elas interagem com outras vias de sinalização. Finalmente, a investigação que explora o potencial terapêutico da modulação da função das proteínas MOB em ambientes clínicos pode abrir caminho para tratamentos inovadores. Estas estratégias terapêuticas podem ser concebidas para abordar uma série de desafios de saúde humana, desde o cancro e a infertilidade até outras doenças associadas à disfunção celular e instabilidade genómica. Este trabalho não só enriquece o nosso conhecimento da biologia das proteínas MOB, como também sublinha o impacto mais amplo que a investigação científica básica sobre proteínas moleculares pode ter na medicina translacional. Ao avançar o nosso conhecimento sobre as proteínas MOB, contribuímos para uma compreensão mais profunda dos processos fundamentais que subjazem à vida celular e abrimos novas possibilidades para abordar alguns dos desafios mais prementes da saúde humana. Esta tese estabelece assim uma base sólida para a continuação da exploração da investigação das proteínas MOB e o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas baseadas na biologia, que possam transformar as abordagens ao tratamento de doenças associadas à desregulação do ciclo celular e à instabilidade genómica.
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Keywords
MOB Mitosis Spermatogenesis Cell Cycle