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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.99.2019.tde-25032019-151512
Document
Author
Full name
Christiane Yumi Ozaki
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Goto, Hiro (President)
Coelho, Adriano Cappellazzo
Tahira, Ana Carolina
Winter, Lucile Maria Floeter
Title in Portuguese
Perfil de expressão gênica de célula monocítica humana infectada por Leishmania (Leishmania) infantum
Keywords in Portuguese
Expressão gênica
Leishmania infantum
Lipídeos - Metabolismo
Macrófagos
RNA
Sequenciamento genético
Abstract in Portuguese
As leishmanioses são um conjunto de doenças causadas por parasitos de diferentes espécies do gênero Leishmania, sendo a leishmaniose visceral a causa de grande morbidade e mortalidade, principalmente, em países em desenvolvimento como o Brasil. Apesar dos inúmeros estudos focados na participação dos sistemas imunes inato e adaptativo na proteção ou desenvolvimento da doença, pouco se conhece das alterações que ocorrem na célula hospedeira no início da infecção. Ao mesmo tempo em que as células suscitam respostas que levam à eliminação do parasito, esse pode induzir alterações nos processos celulares para sua evasão, sobrevivência e proliferação. Para o entendimento desses processos propomos identificar as vias biológicas moduladas na infecção de células THP-1 por Leishmania infantum. Para isso, células monocíticas humanas THP-1 foram infectadas ou não por Leishmania infantum por 6, 10, 24, 48 e 72 h. A partir do RNA total dessas células, bibliotecas de cDNA foram obtidas e submetidas ao sequenciamento pela técnica de RNA-seq. Posteriormente, o número total de sequências por gene foi obtido por meio do alinhamento das sequências de DNA ao genoma humano de referência GRCh37 (hg19) empregando o programa CLC Genomics Workbench 7.1. Esses dados foram então utilizados na composição da matriz de dados de expressão gênica global das amostras, que serviu como base para obtenção de duas redes de co-expressão gênica utilizando o programa Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA). As redes foram compostas pelos dados de expressão gênica global das amostras controle e infectadas dos períodos 6 h e 10 h (Rede 1) e 24 h, 48 h e 72 h (Rede 2). A partir da análise dessas redes foi possível selecionar módulos altamente correlacionados às amostras controle e infectadas nos diferentes períodos, realizar o enriquecimento funcional dos genes contidos nos módulos, como também identificar genes HGS-hub (genes hub diferencialmente expressos). O enriquecimento funcional dos genes contidos nos módulos altamente correlacionados com as amostras mostrou que as maiores mudanças no perfil de expressão gênica das células infectadas, em relação às células não infectadas, ocorreram nas primeiras 10 h de infecção e que muitos dos genes relacionados com a resposta imune são expressos nas primeiras 6 h de infecção. Já a partir de 24 h de infecção, pequenas alterações no perfil de expressão entre as células não infectadas e infectadas foram observadas. A determinação dos genes HGS-hub mostrou que dentre os processos biológicos alterados por Leishmania infantum nas células THP-1, o metabolismo de lipídios foi o que mais apresentou genes diferencialmente expressos, além da resposta imune. Esses resultados sugerem que além do sistema imune, a Leishmania infantum também é capaz de modular o metabolismo de lipídios das células THP-1 infectadas.
Title in English
Gene expression profile of human monocytic cell infected by Leishmania (Leishmania) infantum
Keywords in English
Gene expression
Genetic sequencing
Leishmania infantum
Lipid - Metabolism
Macrophages
RNA
Abstract in English
Leishmaniasis is a group of diseases caused by parasites of different species of the genus Leishmania, with visceral leishmaniasis being the cause of great morbidity and mortality, especially in developing countries such as Brazil. Despite the numerous studies focused on the participation of innate and adaptive immune systems in the protection or development of the disease, little is known about the changes that occur in the host cell at the beginning of the infection. At the same time as the cells elicit responses that lead to the elimination of the parasite, it can induce changes in the cellular processes for their evasion, survival and proliferation. To understanding these processes, we aim to identify the biological pathways modulated in THP-1 cell infected by Leishmania infantum. For this, THP-1 human monocytic cells were infected or not by Leishmania infantum for 6, 10, 24, 48 and 72 h. Using total RNA extracted from these cells, cDNA libraries were obtained and submitted to RNA sequencing. Subsequently, the total number of sequences per gene was obtained by aligning the DNA sequences to the reference human genome GRCh37 (hg19) using CLC Genomics Workbench 7.1 software. These data were then used to compose the samples' global gene expression data matrix, which was employed to obtain two gene co-expression networks using the Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA) program. The networks were composed by the global gene expression data from the control and infected samples at 6 h and 10 h (Network 1) and at 24 h, 48 h and 72 h (Network 2). Analysis of these networks allowed the selection of modules highly correlated to the control and infected samples in different periods, as well as the identification of HGS-hub genes (differentially expressed hub genes). The functional enrichment of the genes showed that the major changes in the infected cells gene expression profile compared to uninfected cells occurred within 10 h of infection and the genes of the biological pathway related to the immune response are expressed in the first 6 h of infection. Starting at 24 h of infection, small changes in the gene expression profile between uninfected and infected cells were observed. The HGS-hub genes analysis showed that among the biological processes altered by Leishmania infantum in THP-1 cells, lipid metabolism was the one that presented a great number of differentially expressed genes, besides the immune response. These results suggest that in addition to the immune system, Leishmania infantum is also able to modulate THP-1 macrophages' lipid metabolism.
 
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Release Date
2021-03-24
Publishing Date
2019-03-26
 
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