Estratégias antienvelhecimento em levedura: o impacto da suplementação com aminoácidos

Dissertação de mestrado em Ciências da SaúdeAging is a complex biological process defined by a combination of multiple factors, namely stochastic, genetic and environmental factors which results in a continuous loss of the physiological functions [1]. Metabolism and specifically metabolic pathways are tightly connected with the modulation of the aging process and aging-associated diseases. Besides the well-described pro-survival effects of caloric restriction, recently, also the variation of specific metabolites’ levels has been suggested as a modulator of the aging process. The main goal of this work was to understand the impact of metabolites supplementation, particularly of amino acids (charged side chain amino acids - CSCAs) on some cell-autonomous mechanisms, namely cell cycle, reactive oxygen species accumulation, nutrient sensing and extracellular pH modulation, leading to hormesis during aging. For that, we used the yeast chronological lifespan model, under physiologic conditions or in a context of proteotoxic stress (elicited by the heterologous expression of the human α-synuclein, a Parkinson’s disease associated protein), to determine the impact of CSCAs supplementation on chronological lifespan, specifically on the modulation of cell-autonomous mechanisms regulating chronological lifespan. Herein data demonstrated that, some of the CSCAs tested, significantly extend chronological lifespan, delaying the aging process. Nevertheless, this effect was not observed for all the amino acids belonging to the CSCAs class. CSCAs supplementation impacts on several intra- and extracellular mechanisms, such as cell cycle, reactive oxygen species accumulation and extracellular pH modulation. The beneficial effects promoted by some of the tested amino acids also rescues cells from the α-synuclein induced toxicity. In a similar way, in this proteotoxic context, modulation of the distinct pathways is differently achieved by the individual CSCAs supplementation. Overall, these findings reveal an important anti-aging role of some CSCAs, opening new insights to the study of aging and age associated disease in higher eukaryote organisms.O envelhecimento é um processo biológico complexo, multifatorial, determinado por uma combinação de fatores estocásticos, genéticos e ambientais, que resultam no declínio progressivo de múltiplas funções fisiológicas. A correlação entre as vias metabólicas, a modelação do envelhecimento e das patologias associadas ao envelhecimento está já bem estabelecida. Além dos conhecidos efeitos pró-longevidade da restrição calórica, evidências recentes sugerem também que perturbações ou variações em metabolitos específicos podem acelerar ou retardar o processo de envelhecimento. O principal objetivo deste trabalho foi o de estudar o impacto que a suplementação com metabolitos, particularmente com aminoácidos (charged side chain amino acids – CSCAs), pode ter sobre o envelhecimento. Para isso, foi usado o “modelo da longevidade cronológica da levedura”, em contexto fisiológico ou de stress proteotóxico (induzido pela expressão heteróloga da proteína humana α-sinucleína, proteína associada à doença de Parkinson), para determinar o impacto da suplementação com CSCAs na longevidade cronológica das células assim como na modelação de mecanismos celulares autónomos que regulam o envelhecimento. Os resultados apresentados nesta tese demonstram que alguns dos CSCAs testados prolongam significativamente a longevidade cronológica, retardando o processo de envelhecimento. No entanto, este efeito não foi observado para todos os aminoácidos pertencentes à classe dos CSCAs. Adicionalmente, foi demonstrado que a suplementação do meio com os diferentes aminoácidos tem impacto na modelação de diversos mecanismos intra- e extracelulares, tais como o ciclo celular, a acumulação de espécies reativas de oxigénio e modulação do pH extracelular. Os efeitos benéficos promovidos por alguns dos aminoácidos testados também resgatam as células da toxicidade induzida pela α-sinucleína. De maneira semelhante, neste contexto proteotóxico, a modulação das diferentes vias é distintamente alcançada pela suplementação individual com CSCAs. No geral, estas descobertas revelaram o importante papel antienvelhecimento dos CSCAs, abrindo novas perspetivas para o estudo do envelhecimento e de doenças associadas, em organismos eucarióticos superiores.The work presented in this thesis was performed in the Life and Health Sciences Research Institute (ICVS), Minho University, and School of Medicine, Minho University, Braga, Portugal. Financial support was provided by FEDER funds through the Operational Programme Competitiveness Factors – COMPETE and National Funds through FCT – Foundation for Science and Technology under the project OCI-01-0145-FEDER-007038; and by the project NORTE 01-0145-FEDER-000013, supported by Norte Portugal Regional Operational Programme (NORTE 2020), under the PORTUGAL 2020 Partnership Agreement, through the European Regional Development Fund (ERDF)