A lâmina nuclear é uma rede de filamentos que sustenta a membrana nuclear e é composta de proteínas chamadas laminas. A lâmina nuclear desempenha papéis essenciais na arquitetura nuclear, posicionamento dos poros nucleares, regulação da expressão gênica, organização da cromatina, replicação do DNA e reparo do DNA 1,2,3. Mutações em genes que desempenham um papel na expressão das proteínas laminadas levam a distúrbios genéticos chamados laminopatias3.
A dermopatia restritiva (DR) é um distúrbio grave da laminopatia predominantemente causado por mutações heterozigóticas compostas que criam códons de terminação prematura no geneZMPSTE24 4, levando à ausência da metaloprotease ZMPSTE24. Essa laminopatia é caracterizada por retardo de crescimento intrauterino, pele rígida e firme, boca pequena, cabelos finos e defeitos de mineralização óssea1. Os pacientes com DR geralmente não vivem além da primeira semana de vida devido à insuficiência pulmonar1. Dois outros distúrbios de laminopatia conhecidos como síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford atípica (AT-HGPS) e displasia mandibuloacral tipo B (MAD-B) envolvem expressão ZMPSTE24 reduzida e estão associados à redução da expectativa de vida e mostram semelhanças com distúrbios de envelhecimento prematuro5. A protease ZMPSTE24 que é impactada nessas laminopatias é vital na modificação pós-tradução da lamina A, que é um componente crítico da lâmina nuclear. ZMPSTE24 deficiência resulta no acúmulo de uma forma farnesilada incompletamente processada de lamina A, conhecida como prelamina A2.

Figura 1: Processamento de lamina A em normal vs. Células RD. Via de processamento da lamina A em células normais (esquerda) e processamento alterado da lâmina A em RD ou células deficientes em ZMPSTE (direita). Os grupos farnesil (Fa) e metil (Me) são indicados. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Como visto na Figura 1, no processamento normal da lamina A, um grupo farnesil (lipídio) é ligado a um resíduo de cisteína próximo ao terminal C, seguido por clivagem proteolítica de três aminoácidos C-terminais 3,6. O resíduo de cisteína é então metilado. Essas duas modificações permitem que a prelamina A seja direcionada para a membrana nuclear interna2. ZMPSTE24 então realiza uma reação de clivagem pela qual os últimos 15 aminoácidos C-terminais, juntamente com os grupos farnesil e metil, são removidos para produzir a proteína Lamina A madura, que é entregue à lâmina nuclear 6,7,8. Em RD, AT-HGPS e MAD-B, a etapa final do processamento não ocorre de forma eficaz, uma vez que a metaloproteinase ZMPSTE24 está ausente ou não está totalmente funcional 8,9. Isso resulta no acúmulo de prelamina A, que permanece permanentemente farnesilada e metilada9. Esses últimos grupos fazem com que a prelamina A grude na membrana nuclear interna em vez de se localizar na lâmina nuclear, onde a lâmina A madura deve residir, como visto na Figura 1. Assim, a deficiência de ZMPSTE tem efeitos profundos em uma variedade de funções nucleares, juntamente com a estrutura nuclear10,11,12,13,14,15. Essas alterações na estrutura nuclear podem incluir bolhas nucleares e até rupturas nucleares, que podem resultar no vazamento de DNA para o citosol, bem como na entrada de citosol no núcleo. Núcleos de formato aberrante são de fato uma marca registrada de distúrbios de lamaminopatia, juntamente com vários outros fenótipos que são causados pelo processamento defeituoso da prelamina A16,17. Defeitos na lâmina nuclear levam a uma infinidade de impactos prejudiciais, incluindo a localização incorreta do controle de qualidade da proteína nuclear e proteínas de reparo de DNA no nucleoplasma, o que, por sua vez, resulta em vários defeitos na função nuclear18. É importante ter uma técnica simples que possa ajudar a identificar e monitorar essas características das laminopatias para facilitar a pesquisa sobre o desenvolvimento de abordagens terapêuticas destinadas a melhorar os fenótipos da laminopatia. Para camundongos com laminopatias, foi demonstrado que a eliminação da bolha nuclear se correlaciona com a eliminação generalizada dos fenótipos de laminopatia16. Uma técnica que permite o monitoramento da integridade nuclear em células humanas pode aprimorar o estudo de possíveis tratamentos para eliminar ou melhorar significativamente os fenótipos da doença.
A imunofluorescência indireta (FI) é uma técnica sensível e amplamente utilizada que utiliza tanto um anticorpo primário não marcado quanto um anticorpo secundário marcado com fluoróforo que reconhece o anticorpo primário para detectar um alvo de interesse19. Os métodos de jejum intermitente podem fornecer um meio poderoso para visualizar componentes e estruturas intracelulares específicos. Também é possível que mais de uma molécula de anticorpo secundário possa interagir com o anticorpo primário, resultando na amplificação do sinal19. O FI indireto é uma técnica versátil que também permite a detecção de múltiplos anticorpos primários com um conjunto relativamente pequeno de anticorpos secundários, uma vez que os anticorpos secundários são elevados contra o domínio Fc do anticorpo primário, que é conservado dentro da espécie19.
Este artigo descreve um método indireto (IF) para avaliar o sangramento nuclear e o vazamento de DNA em células deficientes em ZMPSTE24, usando anticorpos contra DNA de fita dupla (dsDNA) e lamina B1 para detectar DNA e lâmina nuclear, respectivamente. Para demonstrar a utilidade dessa abordagem, o procedimento foi aplicado a uma linhagem celular HeLa com expressão de ZMPSTE24 nocauteada, bem como a uma linhagem celular HeLa que expressa ZMPSTE24, e os resultados para as duas linhagens celulares foram comparados.