Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-10-06T19:17:32Z No. of bitstreams: 1 DissCPP.pdf: 3587784 bytes, checksum: 38e18e70b6c78d140d46b17a57600689 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:32:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCPP.pdf: 3587784 bytes, checksum: 38e18e70b6c78d140d46b17a57600689 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:33:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCPP.pdf: 3587784 bytes, checksum: 38e18e70b6c78d140d46b17a57600689 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T13:33:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCPP.pdf: 3587784 bytes, checksum: 38e18e70b6c78d140d46b17a57600689 (MD5) Previous issue date: 2015-10-14 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Reactive oxygen species (ROS) are products naturally generated by the cell metabolism and at low levels play an important physiological role in intracellular regulation, whereas in excess can cause damage to cells. To combat this damage, cells present a complex defense mechanism including different enzymes which act as antioxidants. Among these enzymes, and especially in cells such as erythrocytes, which are exposed to high levels of molecular oxygen, the Peroxiredoxins (Prxs), stand out for the abundance and great reactivity with its substrates. In this cell type, when occurs hemolytic diseases such as sickle cell anemia and beta thalassemia, increased production of ROS and consequently oxidative damage are observed, greatly aggravating the clinical picture of patients affected by these diseases. In these diseases, the PRDX2 appears to be a major line of antioxidant defense, as it is the third most present protein in the cytosol of the erythrocyte. Therefore, this study aimed to assess the role of PRDX2 in differentiated K562 cells for the expression of erythroid characteristics, through gene silencing using shRNA_PRDX2. It was possible to obtain a 70% of the PRDX2 expression inhibition, which caused a decrease in the proliferation, cell viability and interaction, showing the importance of PRDX2 in oxidative protection on this cell type. In order to evaluate the modulation of antioxidant system in these cells, we also analyzed the pattern of gene and protein expression of all other PRDXs beyond the gene expression of other antioxidant enzymes during the process of differentiation. We found that inhibition of PRDX2 expression adversely affects the expression of PRDX5 and causes increased expression of their biological reducing agents, which increase the recycling PRDX2, compensating for their lack the cell. These data are not get described in the literature and additional analysis is needed to better understand this interaction beyond the molecular mechanisms involved in the expression of related enzymes in protection against ROS. Understanding these mechanisms seems important to work with a better insight of the pathophysiology of hemolytic diseases by identifying possible targets to assist in the management and can mitigate the effects of the disease in these patients. / Espécies reativas de oxigênio (EROs) são produtos gerados naturalmente pelo metabolismo celular e em baixos níveis fisiológicos desempenham importante papel na regulação intracelular, enquanto que em excesso podem causar diversos danos às células. Para combater esses danos, as células apresentam um complexo mecanismo de defesa incluindo diferentes enzimas que atuam como antioxidantes. Dentre estas enzimas e, principalmente em células como os eritrócitos, que são expostas a altos teores de oxigênio molecular, as Peroxirredoxinas (Prxs), se destacam pela abundância e grande reatividade com os seus substratos. Neste tipo celular, quando ocorrem doenças hemolíticas como a anemia falciforme e a beta talassemia, uma maior produção de EROs e consequentemente de danos oxidativos são observados, agravando sobremaneira o quadro clínico dos pacientes acometidos por estas doenças. Nessas doenças, a PRDX2 aparenta ser uma importante linha de defesa antioxidante, já que é a terceira proteína mais presente no citosol do eritrócito. Diante disso, esse trabalho teve como objetivo a avaliação do papel de PRDX2 em células K562 diferenciadas para a expressão de características eritróides, através do silenciamento gênico de PRDX2 utilizando shRNA. Foi possível a obtenção de uma inibição de 70% da expressão de PRDX2, a qual causou diminuição na proliferação, viabilidade e interação celular, mostrando a importância da PRDX2 na proteção oxidativa nesse tipo celular. Com o objetivo de avaliar a modulação do sistema antioxidante nestas células, analisamos também, o padrão de expressão gênica e proteica de todas as outras PRDXs além da expressão gênica de outras enzimas antioxidantes durante o processo de diferenciação. Verificamos que a inibição da expressão de PRDX2 afeta negativamente a expressão de PRDX5 e causa o aumento da expressão de seus redutores biológicos, o que aumentaria a reciclagem de PRDX2 compensando sua falta na célula. Esse dado é inédito na literatura e análises adicionais são necessárias para melhor compreender essa interação além dos mecanismos moleculares envolvidos na expressão de enzimas relacionadas na proteção contra EROS. A compreensão destes mecanismos parece importante para colaborar com o melhor entendimento da fisiopatologia de doenças hemolíticas, identificando possíveis alvos que auxiliem no manejo e que possam amenizar os efeitos da doença desses pacientes.

A formação de uma célula cancerígena é um processo constituído por múltiplas etapas no qual ocorrem diversas alterações genéticas e epigenéticas. O stress ambiental induzido pela restrição nutricional ao tumor causa a desregulação do metabolismo celular, além de aumentar a liberação de citosinas, quimiocinas e fatores de crescimento. Existem diversos estudos que descrevem os impactos do estresse ambiental na progressão tumoral e aquisição de resistência, contudo a maioria destes dá enfoque ao efeito da hipóxia e hipoglicemia. Apesar da restrição lipídica e sérica também serem fontes de estresse microambiental, pouco se sabe sobre os efeitos destas restrições na célula cancerígena. No presente estudo, foi avaliada a influência da restrição sérica e lipídica in vitro nas células de leucemia mielóide crônica K562 e verificadas possíveis alterações na expressão proteica das células que se encontram em restrição nutricional. Foi observado que a restrição lipídica, em todos os testes realizados, não induziu alterações significativas em relação ao controle. Na restrição plasmática, por sua vez, houve diminuição da viabilidade celular, aumento da apoptose, aumento da quantidade de células na fase G2 do ciclo celular e desenvolvimento de uma resistência adquirida a fatores de stress ambiental como pH e presença de espécies oxido redutivas e ao quimioterápico vincristina. Com a análise proteômica baseada em espectrometria de massas, para identificação e quantificação de proteínas, foi possível identificar diferenças no padrão de expressão de proteínas relacionadas as alterações supracitadas como SD1, MGST2, MGST1, GSTT1 e MGT3 / The formation of a cancer cell is a multistep process in which there are several genetic and epigenetic changes. The environmental stress induced by tumor nutritional deficiency causes disruption of cell metabolism, and increases the release of cytokines, chemokines and growth factors. There are many studies describing the effects of environmental stress on tumor progression and acquisition of resistance; however, most of these focus on the effect of hypoxia and hypoglycemia. Although the lipid and serum restriction can also be sources of microenvironmental stress, little is known about the effects of these restrictions on cancer cells. In the present study, we evaluated the influence of serum lipid and restriction in chronic myelogenous leukemia cells K562 in vitro. Lipid restriction didn\'t show significant changes when compared controls. Plasmatic restriction reduced cell ciability, increased cell death and the amont of cells in G2 phase of cell cycle. Also increased cells with acquired resistance too environmental stress factors such as pH or the presence of oxide species reductive or chemotherapeutic agent vincristine. With mass spectrometrybased proteomics, it was possible to identify the change in expression of proteins related to the aforementioned effects such as SD1, MGST2, MGST1, GSTT1 e MGT3

A formação de uma célula cancerígena é um processo constituído por múltiplas etapas no qual ocorrem diversas alterações genéticas e epigenéticas. O stress ambiental induzido pela restrição nutricional ao tumor causa a desregulação do metabolismo celular, além de aumentar a liberação de citosinas, quimiocinas e fatores de crescimento. Existem diversos estudos que descrevem os impactos do estresse ambiental na progressão tumoral e aquisição de resistência, contudo a maioria destes dá enfoque ao efeito da hipóxia e hipoglicemia. Apesar da restrição lipídica e sérica também serem fontes de estresse microambiental, pouco se sabe sobre os efeitos destas restrições na célula cancerígena. No presente estudo, foi avaliada a influência da restrição sérica e lipídica in vitro nas células de leucemia mielóide crônica K562 e verificadas possíveis alterações na expressão proteica das células que se encontram em restrição nutricional. Foi observado que a restrição lipídica, em todos os testes realizados, não induziu alterações significativas em relação ao controle. Na restrição plasmática, por sua vez, houve diminuição da viabilidade celular, aumento da apoptose, aumento da quantidade de células na fase G2 do ciclo celular e desenvolvimento de uma resistência adquirida a fatores de stress ambiental como pH e presença de espécies oxido redutivas e ao quimioterápico vincristina. Com a análise proteômica baseada em espectrometria de massas, para identificação e quantificação de proteínas, foi possível identificar diferenças no padrão de expressão de proteínas relacionadas as alterações supracitadas como SD1, MGST2, MGST1, GSTT1 e MGT3 / The formation of a cancer cell is a multistep process in which there are several genetic and epigenetic changes. The environmental stress induced by tumor nutritional deficiency causes disruption of cell metabolism, and increases the release of cytokines, chemokines and growth factors. There are many studies describing the effects of environmental stress on tumor progression and acquisition of resistance; however, most of these focus on the effect of hypoxia and hypoglycemia. Although the lipid and serum restriction can also be sources of microenvironmental stress, little is known about the effects of these restrictions on cancer cells. In the present study, we evaluated the influence of serum lipid and restriction in chronic myelogenous leukemia cells K562 in vitro. Lipid restriction didn\'t show significant changes when compared controls. Plasmatic restriction reduced cell ciability, increased cell death and the amont of cells in G2 phase of cell cycle. Also increased cells with acquired resistance too environmental stress factors such as pH or the presence of oxide species reductive or chemotherapeutic agent vincristine. With mass spectrometrybased proteomics, it was possible to identify the change in expression of proteins related to the aforementioned effects such as SD1, MGST2, MGST1, GSTT1 e MGT3

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao - Wanessa Machado Andrade - 2011.pdf: 1952980 bytes, checksum: e95aa49d2fb71af8883a1b476f7d219a (MD5) Previous issue date: 2011-08-30 / Na busca por novos agentes antineoplásicos os produtos de origem natural têm um papel de destaque, uma vez que cerca de 25% dos fármacos prescritos no mundo são obtidos de plantas e aproximadamente 49% dos fármacos desenvolvidos nas últimas três década foram obtidos a partir de produtos naturais. Eugenia dysenterica DC. pertence à família Myrtaceae e é conhecida p pula mente c m cagaita , sendo empiricamente utilizada no Brasil para o tratamento de distúrbios gastrointestinais e diabetes. Neste trabalho foram investigados a citotoxicidade e os mecanismos de indução de apoptose do extrato padronizado hidroalcóolico das folhas da E. dysenterica DC. sobre células leucêmicas HL60 e K562, atividade antitumoral in vivo em camundongos com tumor ascítico de Ehrlich (TAE), bem como a atuação do extrato frente a células basais, como fibroblastos e eritrócitos, além do perfil de toxicidade oral aguda em camundongos. Os estudos de citotoxicidade foram realizados por meio dos ensaios de exclusão do azul de tripano e redução do tetrazólio (MTT). Os mecanismos de indução de apoptose celular foram investigados por microscopia de luz e de fluorescência e por citometria de fluxo. A investigação do potencial antitumoral in vivo foi feito através da curva de sobrevida utilizando camundongos portadores do TAE tratados com diferentes doses do extrato padronizado hidroalcóolico das folhas da E. dysenterica DC. Os ensaios de segurança foram realizados pelo método de incorporação do corante vermelho neutro em células 3T3 (fibroblastos de camundongos), potencial hemolítico utilizando sangue de carneiro e toxicidade oral aguda de acordo com o guia OECD 423 T xicidade O al Aguda de Classe , 2001. Os dados foram analisados pelo teste t de Student e curva de Kaplan Meier para a análise da curva de sobrevida. As médias foram consideradas estatisticamente significativas quando P < 0,05. O extrato da E. dysenterica DC. foi citotóxico para as células leucêmicas HL60 e K562. A análise morfológica das células K562 indicou que o tratamento com o extrato hidroacóolico da planta induziu morte celular por apoptose. A apoptose foi constatada também pelo aumento na geração de espécies reativas de oxigênio, pela redução do potencial de membrana mitocondrial, pela externalização da fosfatidilserina, pela saída de citocromo c da mitocôndria, pela modulação de Bax/Bcl2, pela eduçã de NF&#1178;B e pela ativação das caspases 3 e 8. O extrato da planta também apresentou citotoxicidade concentração-dependente frente às células basais 3T3, porém essa citotoxicidade foi cerca de 7 e 2 vezes menor que para as células leucêmicas HL60 e K562, respectivamente. O extrato não provocou hemólise e nem causou toxicidade nos camundongos tratados com a dose de 2000 mg/Kg, apresentando toxicidade classe 5. A partir da análise dos resultados foi possível concluir que o extrato padronizado hidroalcóolico das folhas da E. dysenterica DC. apresenta atividade citotóxica e indutora de apoptose em células K562 e HL60, atividade antitumoral in vivo em camundongos com TAE, além de apresentar perfil de segurança in vitro e in vivo.

[pt] A utilização de drogas à base de platina é o tratamento de primeira linha para diversos tipos de câncer. Pacientes tratados com estas drogas apresentam resultados melhores que os obtidos com outros regimes de quimioterapia para os mesmos tipos de malignidades. As principais limitações para a utilização destes compostos são os efeitos colaterais severos e a resistência dos tumores ao tratamento. A cisplatina foi a primeira droga dessa categoria a ser empregada. Desde o final dos anos 70 até hoje, esta droga vem sendo amplamente utilizada e com sucesso substancial. Acredita-se que o principal mecanismo de ação desta classe de medicamentos seja a ligação de dois sítios ativos da platina com o DNA das células tumorais, impedindo sua multiplicação e finalmente induzindo a apoptose, o que provoca a redução, e em alguns casos a eliminação, dos tumores. Entretanto, devido à complexidade dos mecanismos envolvidos, uma descrição clara da atuação intracelular destas drogas ainda não foi estabelecida. A combinação de técnicas de separação como eletroforese ou cromatografia líquida de alta performance com técnicas de espectrometria atômica tem se apresentado como uma poderosa alternativa para investigação de fenômenos biológicos que envolvem, de alguma maneira, espécies metálicas. A hifenação destas técnicas permite a separação e detecção em linha de biomoléculas contendo metais, possibilitando a obtenção de informações únicas sobre os processos biológicos. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de métodos analíticos utilizando eletroforese em gel de agarose (GE), cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) para a determinação de biomoléculas contendo platina em materiais biológicos. O principal objetivo do trabalho é fornecer ferramentas analíticas para o estudo dos mecanismos de ação de drogas à base de platina em humanos. Foram utilizados diversos materiais biológicos, como sangue, urina e culturas de células. A cromatografia líquida em fase reversa foi usada na determinação das drogas intactas e de seus produtos de hidrólise; a cromatografia de exclusão por tamanho foi empregada para a avaliação de proteínas presentes nas amostras enquanto a cromatografia de par iônico para separação de fragmentos de DNA. A detecção de platina nos eluatos por ICP-MS permitiu a obtenção de cromatogramas limpos apresentando claramente as moléculas contendo platina. A evidência da aplicabilidade dos métodos desenvolvidos foi avaliada com a prospecção de biomarcadores de eficiência do tratamento com cisplatina. Diversas linhagens celulares foram expostas a diferentes tratamentos com cisplatina e tiveram seus comportamentos avaliados. A determinação de adutos de DNA contendo platina apresentou-se como uma interessante perspectiva para a obtenção de um biomarcador de resistência ao tratamento com cisplatina. / [en] The use of platinum-based drugs is the first line treatment for many cancers. Patients treated with these drugs present better outcome when compared with other chemotherapy regimens for the same types of malignancies. The major limitations to the use of these drugs are the severe side effects and resistance tumors present to the treatment. Cisplatin was the first platinum-based drug to be approved for human use. Since the late 1970 s until today, this drug has been widely used with great success. It is believed that the major mechanism of action of these drugs is the binding of two active sites of platinum complexes with the DNA of the tumor cells, preventing their multiplication and finally inducing apoptosis, that leads to a reduction, and in some cases eliminating, tumors. However, due to the complexity of the mechanisms involved, a clear description of the intracellular action of these drugs has not been established. The combination of separation techniques such as electrophoresis or high performance liquid chromatography with atomic spectrometric techniques has emerged as a powerful alternative for investigation metal-related biological phenomena. The so called hyphenation of these techniques allows the separation and detection of biomolecules containing metals, making possible to obtain unique information about biological processes. This work presents the development of analytical methodologies using agarose gel electrophoresis (GE), high performance liquid chromatography (HPLC) and inductively coupled plasma with mass spectrometry (ICP-MS) for the determination of platinum-containing biomolecules in biological materials. The main objective of this work is to provide analytical tools for the study of the mechanisms of action of platinum-based drugs in humans. Various biological materials such as blood, urine and cell cultures were used. Reverse phase liquid chromatography was used for the determination of intact drugs and its hydrolysis products; size exclusion chromatography was used to assess the protein profile in samples while the ion-pair chromatography for separation of DNA fragments. The detection of platinum in the eluates by ICP-MS allowed the obtention of clean chromatograms clearly presenting the platinum-containing molecules. The evidence of the applicability of the developed methods was assessed with the search for biomarkers of efficacy of treatment with cisplatin. Several cell lines were exposed to different treatments of cisplatin and their behavior were evaluated. The determination of DNA adducts containing platinum presented an interesting approach for obtaining a marker of resistance to cisplatin treatment.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde. Programa de Pós-graduação em Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2012-10-23T12:18:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 254661.pdf: 1507738 bytes, checksum: 05476ad757a0b2a15892731d5a8158f6 (MD5) / The purpose of the present study was to investigate the sensibility of human myeloid leukemia cells (K562) to the derivative of gallic acid # laurylgallate as well as the cytotoxicity of involved mechanisms. Methods: The leukemic cell line used was K562 (derived from myelogenous leukemia) and the alkyl ester of gallic acid used for this study was laurylgallate. The cell viability was determined by MTT colorimeter method. The induction of apoptosis was assessed by the exposition of phosphatidylserine (PS) (ANNEXIN V-FITC®), DNA fragmentation assay and characteristic cell morphological features. The analysis of cell cycle phase was carried out by flow cytometry after propidium iodide staining. Immunocytochemical analysis was performed to evaluate the expression of the proteins regulators of apoptosis as: caspase-3; protein inhibitor-of-apoptosis survivin; antiapoptotic Bcl-2 protein and apoptosis-inducing factor (AIF). Results: Laurylgallate cytotoxic effect on K562 cells was shown to be concentration-dependent with an EC50 of 200 ìM (47,7% ± 2%) after 48 hours. Laurylgallate induced exposition of PS, fragmentation of DNA and cell morphological changes (12-24 h of incubation) on K562 cells. Apoptosis induction was accompanied by both the arrest at the S and G2M phase of cell cycle; as well as an increase of the caspase-3 expression; a decrease of the survivin expression and Bcl-2; and an increase of the AIF expression. Conclusion: Laurylgallate induces apoptosis on K562 cells and decreases the percentage of cells in S-G2M phases of cell cycle. These findings suggested that the mechanism in which laurylgallate inhibits the growth of tumor cells takes place not only by apoptosis, but also by cell cycle alterations. Therefore, apoptosis is associated with the inhibition of the antiapoptotic Bcl-2 proteins and survivin, consequently increasing AIF release and increase of the expression of the caspase-3. These results suggest that there is a potential use of laurylgallate as a new therapeutic strategy in the downstream of apoptosis in tumor cells.

Cell penetrating peptides have been the focus of drug delivery research for 15 years due to their apparent ability to deliver cargoes inside cells more readily than many other carriers. Using two of the most commonly studied peptides (tat47-57 and R9), the present study differs from previous work by deliberately choosing to observe uptake with lower peptide concentrations closer to potential therapeutic doses, and by implementing raster image correlation spectroscopy (RICS) on a commercial microscope to quantify uptake in parallel to other techniques such as fluorescence correlation spectroscopy (FCS), confocal microscopy, and mass spectroscopy.An initial study using mass spectrometry and ExPASy (Expert Protein Analysis System) revealed that the peptides are stable for at least one hour in PBS. Based on this initial information and other experimental conditions, the study took two main directions with regards to the peptide: the membrane interaction and accumulation in the cell.The peptides interaction with the cell membrane revealed that neither tat-TAMRA nor R9-TAMRA disrupts the membrane of cells: incorporation of FM2-10 in the membrane was not modified in K562 cells whilst it was in presence of the control lytic peptides GALA and mellitin. Based on this information confocal microscopy was utilised to assess the localisation on the cell membrane. Peptide binding to the membrane appeared to be heterogeneous in distribution at 1µM bulk concentration.Accumulation in cells of the peptides was observed incubated at 37°C, confocal microscopy showed punctuated distribution with intracellular aggregations of fluorescence measuring between 2.5-3.5µm in diameter. Co-staining with a nuclear dye revealed these aggregations to be focused around the nucleus of the cell. Initial FCS experiments indicated a concentration dependent accumulation of the peptide in the cells and a decrease of the intracellular diffusion coefficients at high concentration possibly corresponding with molecular crowding. Interestingly the anomalous diffusion model did not statistically improve the results.RICS was implemented to study the kinetics of entry of TAMRA labelled cell penetrating peptides in both Caco-2 and HeLa cells lines at concentrations between 500nM and 2µM. Concentrations above 1µM exhibited higher final intracellular concentrations, yet the measured diffusion coefficients were similarly independent of extracellular concentration. Both peptides appeared to enter the cell quickly with a fast initial uptake over the first 10 minutes, reaching a concentration maxima after 30 minutes.Overall, the study reveals that many published studies may be incorrect as they may only be reporting the presence of a fluorescent dye inside the cell not the peptide. The fast binding of the peptide to the membrane is likely to cause false positive results when traditionally studying internalisation kinetics such as using flow cytometry and confocal microscopy. Correlation spectroscopy techniques such as FCS, provide useful information on internalisation of the peptides, but the single spot measurement is limited when providing information on the entire cell. RICS is a progression of correlation spectroscopy and provides a more representative picture of the cell.

Site-directed mutagenesis and gene replacement procedures were used to isolate mutant strains of <i>Azotobacter vinelandii</i> that produce altered MoFe proteins where the α-subunit residue-195 position, normally occupied by a histidine residue, was individually substituted by a variety of other amino acids. Structural studies have revealed that this histidine residue is associated with the FeMo-cofactor binding domain and probably provides an NH→S hydrogen bond to a central bridging sulfide located within FeMo-cofactor. The present study investigates the role of the α-histidine-195 residue in nitrogenase catalysis by examining the altered MoFe proteins. Comparisons of the catalytic and spectroscopic properties of altered MoFe proteins produced by the <i>Azotobacter vinelandii</i> mutant strains suggest that the α-histidine-195 residue has a structural role which serves to keep the FeMo-cofactor attached to the MoFe protein and to correctly position the FeMo-cofactor within the polypeptide matrix such that N₂ binding is accommodated. Substitution of the α-His-195 residue by a glutamine residue results in an altered MoFe protein that binds but does not reduce N₂, the physiological substrate. Stopped-flow spectroscopic analyses indicate that the α-195^gln MoFe protein is unable to reduce N₂ even though the altered MoFe protein can reach the redox state necessary for N₂ reduction. Although, N₂ is not a substrate for the altered MoFe protein, it is an inhibitor of both acetylene and proton reduction, both of which are otherwise effectively reduced by the altered MoFe protein. This result provides evidence that N₂ inhibits proton and acetylene reduction by simple occupancy of the active site. The α-195^gln MoFe protein catalyzes HD formation in the presence of N₂ and D₂. Moreover, N₂ binding at the active site of the altered MoFe protein is inhibited by the addition of D₂. These observations indicate that binding of nitrogen to the enzyme is necessary but its reduction is not required for the formation of HD. N₂ uncouples MgATP from proton reduction catalyzed by the α-195gln MoFe protein, but does so without lowering the overall rate of MgA TP hydrolysis. Thus, the quasi-unidirectional flow of electrons from the Fe protein to the MoFe protein that occurs during nitrogenase turnover is controlled, in part, by the substrate serving as an effective electron sink. N₂-induced uncoupling of ATP hydrolysis from substrate reduction by the α-195^gln MoFe protein is reversed by the addition of H₂ (D₂) in the assay atmosphere. This observation can successfully be explained if it-is assumed that the altered MoFe protein has a much greater binding affinity for H₂ (D₂) than for N₂. Substitution of the α-histidie-195 residue by glutamine also imparts hypersensitivity of acetylene reduction and N2 binding to inhibition by CO, indicating that the imidazole group of the α-histidine- 195 residue might protect an Fe contained within FeMo-cofactor from attack by CO. / Ph. D.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:16:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Flavia de Castro Pereira UFG 2010 - part 1.pdf: 495954 bytes, checksum: 284a68ffbde993ede09791444dec1865 (MD5) Previous issue date: 2010-01-22 / Despite the resounding success of cisplatin and closely related platinum antitumor agents, the movement of other transition-metal antitumor agents toward the clinic has been exceptionally slow. Non-Platinum chemotherapeutic metallopharmaceuticals hold much promise for the future, and needs to be actively explored in a large variety of tumor types in combination therapies. The preparations of metallocomplexes with potential antitumor activity has been one of the main targets of transition metal chemistry since Rosenberg s discovery of cisplatin cisdiamminedichloridoplatinum (II), cis-[Pt(NH3)2Cl2]} cytotoxic activity in the 1960s. In 1978, cisplatin was approved as the first platinumbased drug for the oncology treatment, although several negative side-effects (nephrotoxicity, neurotoxicity, nausea, etc.) had been induced on treated patients. Nevertheless, cisplatin was followed by carboplatin {cis-diammine-1,1´ - yclobutanedicarboxylateplatinum(II), [Pt(NH3)2(cbdc)], approved in 1985} and oxaliplatin 1R,2Rdiamminocyclohexaneoxalatoplatinum(II), [Pt(dach)(ox)], approved in 1996}, which met requirements of improving antitumor activity and reducing disadvantages of cisplatin, carboplatin and oxaliplatin represent the second, and third platinum-based drug generations, respectively. Nowadays, not only platinum-bearing complexes are extensively studied with the aim to broaden a spectrum of transition metal-based complexes which could be used in the treatment of cancer. Ruthenium complexes have shown potential utility in chemotherapy and photodynamic therapy. Ruthenium complexes generally have lower toxicities compared to cisplatin attributed to their specific accumulation in cancer tissues. In vitro and in vivo studies show high anticancer activity of Ruthenium complexes and some of them are currently undergoing clinical trials. In the present work we studied the antitumor activity of the Ruthenium(III) compound cis-Tetraammine(oxalato)Ruthenium(III) Dithionate {cis- [Ru(C2O4)(NH3)4]2(S2O6)} against different tumor and normal cells lineages, analising cell viabilities, cell cycle distribution, apoptosis induction mecanistics and genome DNA damage. Correlation tests were performed to determine the effects of the time of exposure and concentration of Ruthenium complex on mitotic index (MI) and mitotic aberration index on Allium cepa root cells. A comparison of MI results of cis- [Ru(C2O4)(NH3)4]2(S2O6) to those of lead nitrate reveals that the Ruthenium complex demonstrates an average mitotic inhibition eightfold higher than lead, with the frequency of cellular abnormalities almost fourfold lower and mitotic aberration threefold lower. A. cepa root cells exposed to a range of Ruthenium complex concentrations did not display significant clastogenic effects. The cis- Tetraammine(oxalato)Ruthenium(III) Dithionate therefore exhibits a remarkable capacity to inhibit mitosis, perhaps by inhibiting DNA synthesis or blocking the cell cycle in the G2 phase. Results showed that Ruthenium(III) causes a significant reduction of proliferation of A549 cells with viabilities ranging from 55.5% to 24.6% when treated with 40 &#956;M for 24 and 48h; and 32% to 18.2% when treated with 150 &#956;M for 24 and 48h. The Ruthenium(III) compound induced a moderate (31.9% and 39.6% for concentrations 10 and 40 &#956;M, respectively) to high degree (74% for concentration 32 &#956;M) of cytotoxic activity against A549 cells (IC50= 33.72 &#956;M). On the other hand, the normal lung fibroblast MRC-5 did not show significant reduction proliferation in the presence of Ruthenium(III) compound. Even when treated with higher concentrations of cis-Tetraammine(oxalato)Ruthenium(III) Dithionate for 48 hours, MRC-5 cells showed viabilities ranging from 85% to 78,4% for 40 &#956;M and 150 &#956;M, respectively. The antiproliferative and cytotoxic activity revealed that K562 cells cultured with concentrations 40 and 150 &#956;g mL-1 of Ruthenium(III) compound showed significant reduction of proliferation after 72h of exposition, with viabilities ranging from 88.2% to 55.6% when treated with 40 &#956;M for 24 and 72h; and 76.2% to 26.7% when treated with 150 &#956;M for 24 and 72h. The Ruthenium(III) compound induced low [22.4% (24h) to 28.2% (48h) and 29.8% (24h) to 35.7% (48h) for concentrations 10 and 40 &#956;M, respectively] to moderate [44% (24h) and 53% (48h) for concentration 150 &#956;M] of cytotoxic activity against K562. After incubation for 48 h, the IC50 value was 18.28 &#956;M. Compared to the cell cycle profiles of untreated cells, flow cytometric analysis indicated a sub-G1 arresting effect of Ruthenium compound on K562 cells, inducing a 1.7-fold, 2.2-fold and 2.4-fold increase in the number of sub-G1 cells for 24, 48 and 72 h, respectively, when compared to control. The compound also caused a significant increase in tailed cells in any of the concentrations tested compared with negative control that can be associated cytotoxicity with direct effect on K562 cells DNA. / Apesar do sucesso da cisplatina e dos medicamentos à base de platina, o mercado de fármacos ainda é acessível para novas drogas á base de metal que oferecem uma melhor viabilidade, tais como a administração oral, o que pode ajudar a diminuir os efeitos colaterais graves e custos clínicos. Além disso, novos estudos concentram-se na investigação de novas drogas com maior eficácia, ou seja, drogas que interajam de forma diferente com o DNA, o que pode levar à superação da resistência inata ou adquirida de certos tipos de tumores. Dentre os vários complexos a base de metais desenvolvidos, os complexos de rutênio (III) representam uma nova família de promissores agentes anticâncer. No presente estudo foi investigado in vitro o efeito do composto Ditionato de cis- Tetraamino(oxalato)rutênio(III) sobre a viabilidade celular, distribuição das fases do ciclo celular, mecanismos de indução de apoptose e danos a molécula de DNA. Os resultados provenientes da análise do teste Allium cepa mostraram um efeito tempo dose-dependente. A avaliação mostrou que a concentração de rutênio teve um impacto maior do que o tempo de exposição. O efeito também se mostrou cumulativo, com uma quase completa inibição da mitose em uma concentração de rutênio de 0,1 mg mL-1 ou superior por períodos superiores a 24 h. Por outro lado, os resultados não revelaram efeitos clastogênicos significativos nas células meristemáticas expostas ao complexo de rutênio (III). A comparação entre os valores dos Índice Mitótico de células meristemáticas de cebolas tratadas com o complexo de rutênio em relação às células tratadas com nitrato de chumbo também mostrou que o complexo de rutênio induziu uma inibição mitótica média oito vezes maior do que o chumbo. Notadamente, as freqüências de anomalias e aberrações celulares mitóticas foram quase quatro vezes e três vezes menores, respectivamente. Os resultados mostram que o composto estudado causa significativa redução da proliferação das células A549 com viabilidades entre 55,5% para 24,6% quando tratados com 40 &#956;M por 24 e 48h; e 32% para 18,2% quando tratados com 150 &#956;M por 24 e 48h. O composto de rutênio(III) induz moderada (31,9% e 39,6% para concentrações 10 e 40 &#956;M, respectivamente) para alta degradação (74% para a concentração 150 &#956;M) para avaliação da atividade citotóxica das células A549 (IC50= 33,72 &#956;M). Quanto à linhagem de fibroblasto de pulmão humano normal MRC-5, não mostrou redução significativa na proliferação celular na presença do composto. Quando tratadas com altas concentrações do Ditionato cis-Tetraamino(oxalato)rutênio(III) por 48 horas, celulas MRC-5 mostraram viabilidades altas de 85% e 78,4% para 40 &#956;M e 150 &#956;M, respectivamente. A atividade citotóxica e antiproliferativa revelou que a cultura de células K562 nas concentrações de 40 e 150 &#956;g mL-1 do composto de Rutênio(III) mostrou redução significativa na proliferação 72h de exposição, com viabilidades de 88,2% para 55,6% quando tratadas com 40 &#956;M por 24 e 72h; e 76,2% para 26,7% quando tratadas com 150 &#956;M por 24 e 72h. O composto de Rutênio(III) induziu baixa [22,4% (24h) para 28,2% (48h) e 29,8% (24h) para 35,7% (48h) para concentrações de 10 e 40 &#956;M, respectivamente] para moderada [44% (24h) e 53% (48h) para concentrações de 150 &#956;M] atividade citotóxica em células K562. Após a incubação de 48 h, o valor da IC50 foi de 18,28 &#956;M. Quando comparado o ciclo celular de células não tratadas, a análise indica que as células foram arrastadas para sub-G1 apresentando um aumento de 1,7 para 2,2 e 2.4% no número de células em sub-G1 por 24, 48 e 72 h, respectivamente, quando comparado com o grupo controle. O composto também causou um significativo aumento em danos celulares nas concentrações testadas quando comparado com o controle negativo, o que pode estar associado com efeitos citotóxicos diretamente no DNA celular.

Liu, Kan. / "November, 2010"--Abstract. / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2011. / Includes bibliographical references (leaves 116-129). / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Abstract also in Chinese.