Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-01-10T10:55:15Z No. of bitstreams: 1 2013_DanielAugustoBarradeOliveira.pdf: 2428120 bytes, checksum: c456b5418b233575e486a336a32f5cb7 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-02-17T13:52:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_DanielAugustoBarradeOliveira.pdf: 2428120 bytes, checksum: c456b5418b233575e486a336a32f5cb7 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-02-17T13:52:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_DanielAugustoBarradeOliveira.pdf: 2428120 bytes, checksum: c456b5418b233575e486a336a32f5cb7 (MD5) / As proteínas quinases são importantes por atuar em processos biológicos conhecidos, como a transdução de sinais. Esses processos estão intimamente relacionados com o desenvolvimento de neoplasias malignas. Desse modo, o conhecimento da atuação de drogas, relacionadas com essas proteínas, é relavante para o tratamento de alguns tipos de câncer. Neste trabalho, procurou-se estudar inibidores da proteína quinase de adesão focal (FAK), a fim de correlacionar propriedades teóricas, obtidas pela química computacional, com atividades biológicas calculadas a partir do IC50, para auxiliar no entendimento entre essas drogas e a FAK. Para realizar os cálculos foram usadas diversas aproximações de modelagem molecular, dentre as quais, mecânica molecular, métodos ab initio, e métodos híbridos. Para a aproximação de mecânica quântica foram usados os métodos Hartree-Fock, teoria do funcional de densidade, e semi-empíricos PM3, PM6 e MNDO, para descrever a interação entre o sítio catalítico da FAK e os inibidores. O programa O programa auto-docking Vina foi usado para o ancoramento rígido. As atividades de inibidores da classe 7-h-pirrolo-pirimidina foram comparadas com dados provenientes da mecânica quântica, cujo resultado mostrou a importância dos orbitais de fronteira próximos ao aminoácido Cys502. Quanto mais estendidos esses orbitais, maior poderá ser atividade de inibição da FAK. São ainda observadas interações moleculares com os aminoácidos Arg424 e Lys454. Os inibidores dasatinib, sulfonamida e tiazole também foram estudados com métodos de química quântica. Esses inibidores mostram tendências químicas semelhantes com aqueles da classe pirrolo pirimidina, no que se refere às interações com os aminoácidos da tríade catalítica, enfatizando a necessidade dessas interações na construção de novos inibidores. Além disso, a partir da análise de componentes principais, foi mostrada uma correlação entre atividades e propriedades eletrônicas. A soma de todos esses estudos leva a novas fronteiras para o entendimento da interação de fármacos inibidores da proteína quinase e, consequentemente, a compreensão da inibição da metástase, que são uma das maiores causas de morte no mundo moderno. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The kinases proteins play important role acting in known biological process, as the signal transduction. These processes are strongly related to the development of malignant neoplasms. Therefore, the knowledge of the drug action related to the kinase protein is relevant for the cancer treatment. In this work, it was studied inhibitors of focal adhesion kinase (FAK) protein in order to correlate theoretical properties with biological activity via IC50, to understand the interaction between these drugs with FAK. In order to perform the calculations it was employed several approaches of molecular modeling, as molecular mechanics, ab initio and hybrid methods. For the quantum mechanical approach we have used Hartree-Fock, density functional theory and semi-empirical PM3, PM6, MNDO methods to describe the interaction between the catalytic site of FAK binding and the selected inhibitors. Auto Docking Vina program was employed to perform the rigid docking. The inhibitor activities of 7-h-pirrole-pirimidines were compared to the results of quantum mechanical approaches, and these results shows the important relation to the frontier orbitals close to the Cys502 aminoacid. The largest contribution of these orbitals is closely related to the FAK inhibition. The molecular interaction with Arg454 and Lys454 aminoacids were also showed. Dasatinib, sulfonamide and thiazole inhibitors also presents these main interactions, emphasizing the relevance of catalytic site interaction of FAK with new inhibitors. Furthermore, from the principal component analysis, it was shown a correlation between activity and electronic properties. The present study leads to new frontiers for the understanding the interaction between focal adhesion kinase and the inhibitors, which is related to the metastase, one o the main reason of death in the world.

A montagem e desmontagem das adesões focais (AF) desempenham um papel fundamental em diversos processos celulares, incluindo migração celular e sobrevivência. Resultados prévios do nosso laboratório mostram que fibroblastos nulos ou silenciados para miosina-Va sofrem um atraso na desmontagem das adesões, sugerindo um papel para a miosinaVa neste processo. Neste trabalho, visamos analisar a dinâmica de montagem das AF em fibroblastos murinos imortalizados NIH3T3, utilizando sondas fluorescentes para visualização de componentes de adesão focal. A formação das AF foi analisada após estímulo por soro de células quiescentes, o que leva a intensa polimerização de actina, reorganização do citoesqueleto e montagem das AF. A cinética de montagem das AF foi observada em ensaios ao longo do tempo, de células fixadas em 0, 5, 15, 30, 120 minutos após estímulo, e marcadas para miosina-Va fosforilada (p-miosina-Va, S1650), FAK fosforilada (p-FAK, Y397), vinculina, dinamina-2, integrina-?1, faloidina, Ki67 e DAPI. Os nossos resultados mostraram um aumento de fluorescência de p-miosina-Va por todo o citoplasma após a estímulo com soro, e revelaram que a p-miosina-Va co-localiza com pFAK nas AF logo após o estímulo, essa localização da p-miosina-Va nas AF diminui ao passar do tempo e retorna após 120 minutos. Isto é consistente com os resultados anteriores de um papel da miosina-Va na dinâmica das AF. Também é possível perceber uma maior concentração de p-miosina-Va e dinamina-2 na região perinuclear, 5 minutos após estímulo, e o espalhamento de ambas as proteínas pelo citoplasma com o passar do tempo. Demonstramos, por Western blotting, que o estímulo por soro não causa alteração na quantidade total de miosina-Va em nenhum dos tempos analisados em relação à condição de quiescência, mas induz, após 5 e 15 minutos, um aumento apreciável de p-miosina-Va, que sofre queda e variações nos tempos posteriores. Para nosso conhecimento, esta é a primeira demonstração de que a fosforilação da miosina-Va aumenta em resposta ao soro e estamos investigando se este evento está ligado à dinâmica das adesões focais em fibroblastos / The assembly and disassembly of focal adhesions (FA) play a critical role in several cellular process, including cell migration and survival. Previous work from our laboratory showed that fibroblasts without myosin-Va show a delay in focal adhesion disassembly, suggesting a role for myosin-Va in this process. In this work, we aim at imaging the dynamics of focal adhesion disassembly and reassembly in cells, with fluorescent probes for visualization of focal adhesion components. Here, we used murine NIH3T3 fibroblasts to analyze FA formation after serum stimulation of quiescent cells, which leads to intense polymerization of actin and reorganization of the cytoskeleton and FA assembly. The kinetics of FA assembly was observed in a time-course assay of cells fixed at 0, 5, 15, 30 and 120 min after serum stimulation, and stained for phosphorylated myosin-Va (p-myosin-Va, S1650), phosphorylated FAK (p-FAK, Y397), vinculin, phalloidin and DAPI. Our results showed an increase of pmyosin-Va staining throughout the cytoplasm upon serum stimulation, and revealed that pmyosin-Va does not colocalize with FAK in FA at early time points. However, colocalization is observed after 30 to 120 min. This is consistent with previous results of a role for myosin-Va in FA disassembly. It is also possible to observe a higher concentration of p-myosin-Va and dynamin-2 in the perinuclear region 5 minutes after stimulation, and the spreading of both proteins in the cytoplasm over time. We demonstrate by Western blotting that serum stimulation does not cause change in total amount of myosin-Va, in any of the times analyzed in relation to the quiescent condition, but induces, after 5 and 15 minutes, an appreciable increase of pmyosin-Va suffering drop and variations in the later times. To our knowledge, this is the first demonstration that phosphorylation of myosin-Va increases in response to serum and we are investigating whether this event is connected to the dynamics of focal adhesions in fibroblasts

Gliomas são tumores altamente invasivos, resistentes aos tratamentos disponíveis atualmente e com alta taxa de mortalidade. A superexpressão de RECK na linhagem de glioma humano T98G comprometeu a capacidade das células de migrar e invadir in vitro, com rearranjo do citoesqueleto e alteração na distribuição espacial de FAK fosforilado. Entretanto, o possível mecanismo envolvido na inibição da migração mediada por RECK não foi desvendado. Para estudarmos os mecanismos envolvidos nesta alteração da capacidade migratória, as células T98G foram transfectadas com o vetor plasmidial pCXN2-hRECK (RECK+). A via das integrinas, a atividade de alguns membros da família das RhoGTPases e elementos do citoesqueleto foram avaliados através de imunoblotting, imunomarcação e ensaios de pull-down para as células RECK+ em comparação com células T98G não-transfectadas (WT), células T98G transfectadas com vetor pCXN2 na ausência do gene RECK (vetor) e fibroblastos primários humanos (FF287). Nossos resultados mostram um aumento na expressão de integrina β1 e uma diminuição da fosforilação de FAK no sítio de auto-fosforilação Tyr397 que, juntamente com o aumento das fibras de estresse e a diminuição dos lamelipódios, sugerem um fenótipo menos migratório da célula. Porém, quando avaliada a atividade de Rac1, esta se mostrou aumentada, embora uma das vias de ativação de Rac1 seja através da fosforilação de FAK levando à formação dos lamelipódios. A hipótese é que RECK inibe a quebra das adesões focais que participam do processo de migração, dificultando a mobilidade celular. Como as células continuam recebendo o estímulo para migrar, estas ativam Rac1 através de uma via independente de FAK. Além disso, a imunomarcação de paxilina mostrou um aumento no tamanho das adesões focais nas células RECK+, indicando que RECK pode influenciar nas estruturas responsáveis pelo contato célula-matriz. / Gliomas are highly invasive, treatment-resistant and lethal tumors. Overexpression of RECK in human glioma cell line T98G decreased cell migration and invasion in vitro, lead to cytoskeleton rearrangement and caused changes in phospho-FAK distribution. However, the pathway involved in RECK-mediated inhibition of cell migration has not been elucidated yet. To study the mechanisms by which RECK affects cell motility, T98G cells were transfected with pCXN2-hRECK vector (RECK+). Some proteins involved in the integrin pathway, activity of some proteins of RhoGTPase family and cytoskeleton proteins were analyzed through immunoblotting, immunostaining and pull-down assay in RECK+ cells and compared with non-transfected T98G cells, T98G transfected with pCXN2 without RECK gene and human primary fibroblasts (FF287). Our results showed an increase in integrin β1 expression and a decrease in FAK phosphorylation in the Tyr397 site, which together with the increase of stress fibers and decrease of lamellipodia, suggest a less migratory phenotype. Despite this, Rac1 activity was increased even though one of Rac activation pathways is through phospho-FAK, leading to lamellipodium formation. Our hypotheses is that RECK affects focal adhesion turnover, diminishing cell motility. As cells are still receiving a positive signal to migrate, they activate Rac1 through a FAK-independent pathway. Besides that, paxillin immunostaining showed that focal adhesions are larger in RECK+ cells, indicating that RECK can influence structures related with cell-matrix contact.

A montagem e desmontagem das adesões focais (AF) desempenham um papel fundamental em diversos processos celulares, incluindo migração celular e sobrevivência. Resultados prévios do nosso laboratório mostram que fibroblastos nulos ou silenciados para miosina-Va sofrem um atraso na desmontagem das adesões, sugerindo um papel para a miosinaVa neste processo. Neste trabalho, visamos analisar a dinâmica de montagem das AF em fibroblastos murinos imortalizados NIH3T3, utilizando sondas fluorescentes para visualização de componentes de adesão focal. A formação das AF foi analisada após estímulo por soro de células quiescentes, o que leva a intensa polimerização de actina, reorganização do citoesqueleto e montagem das AF. A cinética de montagem das AF foi observada em ensaios ao longo do tempo, de células fixadas em 0, 5, 15, 30, 120 minutos após estímulo, e marcadas para miosina-Va fosforilada (p-miosina-Va, S1650), FAK fosforilada (p-FAK, Y397), vinculina, dinamina-2, integrina-?1, faloidina, Ki67 e DAPI. Os nossos resultados mostraram um aumento de fluorescência de p-miosina-Va por todo o citoplasma após a estímulo com soro, e revelaram que a p-miosina-Va co-localiza com pFAK nas AF logo após o estímulo, essa localização da p-miosina-Va nas AF diminui ao passar do tempo e retorna após 120 minutos. Isto é consistente com os resultados anteriores de um papel da miosina-Va na dinâmica das AF. Também é possível perceber uma maior concentração de p-miosina-Va e dinamina-2 na região perinuclear, 5 minutos após estímulo, e o espalhamento de ambas as proteínas pelo citoplasma com o passar do tempo. Demonstramos, por Western blotting, que o estímulo por soro não causa alteração na quantidade total de miosina-Va em nenhum dos tempos analisados em relação à condição de quiescência, mas induz, após 5 e 15 minutos, um aumento apreciável de p-miosina-Va, que sofre queda e variações nos tempos posteriores. Para nosso conhecimento, esta é a primeira demonstração de que a fosforilação da miosina-Va aumenta em resposta ao soro e estamos investigando se este evento está ligado à dinâmica das adesões focais em fibroblastos / The assembly and disassembly of focal adhesions (FA) play a critical role in several cellular process, including cell migration and survival. Previous work from our laboratory showed that fibroblasts without myosin-Va show a delay in focal adhesion disassembly, suggesting a role for myosin-Va in this process. In this work, we aim at imaging the dynamics of focal adhesion disassembly and reassembly in cells, with fluorescent probes for visualization of focal adhesion components. Here, we used murine NIH3T3 fibroblasts to analyze FA formation after serum stimulation of quiescent cells, which leads to intense polymerization of actin and reorganization of the cytoskeleton and FA assembly. The kinetics of FA assembly was observed in a time-course assay of cells fixed at 0, 5, 15, 30 and 120 min after serum stimulation, and stained for phosphorylated myosin-Va (p-myosin-Va, S1650), phosphorylated FAK (p-FAK, Y397), vinculin, phalloidin and DAPI. Our results showed an increase of pmyosin-Va staining throughout the cytoplasm upon serum stimulation, and revealed that pmyosin-Va does not colocalize with FAK in FA at early time points. However, colocalization is observed after 30 to 120 min. This is consistent with previous results of a role for myosin-Va in FA disassembly. It is also possible to observe a higher concentration of p-myosin-Va and dynamin-2 in the perinuclear region 5 minutes after stimulation, and the spreading of both proteins in the cytoplasm over time. We demonstrate by Western blotting that serum stimulation does not cause change in total amount of myosin-Va, in any of the times analyzed in relation to the quiescent condition, but induces, after 5 and 15 minutes, an appreciable increase of pmyosin-Va suffering drop and variations in the later times. To our knowledge, this is the first demonstration that phosphorylation of myosin-Va increases in response to serum and we are investigating whether this event is connected to the dynamics of focal adhesions in fibroblasts

Gliomas são tumores altamente invasivos, resistentes aos tratamentos disponíveis atualmente e com alta taxa de mortalidade. A superexpressão de RECK na linhagem de glioma humano T98G comprometeu a capacidade das células de migrar e invadir in vitro, com rearranjo do citoesqueleto e alteração na distribuição espacial de FAK fosforilado. Entretanto, o possível mecanismo envolvido na inibição da migração mediada por RECK não foi desvendado. Para estudarmos os mecanismos envolvidos nesta alteração da capacidade migratória, as células T98G foram transfectadas com o vetor plasmidial pCXN2-hRECK (RECK+). A via das integrinas, a atividade de alguns membros da família das RhoGTPases e elementos do citoesqueleto foram avaliados através de imunoblotting, imunomarcação e ensaios de pull-down para as células RECK+ em comparação com células T98G não-transfectadas (WT), células T98G transfectadas com vetor pCXN2 na ausência do gene RECK (vetor) e fibroblastos primários humanos (FF287). Nossos resultados mostram um aumento na expressão de integrina β1 e uma diminuição da fosforilação de FAK no sítio de auto-fosforilação Tyr397 que, juntamente com o aumento das fibras de estresse e a diminuição dos lamelipódios, sugerem um fenótipo menos migratório da célula. Porém, quando avaliada a atividade de Rac1, esta se mostrou aumentada, embora uma das vias de ativação de Rac1 seja através da fosforilação de FAK levando à formação dos lamelipódios. A hipótese é que RECK inibe a quebra das adesões focais que participam do processo de migração, dificultando a mobilidade celular. Como as células continuam recebendo o estímulo para migrar, estas ativam Rac1 através de uma via independente de FAK. Além disso, a imunomarcação de paxilina mostrou um aumento no tamanho das adesões focais nas células RECK+, indicando que RECK pode influenciar nas estruturas responsáveis pelo contato célula-matriz. / Gliomas are highly invasive, treatment-resistant and lethal tumors. Overexpression of RECK in human glioma cell line T98G decreased cell migration and invasion in vitro, lead to cytoskeleton rearrangement and caused changes in phospho-FAK distribution. However, the pathway involved in RECK-mediated inhibition of cell migration has not been elucidated yet. To study the mechanisms by which RECK affects cell motility, T98G cells were transfected with pCXN2-hRECK vector (RECK+). Some proteins involved in the integrin pathway, activity of some proteins of RhoGTPase family and cytoskeleton proteins were analyzed through immunoblotting, immunostaining and pull-down assay in RECK+ cells and compared with non-transfected T98G cells, T98G transfected with pCXN2 without RECK gene and human primary fibroblasts (FF287). Our results showed an increase in integrin β1 expression and a decrease in FAK phosphorylation in the Tyr397 site, which together with the increase of stress fibers and decrease of lamellipodia, suggest a less migratory phenotype. Despite this, Rac1 activity was increased even though one of Rac activation pathways is through phospho-FAK, leading to lamellipodium formation. Our hypotheses is that RECK affects focal adhesion turnover, diminishing cell motility. As cells are still receiving a positive signal to migrate, they activate Rac1 through a FAK-independent pathway. Besides that, paxillin immunostaining showed that focal adhesions are larger in RECK+ cells, indicating that RECK can influence structures related with cell-matrix contact.

Orientador: Kleber Gomes Franchini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:53:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_AlineMarados_D.pdf: 7023687 bytes, checksum: ccd063ea57be631b6b555f86e24af597 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A tirosino-quinase de adesão focal (FAK) tem papel crítico na mediação da migração, sobrevivência e proliferação celular. Estudos anteriores de nosso laboratório demonstraram que a FAK é ativada pelo estresse mecânico em miócitos cardíacos e que ela se coimunoprecipita com a miosina sarcomérica. No presente trabalho foi demonstrado que o domínio FERM da FAK medeia à interação com a miosina sarcomérica, sendo que esta interação leva a inibição da autofosforilação da FAK, enquanto que a ativação prévia da FAK reduz sua interação com a miosina in vitro. Ensaios de cross linking acoplado a espectrometria de massas e espalhamento de raios X a baixos ângulos demonstraram que a miosina interage em uma fenda localizada entre os subdomínios do domínio FERM. Experimentos de microscopia confocal demonstraram que estas proteínas estão colocalizadas em miócitos cardíacos de ratos neonatos e adultos. Ensaios de imunoprecipitação revelaram que aproximadamente 40% da FAK está basalmente associada à miosina sarcomérica enquanto que, após o estiramento celular esta associação reduziu paralelamente à ativação da FAK. A porcentagem de FAK associada à miosina não se alterou com a ativação da FAK após tratamento com fenilefrina, diferente da ativação pelo estresse mecânico. A interferência na interação FAK/miosina pelo silenciamento gênico da miosina culminou com a ativação da FAK e o tratamento dos miócitos cardíacos com o peptídeo FP-1, derivado do subdomínio F2 do domínio FERM, levou a uma diminuição na interação FAK/miosina e ao aumento na fosforilação/ativação da FAK. O tratamento prolongado com FP-1 resultou em hipertrofia dos miócitos cardíacos de ratos neonatos, efeito concomitante à ativação da via de sinalização Akt, TSC2 e S6Kinase. Tanto o silenciamento da FAK quanto o tratamento com rapamicina bloquearam a hipertrofia decorrente do tratamento com FP-1. Os dados deste trabalho indicam que a interação da FAK com a miosina sarcomérica é sensível ao estresse mecânico e que possui papel regulatório na manutenção da quiescência basal da FAK e no controle das vias de sinalização mediadas por esta quinase, como a via de crescimento celular AKT/mTOR/S6Kinase, em miócitos cardíacos em cultura / Abstract: The Focal Adhesion Kinase (FAK) plays a critical role in mediating the migration, survival and cell proliferation. Previous studies from our laboratory demonstrated that FAK is activated by mechanical stress in cardiac myocytes and it co-immunoprecipitate with sarcomeric myosin. Here, we demonstrated that the FAK FERM domain mediates the interaction with sarcomeric myosin, and that this interaction leads to inhibition of FAK autophosphorylation in vitro, whereas the previous activation of FAK reduces its affinity to myosin. A model based on small angle X-ray scattering analyses and crosslinking technology coupled with mass spectrometry indicated that a cleft in FERM domain is critical to the interaction of FAK to myosin. Confocal microscopy experiments showed that these proteins are colocalized in cardiomyocytes of neonatal and adult rats. Immunoprecipitation assays revealed that approximately 40% of FAK is basally associated with sarcomeric myosin while cardiomyocyte stretching reduced this association in parallel with FAK activation. The percentage of FAK associated with myosin was not change in response to FAK activation by treatment with phenylephrine, unlike in response to FAK by mechanical stress. The interference in the FAK/Myosin interaction by myosin silencing approach culminated with the activation of FAK. The treatment of cells with the FP-1 peptide, derived from the FAK FERM domain, lead to a decrease in the interaction with sarcomeric myosin and an increase in FAK activation. Prolonged treatment with FP-1 resulted in morphological hypertrophy of neonatal rat cardiomyocytes which was an effect concomitant with activation of the Akt, TSC2 and S6Kinase signaling pathway. Both FAK silencing and the rapamycin treatment blocked the morphological hypertrophy resulting of the treatment with FP-1. This study indicated that the interaction of FAK with sarcomeric myosin is sensitive to mechanical stress and it has regulatory role in maintaining of FAK quiescence and control of signaling pathways mediated by this kinase, such as cell growth via AKT/mTOR/S6Kinase in cardiac myocytes in culture / Doutorado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Doutor em Ciências

Orientador: Kleber Gomes Franchini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T14:22:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cordeiro_IsabelleBezerra_D.pdf: 17466566 bytes, checksum: de71f83d2b4d3c8e0f0269f5d61d332d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A proteína Focal Adhesion Kinase (FAK; PTK2) participa de vários processos celulares. A identificação das proteínas parceiras de FAK tem contribuído para o entendimento de suas múltiplas funções celulares. Utilizando um sistema de indução de FAK fusionada a uma cauda de FLAG, combinada com análises por espectrometria de massas (MS), identificamos proteínas associadas à FAK em células HEK293. Um total de 153 proteínas foram repetidamente identificadas com alta resolução por experimentos de MS. Além de confirmar interações já previamente descritas como Paxillin (PXN), Heat shock protein Hsp90 (HSP90) e Transforming growth factor beta-1-induced transcript 1 protein (TGF?1I1), as análises por MS revelaram um novo conjunto de proteínas associadas à FAK, incluindo proteínas envolvidas nas vias de síntese de proteínas, expressão gênica, crescimento celular, proliferação, morte e sobrevivência celular. Além disso, análises de bioinformática das vias indicaram que a FAK se associa com um conjunto de 30 proteínas envolvidas com a via de modificação pós-transcricional do RNA, incluindo a proteína Serine/arginine-rich splicing factor 2 (SC-35; SRSF2), que é um marcador de speckles nucleares. Esse conjunto de proteínas está associado ao spliceossomo e um conjunto similar de proteínas também foi identificado com os experimentos que utilizaram somente o domínio FERM da FAK. Validações por Western Blotting e imunocitoquímica demonstraram que FAK se associa e co-localiza com a proteína SC-35 no núcleo celular. Ainda identificamos um papel funcional da FAK no splicing do mRNA. Demonstramos que FAK pode modificar o padrão de splicing de um gene repórter E1A ao ser superexpressa em células HEK. Nosso trabalho propõe novas funções da FAK no núcleo, indicando que esta pode estar envolvida em eventos relacionados à função do RNA, como a regulação do splicing do mRNA / Abstract: Focal adhesion kinase (FAK; PTK2) has roles in many cellular processes. The identification of protein partners for FAK has greatly contributed to our understanding of its multiple function. Using inducible FLAG-tagged FAK combined with affinity/purification mass spectrometry (MS) approach, we identified proteins associated with FAK in HEK293 cells. A total of 153 proteins were repeatedly detected in high-resolution MS measurements. Beyond the well characterized partnering with Paxillin (PXN), Heat Shock protein 90 (HSP90) and Transforming growth factor beta-1-induced transcript 1 protein (TGFB1I1), analysis of MS data uncovered novel sets of proteins that associate with FAK, playing a role in protein synthesis, gene expression, cellular growth, proliferation, death and survival. In addition, the network analysis established the unexpected finding that a module of 30 proteins linked to RNA post-transcriptional modifications are recruited by FAK, including Serine/arginine-rich splicing factor 2 (SC-35; SRSF2), which is a marker of the nuclear speckles. Indeed, this module is found to be enriched by proteins associated with spliceosome. Remarkably, a similar set of proteins was also recruited by FAK N-terminal FERM domain. Biochemical and imunofluorescence validations established that FAK associates and co-localizes with SC-35 protein at the cell nuclei. We further pinpoint a functional role of FAK in mRNA splicing. We showed that FAK can modify the splicing site selection of the adenoviral E1A minigene in a dose-dependent manner. Our work provides new insights into the molecular function of FAK in the nucleus, indicating that it may be involved in events related to RNA function, such as pre-mRNA splicing / Doutorado / Bioquimica / Doutora em Biologia Funcional e Molecular

Orientador : Kleber Gomes Franchini / Tese (Doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-22T00:30:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antunes_JoaoEustaquio_D.pdf: 5472161 bytes, checksum: d84f6389e6baf3e2959126f6345e6a14 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A compreensão de como a quinase de adesão focal (FAK) contribui para os processos de hipertrofia, insuficiência cardíaca e câncer são de grande interesse científico. Um dos nossos objetivos específicos é desenvolver inibidores desta tirosina quinase com vistas à sua aplicação terapêutica no tratamento de insuficiência cardíaca e câncer. Portanto, foi realizado planejamento racional e a síntese de inibidores farmacológicos para a FAK. Estudos computacionais de docking e farmacocinéticos permitiram selecionar 28 estruturas de quinazolina mais promissoras em relação à capacidade de inibir a FAK. Desta forma, economiza-se tempo e dinheiro para obter-se a síntese apenas de 6 das estruturas pré-selecionadas. Uma quinazolina denominada 4-BZLO foi sintetizada após o planejamento racional. Tal quinazolina foi capaz de inibir em 50% da atividade da FAK in vitro com aproximadamente 1nM. Os testes de pureza da síntese, absorção por via oral, melhor resultado em triagem em células que superexpressam a FAK e o melhor resultado para triagem em duas linhagens de célula leucêmicas e tumor sólido permitiram direcionar o 4- BZLO para ser o composto líder deste estudo. O composto 4-BZLO apresentou resultado promissor para experimentos com camundongos submetidos à coarctação da aorta, que induz hipertrofia cardíaca. Para avaliar se o tratamento preventivo seria eficiente para hipertrofia cardíaca, foi realizado experimento em animais tratados com 30mg/Kg/dia durante 30 dias. Após este período, foi realizada cirurgia de coarctação da aorta para induzir a hipertrofia cardíaca nos animais e os mesmos foram tratados por mais 30 dias. Parâmetros tais como: peso médio do ventrículo esquerdo sobre peso corpóreo de cada animal (LVW/BW), medida da espessura da parede do ventrículo esquerdo (LVWT) e parâmetros histológicos (diâmetro dos miócitos cardíacos) demonstrou que nos animais tratados houve regressão da hipertrofia comparada ao controle (animais sem tratamento). Outro estudo realizado no qual os animais foram tratados de maneira curativa, ou seja, o tratamento foi realizado somente após a coarctação da aorta demonstrou uma melhora no quadro de hipertrofia e função cardíaca. O modelo de fibrose cardíaca foi usado para avaliar se tratamento com 4-BZLO é capaz de reduzir a fibrose cardíaca nos animais. Os resultados obtidos demonstraram que os animais tratados com 4-BZLO por 30 dias apresentaram redução da acumulação de colágeno, que é um indicador de fibrose, em relação ao controle. Nosso laboratório desenvolveu camundongos transgênicos específicos para a FAK que desenvolve moderada hipertrofia cardíaca. Assim, tal modelo permitiu testar o tratamento com o 4-BZLO para hipertrofia cardíaca induzida pela FAK. Os animais transgênicos específicos para a FAK foram tratados com o composto líder e houve melhora dos parâmetros cardíacos. Os resultados obtidos permitiram concluir que a quinazolina denominada 4-BZLO é um bom candidato a fármaco como inibidor da FAK / Abstract: Understanding how the focal adhesion kinase (FAK) contributes to the processes of hypertrophy, heart failure and cancer are of great scientific interest. One of our goals is to develop specific inhibitors of this tyrosine kinase with potential therapeutic application in the treatment of heart failure and cancer. In this view, we used rational design to select a group of possible FAK inhibitors. Computational studies such as docking and pharmacokinetic studies allowed us to select 28 structures most likely to inhibit FAK. In this way, we saved up time and money in devising the synthesis of 6 pre-selected structures. Accordingly, quinazoline 4-BZLO was prepared and was able to inhibit the in vitro activity of FAK by 50% at a concentration of approximately 1nM. Several factors contributed to 4-BZLO being chosen as the lead compound in this study: 1) the degree of purity achieved during synthesis; 2) good oral bioavailability; 3) the best inhibition values in cells over expressing FAK in screening, 4) the best result against two leukemic cell lines and one solid tumor target. 4-BZLO showed promising results in experiments with mice subjected to aortic coarctation, which develops cardiac hypertrophy. To assess whether 4- BZLO would be effective for the preventive treatment of cardiac hypertrophy, an experiment was conducted in animals treated with 30 mg/kg/day for 30 days. After this period, an aortic coarctation was performed surgically in order to induce cardiac hypertrophy in animals, and these were further treated for 30 days. Parameters such as left ventricular weight per body weight ratio (LVW/BW), measurement of the left ventricle wall thickness (LVWT), and histological parameters, such as the diameter of cardiac myocytes in treated animals showed that there was a regression of hypertrophy, compared to untreated animals (control). A similar study, where treatment with 4-BZLO was performed only after aortic coarctation showed an improvement regarding hypertrophy and cardiac function. A cardiac fibrosis model was used and the results obtained demonstrated that animals treated with 4-BZLO for 30 days showed a reduction of collagen accumulation, which is an indicator of fibrosis, equal to the control group. Our laboratory has developed transgenic mice specific for FAK, which develop moderate cardiac hypertrophy. Consequently, this model allows us to test 4-BZLO for the treatment of FAK induced cardiac hypertrophy. The transgenic animals were treated with 4-BZLO, leading to an improvement of the cardiac parameters. These results showed that synthetic quinazoline 4-BZLO is a good drug candidate for the inhibition of the FAK enzyme / Doutorado / Farmacologia / Doutor em Farmacologia

Orientador: Kleber Gomes Franchini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-20T13:11:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antunes_MichelleBuenodeMouraPereira_D.pdf: 4387492 bytes, checksum: bf7a9e478bc9627b01a4e45548a6f170 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Diversos tipos celulares respondem ao estresse mecânico ativando sinais que culminam com remodelamento e sobrevivência. O estresse mecânico pode atuar como agente modulador da homeostase celular e de numerosos processos patológicos. Evidências sugerem que a Quinase de Adesão Focal (FAK) medeia a resposta de miócitos cardíacos ao estresse mecânico. Contudo, os mecanismos moleculares que regulam a função da FAK ainda não são totalmente conhecidos. No presente trabalho foi demonstrado que a small heat shock protein ?B-Cristalina interage de forma direta e protege a FAK da degradação pela calpaína 2. Ensaios de pull down, cross-linking acoplado a espectrometria de massas, mutagênese sítio dirigida, docking e modelagem molecular demonstraram que as ?-hélices 1 e 4 do domínio FAT da FAK interage no sítio de ligação constituído pelas folhas ?4 e ?8 da ?B-Cristalina. Os dados funcionais e estruturais obtidos indicaram que ocorre um aumento da associação da ?B-Cristalina e o domínio FAT da FAK após mudanças conformacionais associadas com a fosforilação dependente de Src da tirosina 925. Experimentos de pull down demonstraram que a associação com a ?B-Cristalina protege a FAK da proteólise mediada pela calpaína 2. Miócitos cardíacos submetidos ao silenciamento gênico da ?B-Cristalina apresentaram uma menor quantidade de FAK detectada em 125 KDa, indicando que esta interação protege FAK da proteólise. A submissão dessas células ao estiramento cíclico revelou uma maior taxa de morte celular por apoptose, sendo que a superexpressão da FAK restaurou a viabilidade celular. Os achados deste trabalho indicam que o complexo formado entre FAK e ?B-Cristalina apresenta papel fundamental na proteção da FAK da proteólise durante o estresse mecânico, sendo importante na manutenção da sobrevivência celular / Abstract: Cell types of diverse function respond to mechanical stress by triggering downstream signals for remodelling and survival. As such, mechanical stress impacts organismal homeostasis and numerous pathologic processes. Evidence suggests that focal adhesion kinase (FAK) mediates the responses of myocytes to mechanical stress, yet the molecular mechanisms to regulate FAK function are unclear. We find that FAK is recognized and protected from calpain-induced degradation by the small heat shock protein alpha-B crystalline (CryAB). A model based in the pull down, crosslinking technology coupled with mass spectrometry, site-directed mutagenesis, molecular docking and molecular modeling indicated that a cleft formed by ?4 and ?8 sheets of ?B-Crystalline is critical to the interaction with ?-helix 1 and ?-helix 4 of FAK. Functional and structural data indicated that CryAB binds directly the FAT domain of FAK upon changes in conformation associated with Src-dependent phosphorylation of tyrosine 925 induced by cell stretch. Pulldown assay indicated that ?B-Crystalline interacts and protects from calpain-induced degradation FAK. Cardiomyocytes depleted of CryAB show reduced FAK quantity detected in 125KDa, indicating that this interaction protects degradation of FAK. The submission of such cells to stretch cyclic revealed a higher rate of cell death via apoptosis, whereas restoration of FAK expression restored cell viability. Our findings highlight a new role for CryAB in forming a complex with FAK that is essential for regulating cardiomyocyte survival in response to mechanical stress / Doutorado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Doutor em Ciências

INTRODUÇÃO: A ventilação mecânica é uma terapia importante, mas com possíveis complicações. Uma das mais relevantes é a lesão pulmonar induzida pelo ventilador (VILI do inglês Ventilator-induced lung injury). Devido à hiperdistensão alveolar, o pulmão inicia um processo inflamatório, com infiltrado neutrofílico, formação de membrana hialina, fibrogênese e prejuízo de troca gasosa. Nesse processo, a mecanotransdução do estímulo da hiperdistensão celular se faz através do citoesqueleto da célula e de suas interações com a matriz extracelular e com as células vizinhas. Apesar desse papel fundamental no processo da VILI, não existem estudos in vivo sobre as alterações do citoesqueleto e de suas proteínas associadas durante esse processo patológico. O objetivo desse estudo foi descrever as alterações no citoesqueleto e em duas de suas principais proteínas associadas (FAK e paxilina) durante esse processo. MÉTODOS: Nesse estudo experimental foram feitos três grupos (n = 4 6): um controle e dois ventilados por quatro horas com PEEP de 5 cmH2O. Um grupo foi ventilado com volume corrente de 8 ml/kg (BV) e o outro com 24 ml/kg (AV). Dados de mecânica respiratória foram calculados no início e no final do período experimental. Os pulmões foram avaliados por histomorfometria quanto à área proporcional de parênquima, índice de infiltrado neutrofílico e índice de edema perivascular, quanto à quantidade de fosfo-FAK, fosfo-paxilina, paxilina total, actina músculo liso e alfa-tubulina por Western Blot, quanto à imunofluorescência para paxilina total com microscopia confocal a laser e com microscopia eletrônica de transmissão. RESULTADOS: os grupos foram semelhantes nas características basais. Houve aumento da elastância dinâmica (Edin) no grupo BV e redução no grupo AV (Edin inicial e final: 0,76 ± 0,4 vs 1,02 ± 0,47 respectivamente, em cmH2O/ml; p = 0,001). Não houve diferença na área proporcional de parênquima ou índice de edema perivascular entre os grupos estudados. A ventilação mecânica induziu infiltrado neutrofílico pulmonar nos animais, tanto no grupo BV como no AV em relação ao controle (p < 0,001). O infiltrado foi mais importante no grupo AV que no BV (p = 0,003). Houve um aumento de 40% na fosfo-FAK pelo Western Blot no grupo AV em relação ao controle (p=0,069) e aumento significativo de fosfo-paxilina no grupo AV em relação ao controle (p<0,001) e ao BV (p<0,001). Não se observaram diferenças para paxilina total, actina músculo liso e alfa-tubulina. A microscopia confocal demonstrou marcação para paxilina total nos septos alveolares. A microscopia eletrônica sugeriu reorganização do citoesqueleto nas zonula adherens do grupo AV. CONCLUSÕES: A ventilação mecânica promove lesão pulmonar com infiltrado neutrofílico numa relação dose-dependente. A ventilação com alto volume corrente promove fosforilação da FAK e de paxilina. As alterações no citoesqueleto em modelo in vivo de VILI são possíveis de serem descritas utilizando-se de métodos de microscopia confocal, Western Blot e microscopia eletrônica. / INTRODUCTION: Mechanical ventilation is an important therapy, but is associated with complications. One of the most relevant is ventilator-induced lung injury (VILI). Due to alveolar hyperdistension, the lung initiates an inflammatory process, with neutrophilic infiltration, hyaline membrane formation, fibrogenesis and gas exchange impairment. In this process, cellular mechanotransduction of the overstretching stimulus is mediated through the cytoskeleton and its cell-cell and cell-matrix interactions. But, although the cytoskeleton has this important role in the pathogenesis of VILI, there are no in vivo models for the research of cytoskeletal and cytoskeleton-associated proteins modifications during this pathological process. Our objective was to describe the immunohistochemical modifications during this process on the cytoskeleton and on two of its associated proteins (FAK and paxillin). METHODS: in this experimental study, three groups (n = 4 6) were studied: a control group and two ventilated for four hours with PEEP of 5 cmH2O. One group was ventilated with tidal volume of 8 mL/kg (LV) and the other with 24 mL/kg (HV). Data of respiratory mechanics were obtained at the beginning and the end of the experimental period. The lungs were evaluated with histomorphometry for parenchymal proportional area, neutrophilic infiltrate and perivascular edema, with Western Blot for phospho-FAK, phospho-paxillin, total paxillin, alpha-smooth muscle actin and alpha-tubulin, with confocal laser scanning microscopy for total paxillin, and with transmission electron microscopy. RESULTS: the groups were similar at the baseline. Dynamic elastance (Edin) increased in LV group and decreased in HV group (Edin initial to final: 0.76 ± 0.4 vs. 1.02 ± 0.47 respectively, in cmH2O/ml; p = 0.001). There was no difference in the parenchymal proportional area or the perivascular edema in the three groups. Mechanical ventilation induced pulmonary neutrophilic infiltration, both in the LV group and the HV group in comparison with control (p < 0.001). The infiltrate was more important in the HV group than in the LV group (p = 0.003). Phospho-FAK increased 40% in the HV group in Western Blot in comparison with control (p=0.069). Phosphopaxillin increased significantly in HV group compared with control (p<0.001) and with LV (p<0.001). Total paxillin, alpha-smooth muscle actin and alpha-tubulin did not show any differences. Confocal microscopy showed total paxillin labeling at alveolar septa. Electron microscopy suggested cytoskeleton reorganization at the zonula adherens in the AV group. CONCLUSIONS: Mechanical ventilation induces pulmonary injury with neutrophilic infiltrate in a dose-dependent relationship. Ventilation with high tidal volume promotes FAK and paxillin phosphorilation. The alterations in cytoskeleton in an in vivo model of VILI are possible to be studied with confocal microscopy, Western Blot and electron microscopy.