Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Prorgama de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, 2015. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-03-26T16:34:53Z No. of bitstreams: 1 2015_FloraAparecidaMilton.pdf: 14443405 bytes, checksum: 2f69813bfbeca0cccbad7f9286096b83 (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2015-05-04T13:51:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_FloraAparecidaMilton.pdf: 14443405 bytes, checksum: 2f69813bfbeca0cccbad7f9286096b83 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-04T13:51:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_FloraAparecidaMilton.pdf: 14443405 bytes, checksum: 2f69813bfbeca0cccbad7f9286096b83 (MD5) / A prevalência de obesidade, associada à resistência insulínica e diabetes tipo 2 vem aumentando nas últimas décadas. As tiazolidinadionas (TZDs) são agonistas do receptor gama ativado por proliferadores peroxissomais (PPARγ) com eficiente ação sensibilizadora da insulina. Contudo, o uso das TZDs está associado a efeitos adversos como o ganho de peso, retenção de líquido, edema, insuficiência cardíaca congestiva e perda óssea. GQ-16 é um agonista parcial e específico do PPARγ que melhorou a tolerância à glicose e a sensibilidade à insulina de camundongos submetidos a dieta hiperlipidica de forma semelhante à rosiglitazona, mas, ao contrário dessa, não induziu ganho de peso ou edema. Considerando que um dos principais alvos farmacológicos das TZDs é o tecido adiposo, o objetivo desse estudo foi determinar o efeito de GQ-16 no transcriptoma de adipócitos 3T3-L1 maduros e comparar sua ação com a da rosiglitazona. A análise realizada pela técnica de microarranjo revelou que esses ligantes modificam a expressão gênica de forma diferenciada. Enquanto a rosiglitazona modificou a expressão de 1156 genes, GQ-16 regulou a expressão de apenas 89. Dos 544 genes regulados positivamente pela rosiglitazona (47%), somente 22 (4,2%) foram regulados pelo GQ-16. No mesmo sentido, dos 612 genes regulados negativamente pela rosiglitazona (53%), apenas 24 (4%) foram reprimidos pelo GQ-16. Assim, 46 genes foram regulados simultaneamente pela rosiglitazona e GQ-16, ou seja, uma concordância de somente 4%. Além disso, GQ-16 regulou a expressão de 43 genes (18 ativados e 25 reprimidos) não controlados pela rosiglitazona. A maior semelhança entre o GQ-16 e a rosiglitazona foi sobre a repressão de genes relacionados à resposta inflamatória como o Dcn, Vcam1, Orm2 e Lox, por exemplo. A comparação do GQ-16 com outros agonistas parciais de PPARγ (MRL24 e SR1664) revelou efeitos similares, tanto sobre os genes ativados quanto os reprimidos. Nós propomos que o reduzido efeito sobre genes relacionados à adipogênese e a habilidade do GQ-16 em reprimir eficientemente alguns genes responsivos ao PPARγ relacionados ao processo inflamatório, podem contribuir para o efeito sistêmico sobre a sensibilidade à insulina sem ganho de peso. Novos estudos são necessários para examinar se as similaridades entre a regulação transcricional do GQ-16 e da rosiglitazona estariam envolvidos no efeito terapêutico do GQ-16. / The prevalence of obesity associated with increased insulin resistance and type 2 diabetes has been increasing in the last decades. Thiazolidinediones (TZDs) are peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) agonists that improve insulin resistance. However, TZDs have well-established side effects such as weight gain, fluid retention and edema, congestive heart failure and bone loss. GQ-16 is a specific PPARγ partial agonist that improves glucose tolerance and insulin sensitivity in a murine model of obesity and diabetes similarly to rosiglitazone, but does so without inducing weight gain or edema. Since one of the main pharmacological targets of TZDs is adipocyte tissue, the aim of this study was to determine how GQ- 16 influences PPARγ activity at the transcriptome wide level on PPARγ-dependent gene expression in mature 3T3-L1 adipocytes and also to compared these effects with rosiglitazone. Microarray analysis revealed these ligands modify gene expression in a different manner. Rosiglitazone changed the expression of 1156 genes whereas GQ-16 only changed the expression of 89 genes. Of the 544 genes upregulated by rosiglitazone (47%), only 22 (4.2%) were also regulated by GQ-16. Similarly, of the 612 genes repressed by rosiglitazone (53%), only 24 (4%) were by GQ-16. Therefore, just 46 genes were regulated by both ligands. Furthermore, GQ- 16 regulated the expression of 43 genes (18 activated and 25 repressed) that were not controlled by rosiglitazone. Whereas GQ-16 showed weak effects upon most rosiglitazone regulated genes, a subset of weakly rosiglitazone induced and strongly rosiglitazone repressed genes displayed disproportionately stronger responses to GQ-16. The greatest similarity between GQ-16 and rosiglitazone was upon repressed genes related to inflammatory response such as Dcn, Vcam, Orm2 and Lox, for example. Comparison of GQ-16 with other PPARγ partial agonists (MRL24 and SR1664) revealed similar effects on transcriptional repression. We propose that the ability of GQ-16 displays a continuum of partial agonist effects and that the ability of GQ-16 to efficiently repress some PPARγ responsive genes may partly explain systemic effects on insulin sensitivity without weight gain. Further studies are necessary to examine whether the similarities between transcriptional regulation of GQ-16 and rosiglitazone were involved in the therapeutic effect of GQ-16.

Os receptores nucleares compreendem uma superfamília de proteínas intracelulares reguladas relacionados estruturalmente, capazes de reconhecer sequências específicas de DNA e regulam a transcrição de genes alvos respondendo a sinais metabólicos, hormônios e outras moléculas regulatórias integrando muitas vias de sinalização. Os receptores ativadores da proliferação de peroxissomos (PPARs) são receptores nucleares que regem a transcrição de vários genes envolvidos principalmente no metabolismo de ácidos graxos e energia. A ativação do PPARY possui um amplo aspecto de funções biológicas, regulando o metabolismo, reduzindo a inflamação, influenciando o equilíbrio das células imunes, inibindo a apoptose e o estresse oxidativo e melhorando a função endotelial. Estes efeitos parecem ser benéficos não apenas em diabetes e aterosclerose, mas também em várias outras condições. Os agonistas do PPARY são utilizados como sensibilizadores de insulina para o tratamento da diabetes II, sendo um alvo molecular dos fármacos tiazolidinadionas. Diversos efeitos colaterais severos associados ao uso dos fármacos desta classe e à importância do PPARY no metabolismo de glicose e na sensibilização da insulina, o presente trabalho justifica-se como um esforço para avançar na compreensão da interação entre ligantes sintéticos com o receptor PPARY e a proposição de moléculas mais seguras e mais eficazes para a manutenção de níveis euglicêmicos. Foi realizada a expressão, a purificação, seguida de estudos cristalográficos em cinco ligantes selecionados a partir de etapas de docking realizados anteriormente pelo nosso grupo de Biotecnologia Molecular do Instituto de Física de São Carlos. Os ensaios de cristalização do PPARY complexado a ligantes sintéticos resultaram em duas estruturas cristalográficas que apresentaram uma conformação em que os ligantes não interagiram diretamente na hélice 12 como descritos para agonistas totais do PPARY, adotando características de agonistas parciais. Esses ligantes apresentaram interações hidrofóbicas que estabilizam as fitas-β. Este conjunto de informações estruturais apresentados neste trabalho para o PPARY proporcionou um entendimento das interações que esse receptor é capaz de fazer na presença de um ligante, além de que poderão ser úteis no desenvolvimento de novos moduladores seletivos do PPARY semelhante ao que já se encontram no mercado, porém com efeitos colaterais reduzidos. / Nuclear receptors comprise a superfamily of structurally-related regulated intracellular proteins capable of recognizing specific DNA sequences and regulating the transcription of target genes responding to metabolic signals, hormones and other regulatory molecules integrating many signaling pathways. Peroxisome proliferator-activating receptors (PPARs) are nuclear receptors that govern the transcription of several genes involved primarily in fatty acid and energy metabolism. Activation of PPARY has a broad aspect of biological functions, regulating metabolism, reducing inflammation, influencing immune cell balance, inhibiting apoptosis and oxidative stress, and improving endothelial function. These effects appear to be beneficial not only in diabetes and atherosclerosis, but also in several other conditions. PPARY agonists are used as insulin sensitizers for the treatment of diabetes II, being a molecular target of the thiazolidinediones drugs. A number of severe side effects associated with the use of drugs of this class and the importance of PPARY in glucose metabolism and insulin sensitization, the present work is justified as an effort to advance the understanding of the interaction between synthetic ligands with the PPARY receptor and proposing safer and more effective molecules for the maintenance of euglycemic levels. The expression, purification, followed by crystallographic studies in five ligands selected from docking steps previously performed by our Molecular Biotechnology group of the Physics Institute of São Carlos. The crystallization assays of PPARY complexed to synthetic ligands resulted in two crystallographic structures that exhibited a conformation in which the ligands did not interact directly in helix 12 as described for total PPARY agonists, adopting characteristics of partial agonists. These ligands showed hydrophobic interactions that stabilize the β-ribbons. This set of structural information presented in this work for the PPARY was of great value for the understanding of the interactions that this receptor is able to make in the presence of a ligand, besides that they could be useful in the development of new selective modulators of the PPARY similar to that are already on the market, but with reduced side effects.

Os receptores nucleares compreendem uma superfamília de proteínas intracelulares reguladas relacionados estruturalmente, capazes de reconhecer sequências específicas de DNA e regulam a transcrição de genes alvos respondendo a sinais metabólicos, hormônios e outras moléculas regulatórias integrando muitas vias de sinalização. Os receptores ativadores da proliferação de peroxissomos (PPARs) são receptores nucleares que regem a transcrição de vários genes envolvidos principalmente no metabolismo de ácidos graxos e energia. A ativação do PPARY possui um amplo aspecto de funções biológicas, regulando o metabolismo, reduzindo a inflamação, influenciando o equilíbrio das células imunes, inibindo a apoptose e o estresse oxidativo e melhorando a função endotelial. Estes efeitos parecem ser benéficos não apenas em diabetes e aterosclerose, mas também em várias outras condições. Os agonistas do PPARY são utilizados como sensibilizadores de insulina para o tratamento da diabetes II, sendo um alvo molecular dos fármacos tiazolidinadionas. Diversos efeitos colaterais severos associados ao uso dos fármacos desta classe e à importância do PPARY no metabolismo de glicose e na sensibilização da insulina, o presente trabalho justifica-se como um esforço para avançar na compreensão da interação entre ligantes sintéticos com o receptor PPARY e a proposição de moléculas mais seguras e mais eficazes para a manutenção de níveis euglicêmicos. Foi realizada a expressão, a purificação, seguida de estudos cristalográficos em cinco ligantes selecionados a partir de etapas de docking realizados anteriormente pelo nosso grupo de Biotecnologia Molecular do Instituto de Física de São Carlos. Os ensaios de cristalização do PPARY complexado a ligantes sintéticos resultaram em duas estruturas cristalográficas que apresentaram uma conformação em que os ligantes não interagiram diretamente na hélice 12 como descritos para agonistas totais do PPARY, adotando características de agonistas parciais. Esses ligantes apresentaram interações hidrofóbicas que estabilizam as fitas-β. Este conjunto de informações estruturais apresentados neste trabalho para o PPARY proporcionou um entendimento das interações que esse receptor é capaz de fazer na presença de um ligante, além de que poderão ser úteis no desenvolvimento de novos moduladores seletivos do PPARY semelhante ao que já se encontram no mercado, porém com efeitos colaterais reduzidos. / Nuclear receptors comprise a superfamily of structurally-related regulated intracellular proteins capable of recognizing specific DNA sequences and regulating the transcription of target genes responding to metabolic signals, hormones and other regulatory molecules integrating many signaling pathways. Peroxisome proliferator-activating receptors (PPARs) are nuclear receptors that govern the transcription of several genes involved primarily in fatty acid and energy metabolism. Activation of PPARY has a broad aspect of biological functions, regulating metabolism, reducing inflammation, influencing immune cell balance, inhibiting apoptosis and oxidative stress, and improving endothelial function. These effects appear to be beneficial not only in diabetes and atherosclerosis, but also in several other conditions. PPARY agonists are used as insulin sensitizers for the treatment of diabetes II, being a molecular target of the thiazolidinediones drugs. A number of severe side effects associated with the use of drugs of this class and the importance of PPARY in glucose metabolism and insulin sensitization, the present work is justified as an effort to advance the understanding of the interaction between synthetic ligands with the PPARY receptor and proposing safer and more effective molecules for the maintenance of euglycemic levels. The expression, purification, followed by crystallographic studies in five ligands selected from docking steps previously performed by our Molecular Biotechnology group of the Physics Institute of São Carlos. The crystallization assays of PPARY complexed to synthetic ligands resulted in two crystallographic structures that exhibited a conformation in which the ligands did not interact directly in helix 12 as described for total PPARY agonists, adopting characteristics of partial agonists. These ligands showed hydrophobic interactions that stabilize the β-ribbons. This set of structural information presented in this work for the PPARY was of great value for the understanding of the interactions that this receptor is able to make in the presence of a ligand, besides that they could be useful in the development of new selective modulators of the PPARY similar to that are already on the market, but with reduced side effects.