Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal, 2015. / A tese de doutorado intitulada “Avaliação dos efeitos citotóxicos e antiproliferativos da secreção cutânea e de peptídeos bioativos do anuro Physalaemus nattereri (steindachner, 1863)” desenvolvida por Andréa Cruz e Carvalho sob a orientação da profa. Dra. Mariana S. Castro teve o apoio financeiro do CNPq (processos n°. 563972/2010-6, Edital MCT/CNPQ/FNDCT/FAPS/MEC/CAPES/PRÓ-CENTROOESTE nº 31/2010, n°. 302925/2012-0, Produtividade em Pesquisa - PQ – 2012 e n°. 407801-2013, Rede Centro-Oeste De Pós-Graduação , Pesquisa E Inovação - REDE PRÓ-CENTRO-OESTE), da FAPDF (processo n°. 193. 000.461/2011, Edital MCT/CNPQ/FNDCT/FAPS/MEC/CAPES/PRÓ-CENTRO-OESTE nº 31/2010), do CNPq por meio da concessão de bolsa de estudos (nível doutorado), da FINEP (CT-INFRA) E DA FUB-UNB. / As secreções cutâneas de anuros são fontes naturais de peptídeos antimicrobianos. A realização de novas pesquisas nessa área tem revelado que alguns peptídeos com atividade antimicrobiana também apresentam efeitos tóxicos sobre células tumorais. O objetivo do presente estudo foi investigar o potencial terapêutico da secreção cutânea de Physalaemus nattereri sobre células tumorais e determinar os mecanismos da ação citotóxica sobre céluluas de melanoma murino da linhagem B16F10. Nossos resultados demonstraram que a secreção bruta reduz a viabilidade de células B16F10, causando alterações na morfologia celular, (p.ex., arredondamento e encolhimento), ruptura da membrana plasmática, redução do potencial de membrana mitocondrial e parada do ciclo celular na fase S; tais mudanças em conjunto sugerem que as células tumorais morreram por apoptose. A secreção cutânea também foi submetida ao fracionamento cromatográfico empregando RP-HPLC e as frações eluídas foram avaliadas quanto à suas atividades antiproliferativas e antimicrobiana. Três frações ativas exibiram componentes de massa molecular compatíveis com peptídeos. Os três componentes majoritários presentes em tais frações foram purificados por RP-HPLC e analisados por MALDI-TOF/MS. Tais peptídeos mostraram-se ativos sobre bactérias e células tumorasi e foram identificados como pertencentes ao grupo das nattererinas, peptídeos antibacterianos previamente isolados desse animal por nosso grupo. Embora, o mecanismo específico envovlido na redução da viabilidade celular e citotoxicidade após o tratamento com essa secreção bruta ainda não seja conhecido, podemos supor que a atividade de moléculas, como peptídeos, presentes nessa secreção seja efetivos contra as células de melanoma murino (B16F10). Considerando-se a necessidade crescente por novas drogas anticâncer, o presente estudo fortemente reforça a validade do uso da secreção cutânea de P. nattereri como uma rica fonte de novas moléculas anticâncer, principalmente peptídeos. / Anuran secretions are rich natural sources of antimicrobial peptides. The emergence of new research in this area has shown that some peptides with antimicrobial activity also exert toxic effects against cancer cells. The aims of this study were to investigate the therapeutic potential of Physalaemus nattereri skin secretion against cancer cells, and to verify the mechanisms of its cytotoxic action on the murine melanoma cell line B16F10. Our results demonstrated that the crude secretion reduces the viability of B16F10 cells, causing changes in cell morphology (e.g., round shape and structure shrinkage), rupture of the plasma membrane, reduction in mitochondrial membrane potential, fragmentation of DNA, and cell cycle arrest in Sphase; together, these changes suggest that tumor cells die by apoptosis. This skin secretion was also submitted to chromatographic fractionation using RP-HPLC and the eluted fractions were assayed for antiproliferative and antibacterial activities. Three active fractions showed molecular masses components with a molecular range compatible to peptides. Thes major petidic components present on these fractions were purified by RP-HPLC and analysed by MALDI-TOF/MS. These peptides were active against bacteria and cancel cells, and were identified as nattererins, antibacterial peptides previously isolated from this animal by our group. Although, the specific mechanism causing the reduction in cell viability and cytotoxicity after treatment with the crude secretion is still unknown, we can consider that the activity of molecules, such as peptides, within the secretion is effective against murine melanoma (B16F10) tumor cells. Considering the growing need for new anticancer drugs, the present data strongly reinforce the validity of crude secretion of P. nattereri as a rich source of new anticancer molecules, mainly peptides.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-13T14:54:38Z No. of bitstreams: 1 2016_CésarAugustoPríasMárquez.pdf: 13896752 bytes, checksum: 0f77b4787c74c9521a4b65abcfbac820 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-13T16:37:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CésarAugustoPríasMárquez.pdf: 13896752 bytes, checksum: 0f77b4787c74c9521a4b65abcfbac820 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T16:37:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CésarAugustoPríasMárquez.pdf: 13896752 bytes, checksum: 0f77b4787c74c9521a4b65abcfbac820 (MD5) / No presente trabalho foi avaliado pela primera vez o potencial anticâncer da secreção cutânea do anuro sul-americano Hypsiboas crepitans (Wied-Neuwied, 1824). O fracionamento por RP-HPLC de secreções de indivíduos coletados na Colômbia e no Brasil permitiu a caracterização dos perfis cromatográficos das duas populações, obtendo-se registros das massas moleculares monoisotópicas de vários peptídeos presentes nessas secreções. Testes de atividade antimicrobiana realizados com a secreção de indivíduos da Colômbia levaram ao isolamento e à caracterização química e biológica de dois novos peptídeos da família das hilinas. Estes peptídeos, denominados de HCC76 e HCC77 apresentam cadeia polipeptídica curta, são altamente hidrofóbicos, possuem baixa cationicidade e são propensos a formarem estruturas em α-hélice anfipática. Versões sintéticas dos dois peptídeos (HCC76 e HCC77(K)) foram usadas para a determinação das suas concentrações inibitórias mínimas (MICs) em bactérias e fungos e da concentração hemolítica 50 % (HC50) em hemácias humanas. Os peptídeos HCC76, HCC77(K) e dois análogos deste último, denominados HCC77(K)1 e HCC77(K)2, tiveram seus efeitos antiproliferativos avaliados sobre células aderentes de mamíferos. Adicionalmente foram utilizados nesses ensaios dois peptídeos sintéticos da família das ocelatinas (ocelatina-F1 e G16OCP1), isolados previamente de secreções de anuros do gênero Leptodactylus. Os resultados mostram que os peptídeos HCC76 e HCC77(K) possuem grandes diferenças quanto à sua atividade biológica em bactérias e células de mamíferos, enquanto os dois análogos do peptídeo HCC77(K) conservaram a atividade em células aderentes de mamífero e tiveram melhora na potência, com relação a este. De forma similar, os peptídeos G16OCP1 e ocelatina-F1 mostraram diferenças quanto à sua atividade em células cancerosas e normais de mamíferos. Ensaios utilizando citometria de fluxo e microscopia de contraste de fase mostram que os peptídeos HCC77(K) e ocelatina-F1 induzem morte celular em uma linhagem de melanoma murino por um processo que envolve apoptose, com evidência de fragmentação de DNA e alteração do potencial de membrana mitocondrial e, no caso do peptídeo HCC77(K), efeitos na membrana plasmática e no ciclo celular. / The present study assessed, for the first time, the anticancer potential of the skin secretion of the South American anuran Hypsiboas crepitans (Wied-Neuwied, 1824). Fractionation of skin secretions of Colombian and Brazilian specimens by RP-HPLC allowed the characterization of chromatographic profiles of those two populations, while obtaining records of the monoisotopic molecular masses of several peptides present in these secretions. Antimicrobial activity assays performed using the secretion obtained from specimens collected in Colombia led to the isolation and chemical and biological characterization two new peptides belonging to hylins family. These peptides, named HCC76 and HCC77, are short-chain, highly hydrophobic, lowly cationic, and exhibit propension to adopt amphipatic α-helix structures. Synthetic forms of these two peptides (HCC76 and HCC77(K)) were used for determination of minimum inibitory concentrations (MICs) on bacteria and fungi, and also for determination of hemolytic concentration 50 % (HC50) on human erythrocytes. The peptides HCC76, HCC77(K) and two analogs of the last one, were used in assays assessing their antiproliferative effects on adherent mammalian cells. Additionally, two synthetic peptides (ocellatin-F1 and G16OCP1) belonging to the ocellatin family, previously isolated from the skin secretions of Leptodactylus spp. were used in the same tests. The results show that HCC76 and HCC77(K) have great differences regarding their biological activity on bacteria and mammalian cells, while the two HCC77(K)-derived analogs maintained activity on mammalian adherent cells and had a better potency compared to HCC77(K). Similarly, the peptides G16OCP1 and ocellatin-F1 showed differences regarding their biological activity on normal and cancerous mammalian cells. Assays using flow cytometry and phase-contrast microscopy show that the peptides HCC77(K) and ocellatin-F1 lead to cell death on a murine melanoma cell line through a process involving apoptosis, with evidence of DNA fragmentation and disruption of mitochondrial membrane potential; and also, in the case of HCC77(K), effects on the plasma membrane and cell cycle. / En este trabajo se evaluó por primera vez el potencial antitumoral de la secreción cutánea del anuro suramericano Hypsiboas crepitans (Wied-Neuwied, 1824). El fraccionamiento por RP-HPLC de secreciones de individuos colectados en Colombia y Brasil permitió la caracterización de los perfiles cromatográficos de las dos poblaciones, obteniéndose registros de las masas moleculares monoisotópicas de varios péptidos presentes en estas secreciones. Ensayos de actividad antimicrobiana, realizados con la secreción de individuos colombianos, condujeron al aislamiento y a la caracterización química y biológica de dos nuevos péptidos de la familia de las hilinas. Estos péptidos, denominados HCC76 y HCC77, presentan cadena polipeptídica corta, son altamente hidrofóbicos, poseen baja cationicidad y son propensos a formar estructuras en α-hélice anfipática. Versiones sintéticas de los dos péptidos (HCC76 y HCC77(K)) fueron usadas para la determinación de sus concentraciones inhibitorias mínimas (MICs) en bacterias y hongos, así como de sus concentraciones hemolíticas 50 % (HC50) en eritrocitos humanos. Los péptidos HCC76 y HCC77(K), así como dos análogos de este último, denominados HCC77(K)1 y HCC77(K)2, fueron usados para evaluar su efecto antiproliferativo en células adherentes de mamíferos. Adicionalmente fueron utilizados en esos ensayos, dos péptidos sintéticos de la familia de las ocelatinas (ocelatina-F1 y G16OCP1), aislados previamente de secreciones de anuros del género Leptodactylus. Los resultados muestran que los péptidos HCC76 y HCC77(K) poseen grandes diferencias con relación a su actividad biológica en bacterias y células de mamífero, mientras los dos análogos del péptido HCC77(K) conservan su actividad en células adherentes de mamífero, mejorando su potencia respecto a este. Ensayos usando citometría de flujo y microscopía de contraste de fase muestran que los péptidos HCC77(K) y ocelatina-F1 inducen muerte celular en un linaje de melanoma murino através de un proceso que involucra apoptosis, con evidencia de fragmentación de DNA y alteración del potencial de membrana mitocondrial y, en el caso del péptido HCC77(K), efectos sobre la membrana plasmática y el ciclo celular.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-04-26T16:08:11Z No. of bitstreams: 1 2017_LuzElenaTrianaVidal.pdf: 2903643 bytes, checksum: f3ab54636d42cbaaf15629d3af2ceef1 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-26T21:42:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_LuzElenaTrianaVidal.pdf: 2903643 bytes, checksum: f3ab54636d42cbaaf15629d3af2ceef1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T21:42:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_LuzElenaTrianaVidal.pdf: 2903643 bytes, checksum: f3ab54636d42cbaaf15629d3af2ceef1 (MD5) / A pele dos anfíbios é um tecido especializado na produção de diversas moléculas como peptídeos antimicrobianos, imunomoduladores, aminas biogênicas e hormônios. Esses compostos bioativos podem ser considerados de interesse biotecnológico e alternativas terapêuticas. O objetivo do presente estudo foi identificar e caracterizar peptídeos e proteínas presentes na secreção cutânea do anfíbio Dendropsophus columbianus (Boettger, 1892), relacionados aos mecanismos de defesa contra patógenos. A primeira abordagem consistiu no fracionamento clássico da secreção cutânea por RP-HPLC. Todas as frações cromatográficas obtidas foram avaliadas quanto à capacidade de inibir a proliferação bacteriana e analisadas por MALDI-TOF/TOF. Um único e novo (sem similaridade de sequência com peptídeos anotados) peptídeo antimicrobiano neutro foi assim isolado e denominado Dendropsofina 1 (Dc 1). Posteriormente, foram desenhados dois análogos catiônicos (Dc 1.1 e Dc 1.2) que mantiveram a estrutura anfipática de Dc 1. Dc 1 e seus dois análogos exibiram atividades antibacterianas moderadas e sem efeitos hemolíticos e citotóxicos em células de mamífero. O Análogo Dc 1.2 exibiu uma maior atividade antibacteriana, o que pode estar relacionado ao seu maior teor de α-hélice e estabilidade térmica em condição experimental hidrofóbica, comparando com Dc 1 e Dc 1.1. O peptídeo nativo Dc1 poderia ser usado como um modelo alternativo para desenvolver novos AMPs. Numa segunda abordagem, mais moderna e de alta acurácia, foi realizado o primeiro estudo proteômico e peptidômico abrangente da secreção cutânea utilizando nanoLC-MS/MS do tipo Orbitrap Elite™. Os dados foram processados através dos softwares PEAKS e Blast2GO. Foram identificadas 1248 proteínas presentes na secreção cutânea de D. columbianus, 127 proteínas foram categorizadas como associadas ao sistema de defesa e 19 relacionadas à resposta contra microrganismos. Mediante zimografia foram detectadas e posteriormente identificadas três hidrolases ativas na secreção total, as quais podem estar relacionadas com o processamento de peptídeos de defesa. Os resultados do peptidoma permitiram determinar um novo grupo de peptídeos endógenos a D. columbianus, com alta similaridade de sequência com Dc 1, que foram nomeados como dendropsofinas. As dendropsofinas Dc2, Dc7, DC13, Dc 17, Dc 18 e Dc 19 não apresentaram atividade contra bactérias nem fungos. No entanto, Dc 2 e Dc 18 foram capazes de ativar neutrófilos humanos. Essa atividade poderia estar associada a uma modulação do sistema imune em D. columbianus. Esta via de defesa altamente conservada em vertebrados, abre perspectivas quanto ao uso dessas novas moléculas na terapia de doenças infecciosas. / Amphibian skin is a tissue specialized in the production of various molecules such as antimicrobial peptides, immunomodulators, biogenic amines and hormones. These bioactives compounds could be considered of biotechnological interest and new therapeutic alternatives. The aim of the present study was to identify and characterize peptides and proteins present in the cutaneous secretion of the amphibian Dendropsophus columbianus (Boettger, 1892), related to pathogen defense mechanisms. The first approach consisted of the classical fractionation of cutaneous secretion by RP-HPLC. All chromatographic fractions obtained were evaluated for their ability to inhibit bacterial proliferation and analyzed by MALDI-TOF / TOF. A single new antimicrobial neutral peptide was thus isolated and named Dendropsophin 1 (Dc 1), with no sequence similarity with annotated peptides. Subsequently, two cationic analogues (Dc 1.1 and Dc 1.2) keeping the amphipathic structure of Dc 1 were designed. Dc 1 and its two analogues exhibited moderate antibacterial activities and no hemolytic and cytotoxic effects in mammalian cells. Dc 1.2 exhibited slightly improved antibacterial properties that could be related to the higher content of α-helix and thermal stability compared to Dc 1 and Dc 1.1 in hydrophobic experimental condition. The native peptide Dc 1 could be used as an alternative model to develop new AMPs. In a second modern high-throughput approach, the first comprehensive proteomic and peptidomic study of cutaneous secretion was performed by nanoLC-MS/MS using Orbitrap Elite™ mass spectrometer. Data were processed using PEAKS and Blast2GO programs. 1248 proteins present in the cutaneous secretion of D. columbianus were identified, 127 proteins were categorized associated with the defense system and 19 related to the response against microorganisms. Three hydrolases from the total secretion were detected by zymography and subsequently identified, which could be related to the processing of peptides of defense. The peptidome results allowed determining a new group of peptides endogenous to D. columbianus, with high sequence similarity with Dc 1, which were named as Dendropsophins. The dendropsophins Dc 2, Dc 7, Dc 13, Dc 17, Dc 18 and Dc 19 showed no activity against bacteria or fungi. However, Dc 2 and Dc 18 are able to activate human neutrophils. This activity could be associated to a modulation of the immune system in D. columbianus. This pathway of defense, highly conserved in vertebrates, opens further perspectives regarding the use of these new molecules in the therapy of infectious diseases.