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Estudio de los mecanismos de regulación de la autofagia por BAG3

Rodríguez Villarroel, Andrea Elizabeth January 2015 (has links)
Doctora en Bioquímica / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento / La macroautofagia (autofagia) es una vía de reciclaje caracterizada por la formación de vesículas de doble membrana denominadas autofagosomas que secuestran estructuras citoplasmáticas marcadas para su degradación. La formación del autofagosoma requiere la actividad de proteínas relacionadas con la autofagia (Atg) que median algunas de las cuatro etapas principales de la autofagia: iniciación, nucleación, expansión y cierre. La proteína MAP1LC3B (referida sólo como LC3) es una de las Atg más importantes ya que ayuda a elongar la membrana y reclutar al cargo. Su forma lipidada (LC3-II) se encuentra en ambas superficies del autofagosoma (externa e interna) donde se degrada con su cargo cuando el autofagosoma se fusiona con el lisosoma. La autofagia se regula principalmente por modificaciones post-traduccionales y modificaciones lipídicas de las proteínas Atg. Además, en algunos escenarios, la inducción de la autofagia se acompaña de aumentos en los niveles de mRNA de ciertos genes asociados a la autofagia, como LC3, ATG5 o ATG12. Sin embargo, prácticamente se desconocen los mecanismos que controlan la traducción de las proteínas Atg. Estudios recientes con la cochaperona Bag3 han mostrado controlar la degradación selectiva de proteínas mal plegadas a través de autofagia, incluyendo huntingtina con expansiones de poli-Q y SOD1 mutante. El mecanismo involucra la asociación de Bag3 a dineína y microtúbulos para el transporte de proteínas mal plegadas a los agresomas, facilitando su eliminación por la autofagia. Además del papel en el plegamiento y degradación de proteínas, recientemente se ha descrito que la chaperona Hsp70 regula la traducción de proteínas. Los últimos trabajos muestran que Bag3 es una proteína que induce la lipidación LC3 pero no hay antecedentes sobre el mecanismo utilizado. En esta tesis se estudió cómo Bag3 controla la autofagia en células HeLa. Para este fin Bag3 se silenció con un siRNA ó shRNA, o se expresó con plasmidios. Los niveles de mRNA, proteínas y estado de fosforilación de varias proteínas Atg, particularmente de LC3I y LC3II, mTOR y AMPK. Además, se determinó si Bag3 es necesaria para la inducción de la autofagia en condiciones de estrés como la privación de nutrientes e inhibición del proteasoma. Los resultados mostraron que Bag3 mantiene los niveles basales de la proteína LC3 en células HeLa, controlando la traducción de su mRNA. El efecto de Bag3 es aparentemente específico para LC3 dado que otras proteínas Atg no fueron afectadas. De hecho, la conversión de LC3I a LC3II por inductores autofagia, como la privación de nutrientes y la inhibición del proteosoma, no se observó afectada. Se concluye que Bag3 regula niveles proteicos totales de LC3, manteniendo su traducción / Macroautophagy (autophagy) is a recycling pathway characterized by the formation of double-membrane vesicles called autophagosomes, which sequester cytoplasmic structures targeted for destruction. Autophagosome formation requires the activity of autophagy-related proteins (Atg), which are shown to participate in the four major steps: initiation, nucleation, expansion and closure. MAP1LC3B (referred only as LC3) is most important Atg protein, aiding to elongate the membrane and recruit the cargo. The lipidated form of LC3 (LC3-II) lies on both surfaces of autophagosome (external and internal) where it degrades with its cargo when the autophagosome fuses with the lysosome. Autophagy is mainly regulated by post-translational modifications and lipid modifications of Atg proteins. Moreover, in some scenarios, the induction of autophagy is accompanied by an increase in the mRNA levels of certain genes associated to autophagy, such as LC3, ATG5 or ATG12. However, less work has done on the study of mechanisms controlling translation of the Atg proteins. In recent studies, Bag3 has shown to control the selective degradation of misfolded proteins by autophagy, including polyQ-expanded huntingtin and mutant SOD1. The mechanism involves Bag3 association to dynein and microtubules to transport misfolded proteins to the aggresomes and facilitates their clearance by autophagy. Besides the role in folding and degradation of proteins, recently has shown a role of the Hsp70 chaperone in the regulation of the translation of proteins. The last reports show that Bag3 is a protein that induces LC3 lipidation but little is known about the mechanisms used. In the present work, we study how Bag3 controls the autophagy pathway in HeLa cells. Bag3 was knockdown with siRNA or shRNA, or expressed with plasmids. mRNA levels, protein levels and phosphorylation status of several Atg, particularly of LC3I and LC3II, mTOR and AMPK were evaluated. In addition, it was determined whether Bag3 is required for the induction of autophagy in stress conditions such as nutrient deprivation and inhibition of the proteasome. Our results showed that Bag3 maintains the basal protein levels of LC3 in HeLa cells, controlling the translation of its mRNA. This effect was apparently specific for LC3 because the levels of other Atg proteins remained unchanged. The LC3I conversion to LC3II did not alter by autophagy inductors such as nutrient deprivation or proteasome inhibition. We concluded that Bag3 maintains the basal protein levels of LC3, controlling the translation of its mRNA / Conicyt Fondecyt Fondap Proyecto Anillo ACT 1111
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Análise de autofagia pela razão de fluorescências do marcador laranja de acridina uma ferramenta in silico para análise da evolução tumoral

Thomé, Marcos Paulo January 2015 (has links)
A autofagia é um processo dinâmico de degradação de componentes celulares e está reconhecidamente envolvida em processos fisiológicos e patológicos. Por isso, uma melhor compreensão do processo autofágico é necessária para permitir sua manipulação em intervenções terapêuticas. Vários métodos têm sido desenvolvidos e amplamente utilizados para a determinação de diversos aspectos do processo autofágico, porém a falta de ensaios quantitativos rápidos pode prejudicar o desenvolvimento de terapias tendo a autofagia como alvo. O marcador laranja de acridina (AO) é um fluoróforo metacromático que fluoresce vermelho em organelas vesiculares ácidas (AVOs) e verde no restante da célula, sendo assim, a marcação com AO um método rápido e barato para detecção deste tipo de organelas, que aumentam durante a indução de autofagia. Entretanto, a especificidade da marcação com AO para quantificação de autofagia tem sido questionada. Desse modo, desenvolvemos uma nova abordagem para sua análise, considerando a razão de fluorescências verde e vermelha obtida a partir de citometria de fluxo. Com essa abordagem para análise de dados de marcação com AO foi possível detectar o aumento de autofagia induzido por rapamicina, e também o bloqueio pelo inibidor de acidificação lisossomal bafilomicina A1 bem como pelo silenciamento de genes da maquinaria molecular central que controlam a autofagia em diferentes etapas. Em comparação com a forma mais comum de analisar dados de AO, que considera somente a fluorescência vermelha, os resultados obtidos com a forma de análise proposta nesse trabalho tiveram uma melhor correlação com outros métodos bem estabelecidos para quantificação de autofagia, como conversão de LC3-I/II, degradação de SQSTM1/p62 e ensaio de formação de pontos de GFP-LC3. Essa nova maneira de analisar dados da marcação com AO pode permitir que este método fácil seja utilizado como uma abordagem inicial e objetiva para a avaliação de um passo tardio do processo autofágico em células individuais, complementando a utilização de outros métodos. / Autophagy is a dynamic process of degradation of cellular components that is involved in developmental processes and various diseases. Therefore, a better understanding of autophagy is needed to allow its manipulation for therapeutic purposes. Several methods have been developed and extensively employed in determining various aspects of the autophagic process, but the lack of rapid and quantitative autophagy assays has impaired the development of autophagy-targeting therapies. Acridine orange (AO) is a cell permeable metachromatic fluorophore that fluoresces red in Acidic Vesicular Organelles (AVOs) and green in the remaining of the cell. Therefore, AO staining is a fast and cheap method to assess AVO mass in a cell, which increases upon autophagy induction. Since the specificity of AO staining for measuring autophagy has been questioned, we developed a ratiometric analysis of autophagy, considering the red-to-green fluorescence ratio to quantify data obtained from AO flow cytometry. This method measured with accuracy the increase in autophagy induced by rapamycin, which was blocked by the lysosome acidification inhibitor bafilomycin A1 as well as stable knockdown of genes that regulate different steps in the autophagy pathway. In comparison to the most-commonly used threshold, that considers only the absolute red fluorescence, the results obtained with our proposed threshold setting had higher correlation with well-established specific methods for autophagy quantification, such as LC3-I to LC3-II conversion, SQSTM1 degradation and GFP-LC3 puncta formation assay. This new way of AO data analysis will allow this simple assay to be used as an initial and objective method for evaluating the late step of the autophagic process in individual cells, complementing other methods.
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Análise de autofagia pela razão de fluorescências do marcador laranja de acridina uma ferramenta in silico para análise da evolução tumoral

Thomé, Marcos Paulo January 2015 (has links)
A autofagia é um processo dinâmico de degradação de componentes celulares e está reconhecidamente envolvida em processos fisiológicos e patológicos. Por isso, uma melhor compreensão do processo autofágico é necessária para permitir sua manipulação em intervenções terapêuticas. Vários métodos têm sido desenvolvidos e amplamente utilizados para a determinação de diversos aspectos do processo autofágico, porém a falta de ensaios quantitativos rápidos pode prejudicar o desenvolvimento de terapias tendo a autofagia como alvo. O marcador laranja de acridina (AO) é um fluoróforo metacromático que fluoresce vermelho em organelas vesiculares ácidas (AVOs) e verde no restante da célula, sendo assim, a marcação com AO um método rápido e barato para detecção deste tipo de organelas, que aumentam durante a indução de autofagia. Entretanto, a especificidade da marcação com AO para quantificação de autofagia tem sido questionada. Desse modo, desenvolvemos uma nova abordagem para sua análise, considerando a razão de fluorescências verde e vermelha obtida a partir de citometria de fluxo. Com essa abordagem para análise de dados de marcação com AO foi possível detectar o aumento de autofagia induzido por rapamicina, e também o bloqueio pelo inibidor de acidificação lisossomal bafilomicina A1 bem como pelo silenciamento de genes da maquinaria molecular central que controlam a autofagia em diferentes etapas. Em comparação com a forma mais comum de analisar dados de AO, que considera somente a fluorescência vermelha, os resultados obtidos com a forma de análise proposta nesse trabalho tiveram uma melhor correlação com outros métodos bem estabelecidos para quantificação de autofagia, como conversão de LC3-I/II, degradação de SQSTM1/p62 e ensaio de formação de pontos de GFP-LC3. Essa nova maneira de analisar dados da marcação com AO pode permitir que este método fácil seja utilizado como uma abordagem inicial e objetiva para a avaliação de um passo tardio do processo autofágico em células individuais, complementando a utilização de outros métodos. / Autophagy is a dynamic process of degradation of cellular components that is involved in developmental processes and various diseases. Therefore, a better understanding of autophagy is needed to allow its manipulation for therapeutic purposes. Several methods have been developed and extensively employed in determining various aspects of the autophagic process, but the lack of rapid and quantitative autophagy assays has impaired the development of autophagy-targeting therapies. Acridine orange (AO) is a cell permeable metachromatic fluorophore that fluoresces red in Acidic Vesicular Organelles (AVOs) and green in the remaining of the cell. Therefore, AO staining is a fast and cheap method to assess AVO mass in a cell, which increases upon autophagy induction. Since the specificity of AO staining for measuring autophagy has been questioned, we developed a ratiometric analysis of autophagy, considering the red-to-green fluorescence ratio to quantify data obtained from AO flow cytometry. This method measured with accuracy the increase in autophagy induced by rapamycin, which was blocked by the lysosome acidification inhibitor bafilomycin A1 as well as stable knockdown of genes that regulate different steps in the autophagy pathway. In comparison to the most-commonly used threshold, that considers only the absolute red fluorescence, the results obtained with our proposed threshold setting had higher correlation with well-established specific methods for autophagy quantification, such as LC3-I to LC3-II conversion, SQSTM1 degradation and GFP-LC3 puncta formation assay. This new way of AO data analysis will allow this simple assay to be used as an initial and objective method for evaluating the late step of the autophagic process in individual cells, complementing other methods.
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Análise de autofagia pela razão de fluorescências do marcador laranja de acridina uma ferramenta in silico para análise da evolução tumoral

Thomé, Marcos Paulo January 2015 (has links)
A autofagia é um processo dinâmico de degradação de componentes celulares e está reconhecidamente envolvida em processos fisiológicos e patológicos. Por isso, uma melhor compreensão do processo autofágico é necessária para permitir sua manipulação em intervenções terapêuticas. Vários métodos têm sido desenvolvidos e amplamente utilizados para a determinação de diversos aspectos do processo autofágico, porém a falta de ensaios quantitativos rápidos pode prejudicar o desenvolvimento de terapias tendo a autofagia como alvo. O marcador laranja de acridina (AO) é um fluoróforo metacromático que fluoresce vermelho em organelas vesiculares ácidas (AVOs) e verde no restante da célula, sendo assim, a marcação com AO um método rápido e barato para detecção deste tipo de organelas, que aumentam durante a indução de autofagia. Entretanto, a especificidade da marcação com AO para quantificação de autofagia tem sido questionada. Desse modo, desenvolvemos uma nova abordagem para sua análise, considerando a razão de fluorescências verde e vermelha obtida a partir de citometria de fluxo. Com essa abordagem para análise de dados de marcação com AO foi possível detectar o aumento de autofagia induzido por rapamicina, e também o bloqueio pelo inibidor de acidificação lisossomal bafilomicina A1 bem como pelo silenciamento de genes da maquinaria molecular central que controlam a autofagia em diferentes etapas. Em comparação com a forma mais comum de analisar dados de AO, que considera somente a fluorescência vermelha, os resultados obtidos com a forma de análise proposta nesse trabalho tiveram uma melhor correlação com outros métodos bem estabelecidos para quantificação de autofagia, como conversão de LC3-I/II, degradação de SQSTM1/p62 e ensaio de formação de pontos de GFP-LC3. Essa nova maneira de analisar dados da marcação com AO pode permitir que este método fácil seja utilizado como uma abordagem inicial e objetiva para a avaliação de um passo tardio do processo autofágico em células individuais, complementando a utilização de outros métodos. / Autophagy is a dynamic process of degradation of cellular components that is involved in developmental processes and various diseases. Therefore, a better understanding of autophagy is needed to allow its manipulation for therapeutic purposes. Several methods have been developed and extensively employed in determining various aspects of the autophagic process, but the lack of rapid and quantitative autophagy assays has impaired the development of autophagy-targeting therapies. Acridine orange (AO) is a cell permeable metachromatic fluorophore that fluoresces red in Acidic Vesicular Organelles (AVOs) and green in the remaining of the cell. Therefore, AO staining is a fast and cheap method to assess AVO mass in a cell, which increases upon autophagy induction. Since the specificity of AO staining for measuring autophagy has been questioned, we developed a ratiometric analysis of autophagy, considering the red-to-green fluorescence ratio to quantify data obtained from AO flow cytometry. This method measured with accuracy the increase in autophagy induced by rapamycin, which was blocked by the lysosome acidification inhibitor bafilomycin A1 as well as stable knockdown of genes that regulate different steps in the autophagy pathway. In comparison to the most-commonly used threshold, that considers only the absolute red fluorescence, the results obtained with our proposed threshold setting had higher correlation with well-established specific methods for autophagy quantification, such as LC3-I to LC3-II conversion, SQSTM1 degradation and GFP-LC3 puncta formation assay. This new way of AO data analysis will allow this simple assay to be used as an initial and objective method for evaluating the late step of the autophagic process in individual cells, complementing other methods.
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Cardiotoxicidad por doxorrubicina : efecto sobre la autofagia basal

Pizarro Barahona, Marcela Beatriz January 2016 (has links)
Presentada a la Universidad de Chile para optar al Grado de Doctor en Farmacología / Doxorrubicina es un efectivo agente quimioterápico ampliamente utilizado en el tratamiento de diversos tipos de cáncer. Sin embargo, su cardiotoxicidad es el principal factor limitante y puede presentarse como una cardiomiopatía aguda o crónica. En este último caso, el paciente puede desarrollar cardiomiopatía dilatada e incluso insuficiencia cardíaca. Múltiples mecanismos participan en la cardiotoxicidad inducida por doxorrubicina, entre los que se incluyen formación de especies reactivas del oxígeno (ROS), alteraciones en la estructura sarcomérica, disfunción mitocondrial, sobrecarga de calcio y un conjunto de alteraciones en diferentes procesos intracelulares que conducen a la muerte de cardiomiocitos por apoptosis y/o necrosis. Actualmente se ha propuesto a la autofagia como una forma alternativa de muerte celular. Sin embargo, para considerarla como tal, es necesario analizarla en el contexto en el cual se desarrolla y la magnitud y/o duración del estímulo que la provoca. La autofagia es un proceso fundamental para la célula. La autofagia basal degrada proteínas de vida media larga, organelos envejecidos y material intracelular, permitiendo la reutilización del material citoplasmático. Sin embargo, en condiciones desfavorables, como la privación de nutrientes o carencia de factores de crecimiento, este proceso se activa para proporcionar sustratos para la síntesis de proteínas y ATP para restablecer la homeostasis celular. La autofagia es un proceso dinámico que procede con el secuestro de material citoplasmático dentro de vacuolas de doble membrana llamadas autofagosomas, que al fusionarse con los lisosomas, degradan el material incorporado. Diferentes vías de señalización regulan la autofagia, siendo la vía de la PI3K/AKT/mTOR una de las más importantes para inhibir este proceso. En la literatura no está claro el efecto de la doxorrubicina sobre la autofagia debido principalmente a las diferencias en los modelos de estudio. Dado el papel fundamental de la autofagia basal en la homeostasis celular, es relevante investigar cómo la doxorrubicina altera este proceso y su relación con la muerte del cardiomiocito. Para realizar esta investigación, en cultivos primarios de cardiomiocitos de rata neonata se expusieron a doxorrubicina 1 μM por 24 h o curso temporal, para caracterizar el tipo de muerte celular gatillada por doxorrubicina y posteriormente determinar el efecto sobre la autofagia. Los resultados mostraron que el tratamiento con doxorrubicina 1 μM por 24 horas produjo un aumento de la muerte de los cardiomiocitos por necrosis, lo que se evidenció por incrementos en la liberación de LDH, disminución del contenido de ATP y por un aumento en la marca anexina V-FITC al compararlos con la condición control. Además se observó muerte por apoptosis, con un aumento máximo en los niveles de la proteína caspasa 3 fragmentada a las 6 horas, respecto de su condición control. Para investigar el efecto de doxorrubicina sobre la autofagia se evaluaron los niveles de las proteínas LC3 y p62 por Western blot. Los resultados mostraron menores niveles de ambas proteínas a las 24 horas de exposición con respecto de la situación control. Estos resultados no son concluyentes para establecer que la autofagia está inhibida. Por lo tanto, para aclarar este punto se determinaron los niveles de LC3 y p62 en condición de flujo autofágico, es decir utilizando el inhibidor de la fusión autofagosoma-lisosoma, bafilomicina A durante el mismo período de tiempo de exposición a doxorrubicina. Los resultados mostraron que en la condición doxorrubicina más bafilomicina A, los niveles de las proteínas LC3 y p62 fueron menores que en la situación control más bafilomicina A. De acuerdo a las condiciones en que se mantuvieron los cardiomiocitos, los resultados indican que doxorrubicina inhibió la autofagia basal. Para relacionar el efecto inhibitorio de doxorrubicina sobre la autofagia con la muerte celular, se determinó el porcentaje de muerte por liberación de LDH, inhibiendo la autofagia con bafilomicina A, 3-metiladenina y con un siRNA para beclin 1. Los resultados mostraron que al inhibir la autofagia en presencia de Doxorrubicina aumentó aún más el porcentaje de muerte de los cardiomiocitos. Por el contrario, la utilización del inductor de la autofagia rapamicina disminuyó el porcentaje de muerte. Estos resultados indican que la autofagia es importante para la sobrevida del cardiomiocito y que su inhibición con doxorrubicina favorece la muerte celular. Por último, doxorrubicina aumentó los niveles de la forma fosforilada de AKT y p70S6K y disminuyó los niveles de Beclin, sugiriendo que la doxorrubicina además activa la vía transduccional que regula negativamente a la autofagia. En conclusión, los resultados indican que la doxorrubicina inhibe la autofagia basal y contribuye a la muerte del cardiomiocito. Estos resultados se podrían postular como un nuevo mecanismo que permitiría explicar la cardiotoxicidad de este antineoplásico / Doxorubicin is an effective chemotherapeutic drug widely used in the treatment of several types of cancer. However, its cardiotoxicity represents the mayor limiting factor. Cardiotoxicity may develop as either acute or chronic cardiomyopathy. In the last case, the patient developes dilated cardiomyopathy and eventually heart failure. Multiple mechanisms have been proposed in doxorubicin-induced cardiotoxicity, including reactive oxygen species (ROS) generation, sarcomere structure alterations, mitochondrial dysfunction, calcium overload and a set of other alterations in key intracellular processes. All of them lead to the loss of cardiomyocytes by apoptosis and/or necrosis. Autophagy has been proposed as alternative form of cell death. However, it is important to bear in mind the context in which it takes place and the magnitude and/or exposure time of the stimulus. Autophagy is an essential cell process. Basal autophagy degrades long half-life proteins, aged and dysfunctional organelles and intracellular materials allowing their reutilization. However, under unfavorable conditions such as starvation or lack of growth factors, this process increases its activity by providing substrates for the synthesis of novel proteins and ATP to restore cell homeostasis. Autophagy is a dynamic process involving the engulfment of cytoplasmic materials within double membrane vacuoles called autophagosomes. Then, they fused with lysosomes to degrade the sequestered material. Different signaling pathways regulate autophagy, being the PI3K/AKT/mTOR pathway one of the most important to inhibit this process. In the literature, it remains unclear the effect of doxorubicin on cardiomyocyte basal autophagy due to the different experimental models and conditions used in those works. Given the key role of basal autophagy on cell homeostasis, it is important to investigate if doxorubicin can alter this process and its relationship with cardiomyocyte death. To this end, cultured rat neonatal cardiomyocytes were exposed to doxorubicin 1 μM per 24 hours to investigate the type of cell death triggered by doxorubicin and subsequently to determine the effect on basal autophagy. The results showed that doxorubicin treatment for 24 h stimulated cardiomyocyte death by necrosis, as evidenced by increased LDH release, a drop in ATP content and by increased annexin V-FITC staining relative to control. Cardiomyocyte apoptosis was also observed, reaching a peak in the levels of cleaved caspase 3 after 6 h treatment with doxorubicin. To study the effect of doxorubicin on autophagy, LC3 and p62 protein levels by assessed by Western blot. The results showed that doxorubicin reduced the levels of both proteins after 24 hours of exposure respect to controls. However, we cannot conclude that autophagy is inhibited. To clarify this point we determined LC3 and p62 protein levels under conditions of autophagy flux, using bafilomycin A. The results showed autophagy flux was also inhibits by doxorubicin. These results suggest that doxorubicin inhibits cardiomyocyte basal autophagy. To investigate the relationship between the inhibitory effect of doxorubicin on autophagy and cardiomyocyte death, the percentage released LDH was evaluated using bafilomycin A, 3-methyladenine or a siRNA for Beclin1. The results showed that the inhibition of autophagy with bafilomycin A, 3-methyladenine or siRNA for beclin 1 in the presence of doxorubicin increased even more the percentage of dead cardiomyocytes. On the other hand, the use of the inductor of autophagy rapamicyn decreased cardiomyocyte death triggered by doxorubicin. These data suggest that basal autophagy is important for cardiomyocyte survival and its inhibition promotes cell death. Finally, we found that doxorubicin stimulated AKT and p70S6K phosphorylation and decreased beclin 1 protein levels, suggesting that doxorubicin also activates this signaling pathway to negatively regulate cardiomyocyte autophagy. In summary, the results showed that doxorubicin inhibits basal autophagy and contributes to cardiomyocyte death and represent a new mechanism to explain doxorubicin cardiotoxicity / Conicyt; Fondap
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Papel de Herp en la degradación de beclin-1 mediante el sistema ubiquitina-proteosoma

Gatica Mizala, Damián January 2012 (has links)
Magíster en bioquímica, área de especialización en bioquímica de proteínas y biotecnología / Memoria de título de bioquímico / La autofagia es un proceso fisiológico clave para la sobrevida celular frente a diferentes tipos de estrés. Este proceso degradativo consiste en el reclutamiento de proteínas, lípidos y organelos completos en vesículas de doble membrana para la posterior degradación lisosomal de su contenido. Una de las proteínas más importante en la regulación de la autofagia es Beclin-1/ATG6. En condiciones basales, Beclin-1 se encuentra unido a Bcl-2/Bcl-XL. La disociación de estas proteínas es indispensable para la activación de la autofagia. Tanto Beclin-1 como Bcl-2 son reguladas por modificaciones post-traduccionales que permiten su disociación. Dentro de estas modificaciones la poli-ubiquitinación en Lys63 de Beclin-1 promueve su disociación de Bcl-2 y la activación de la autofagia. Por otra parte, tanto la generación de estrés de retículo endoplasmático (RE) como la acumulación de agregados proteicos inducen autofagia. La respuesta a proteínas mal plegadas (UPR) restablece el normal funcionamiento del RE mediante distintas vías de señalización como la vía de degradación de proteínas del RE (ERAD), la cual elimina las proteínas mal plegadas dentro del RE al ser retrotranslocarlas hacia el citoplasma y poli-ubiquitinarlas para su degradación proteosomal. La acción del ERAD ocurre a través de un complejo formado por diferentes proteínas, entre ellas Herp y la ubiquitina ligasa Hrd-1/Synoviolina. El sistema ubiquitina-proteosoma modifica post-traduccionalmente proteínas, uniéndolas covalentemente a una pequeña proteína denominada ubiquitina. La unión de varias subunidades de ubiquitina unidas por su Lys48 es conocida como poli-ubiquitinación en Lys48 y está generalmente asociada a la degradación proteosomal de la proteína marcada. Por otra parte, otros tipos de cadenas de poli-ubiquitina unidas por su Lys63 tendrían funciones de señalización. Herp es una proteína integral de membrana asociada al RE, la cual aumenta significativamente sus niveles en respuesta al estrés del RE y activarse la vía UPR. Herp posee un dominio análogo a ubiquitina (ULD), el cual lo vincularía al ERAD. El dominio ULD de Herp regula positivamente la poli-ubiquitinación dependiente de Hrd-1 y de esta manera aumenta la degradación de sustratos específicos de esta enzima. Estudios recientes en nuestro laboratorio mostraron que Herp actúa como un regulador negativo de la autofagia y que los niveles de Beclin-1 aumentan significativamente en su ausencia. El objetivo de esta tesis fue establecer el mecanismo a través del cual Herp regula negativamente la autofagia. Con este fin se prepararon células HeLa “knock-down” (KD) para Herp mediante la expresión de un shRNA específico. También se utilizaron siRNA específicos para Herp con el fin de reducir los niveles de esta proteína en células HeLa “wild-type”. Los resultados obtenidos muestran que Herp regula positivamente la poli-ubiquitinación en Lys48 de Beclin-1. Ni la privación de glucosa ni la disminución de Hrd-1 mediante un siRNA específico produjeron diferencias en la poli-ubiquitinación de Beclin-1. La inhibición del proteosoma con MG132 indujo un aumento en la cantidad de Beclin-1 en células controles, mientras que las células Herp KD no presentaron diferencias con respecto al control, sugiriendo que la poli-ubiquitinación por Lys48 de Beclin-1 conduce a su degradación proteosomal. Sin embargo al activar la autofagia por privación de glucosa las células tratadas con el siRNA de Herp o siRNA de Herp y Hrd-1 en conjunto mostraron una tendencia al aumento en la autofagia, mientras que las células transfectadas con el siRNA de Hrd-1 mostraron una disminución de la activación de la autofagia. En conclusión los resultados solo comprueban parcialmente la hipótesis propuesta. Si bien se observó que Herp regula negativamente la autofagia mediante la poli-ubiquitinación en Lys48 de Beclin-1 y su consiguiente degradación proteosomal, la ubiquitin ligasa Hrd-1 no sería la encargada de la poli-ubiquitinación en Lys48 dependiente de Herp. / Autophagy is a key physiological process for cell survival under different types of stress. This process consists in the recruitment of various cytoplasmatic components such as proteins, lipids and organelles into double-membrane vesicles which fuse with lysosomes enabling the degradation of its content. One of the most important regulatory proteins in autophagy is Beclin-1/ATG6. In basal conditions, Beclin-1 interacts with its repressor protein Bcl-2/Bcl-XL. The dissociation of these two proteins is indispensable for autophagy initiation and development. Both Beclin-1 and Bcl-2 are subjected to different post-translational modifications, which regulate their dissociation. Among these modifications, the Lys63 poly-ubiquitination of Beclin-1 promotes dissociation from Bcl-2 and autophagy activation. The generation of endoplasmic reticulum (ER) stress and the subsequent accumulation of misfolded proteins is a well known autophagy activating signal. In order to maintain homeostasis to the ER during stress, the unfolded protein response (UPR) is activated. The UPR accomplishes this task by a series of signaling pathways such as ER-associated protein degradation (ERAD), which degrades misfolded proteins inside the ER by retro-translocation of them to the cytoplasm and poly-ubiquitination for proteosomal degradation. ERAD is controlled by a series of proteins in the ER such as Herp and the ubiquitin-ligase Hrd-1/Synoviolin. The ubiquitin-proteasome system modifies proteins by the attachment of the small protein ubiquitin. Attaching several subunits of ubiquitin to each other by their Lys48 is called Lys48 poly-ubiquitination and is normally recognized as a signal for proteasome degradation. In the other hand, Lys63 poly-ubiquitination of proteins is related to other signaling process. Herp is an integral ER protein, whose levels are significantly increased during ER stress and UPR activation. Herp contains an ubiquitin-like domain (ULD) which has been associated with ERAD. Herp ULD domain controls Hrd-1 dependant poly-ubiquitination, increasing the poly-ubiquitination and proteasomal degradation of specific substrates of Hrd-1. Our recent studies have shown that Herp is a novel negative regulator of autophagy and Beclin-1 levels are up-regulated in the absence of Herp. The aim of the present work was to establish how Herp negatively regulates autophagy. To this end, Herp knock-down (KD) HeLa cells were prepared by expressing a specific shRNA. Specific siRNA were also used to silence Herp expression in HeLa wild-type cells. Our results show Herp positively regulates Beclin-1 Lys48 poly-ubiquitination. Both glucose deprivation and Hrd-1 siRNA treatment did not have any effect in Beclin-1 poly-ubiquitination. Proteasome inhibition with MG132 induces Beclin-1 levels in control cells, while Herp KD cells do not show any differences. These data suggest that Beclin-1 lysine-48 poly-ubiquitination leads to its proteasome degradation. Glucose deprivation showed an increase in autophagy activation cells treated with a Herp siRNA or Hrd-1 and Herp siRNA treated cells. However, Hrd-1 siRNA treatment alone showed impaired autophagy activation. In conclusion, our results only prove the hypothesis partially. The results suggest Herp negatively regulates autophagy through Beclin-1 Lys48 poly-ubiquitination and consequent proteasomal degradation, but the ubiquitin ligase Hrd-1 would not be responsible Herp mediated Beclin-1 Lys48 poly-ubiquitination. / Fondap
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Mecanismos de degradación del receptor de ryanodina tipo 2 : participación de la autofagia mediada por cheperonas

Torrealba Cárdenas, Natalia Belén 12 1900 (has links)
Memoria para optar al título de Químico Farmacéutico / El receptor de ryanodina tipo 2 (RyR2) desempeña un papel crucial en el corazón ya que permite la salida de calcio desde el retículo sarcoplasmático para activar la contracción, por tanto la regulación de sus niveles es vital para el buen funcionamiento del cardiomiocito. El RyR2 cardiaco se degrada en patologías como la isquemia/reperfusión (I/R), por tanto el balance entre los diferentes sistemas de degradación de proteínas puede ser trascendental en su homeostasis. Para determinar si el lisosoma, a través de la autofagia mediada por chaperonas (AMC) participa en la degradación del RyR2 se utilizaron cultivos primarios de cardiomiocitos de ratas estimuladas con geldanamicina (GA). Esta droga es un clásico inductor de esta vía degradativa. En presencia de GA, el contenido del RyR2 disminuye 50% respecto al control. La prevención del aumento de especies reactivas del oxígeno (EROs) generadas por GA evitó la degradación del RyR2. Sin embargo, esta inhibición de EROs no impidió la activación de la AMC observados previamente en presencia de GA. Por otra parte, la presencia de GA aumentó la aparición de fragmentos del RyR2 en el citosol, lo cual no se observó al inhibir la generación de EROs. A diferencia de lo observado en el modelo de I/R, las calpaínas no estarían implicadas en la proteólisis del RyR2, dado que no se observó aumento en su activación en presencia de GA. Sin embargo, se determinó la participación de las presenilinas en la proteólisis del RyR2 durante el estímulo con GA. El conjunto de estos datos sugieren que el aumento de las EROs podrían mediar la oxidación de RyR2. Las presenilinas podrían estar implicadas en la proteólisis intramembrana que permitiría la salida de los fragmentos de RyR2 al citosol para su posterior degradación a través de la autofagia mediada por chaperonas. / Ryanodine receptor type 2 (RyR2) has a key role in the heart, releasing calcium from the sarcoplasmic reticulum to activate myocardial contraction. Therefore, RyR2 level and activity are required for the proper cardiomyocyte function and an adequate balance between its synthesis and degradation is important in calcium homeostasis. Our aim was to determine the involvement of chaperone-mediated autophagy (CMA) on RyR2 degradation. To test this, primary cultured cardiomyocytes were exposed to geldanamycin (GA) to induce CMA. Our results show that GA decreased in 50% RyR2 level as compared to control. The antioxidant n-acetyl cisteine also prevented RyR2 degradation but no increase in LAMP-2A levels were observed. ROS inhibition also induced a decrease in cytosolic fragments of RyR2. No increase in calpain activity was detected using α-spectrin as specific substrate. However, the role of presenilin on RyR2 degradation was evidenced using the specific inhibitor compound E. Taken together, these data suggest that ROS increase could mediate RyR2 oxidation and presenilins could be implicated in RyR2 intramembrane proteolysis which allowed the release of RyR2 fragments to the cytosol and to induce its degradation through CMA. / FONDAP; FONDECYT
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Regulación de la autofagia por el receptor del inositol trisfosfato (IP3R)

Criollo Céspedes, Alfredo January 2009 (has links)
Doctor en Bioquímica / La macroautofagia, comúnmente referida como “autofagia” es la principal vía de degradación de proteínas, organelos y material citoplasmático, permitiendo de este modo el reciclaje del material intracelular. Este proceso consiste en el englobamiento de fracciones citosólicas por una estructura multimembranar llamada “autofagosoma”, el cual posteriormente se fusiona con el lisosoma para formar el “autofagolisosoma”. Luego el material comprendido en el autofagolisosoma es degradado por enzimas hidrolíticas. Un estudio mostró que la inhibición de la enzima inositolmonofosfatasa (IMPasa) usando litio y L690.330, inducía una disminución de los niveles basales del IP3 y en consecuencia la generación de autofagia. Nuestros resultados confirmaron estos datos previos, demostrando que el pre tratamiento con mio-inositol revierte la autofagia inducida por litio y L-690.330. Además se demuestra que el pre tratamiento con mio-inositol también revertía la autofagia inducida por privación de nutrientes. IP3 es ligando de su receptor de IP3 (IP3R), el cual es el principal canal de Ca2+ a nivel del retículo endoplásmico. El principal objetivo de esta tesis es evaluar el rol del IP3R en la regulación de la autofagia. Los resultados mostraron que la disminución de los niveles proteicos del IP3R usando siRNA específicos, así como el tratamiento con antagonistas químicos del IP3R, tales como xestosponginas B y C, estimulaban significativamente el aumento en los niveles de autofagia. Además, xestospongina B, así como también la privación de nutrientes, indujo una pérdida en la interacción entre Bcl-2 y Beclin-1, los cuales interactúan en condiciones basales. El tratamiento con xestospongina B no perturbó los niveles de Ca2+, tanto en retículo endoplásmico como en el citosol, concluyendo que la autofagia inducida por xestospongina B es independiente de una fluctuación del Ca2+. Los experimentos de inmunoprecipitación mostraron que Beclin-1 (regulador clave en la inducción de la autofagia) interactúa tanto con IP3R así como con Bcl-2 en condiciones basales, y la interacción de este complejo es atenuado bajo condiciones de privación de nutrientes o por tratamiento con ABT737, el cual es un mimetizador de dominios BH3. Este resultado sugiere la presencia de un complejo proteico en la regulación de la autofagia. El papel del retículo endoplásmico en el desarrollo de la autofagia toma gran significancia debido al reclutamiento de proteínas clave (IP3R, Beclin-1 and Bcl-2). La relación entre autofagia y estrés de retículo no es clara y por lo tanto se evaluó el efecto de agentes inductores de estrés de retículo en la inducción de la autofagia. Los resultados mostraron que tunicamicina, tapsigargina y brefeldina-A (agentes inductores de estrés de retículo) activaron el UPR (respuesta a proteínas mal plegadas) e indujeron autofagia. La disminución de los niveles de proteínas claves en el desarrollo de la autofagia (Atg5, Atg10, Atg12, Vps34 y Beclin-1) usando específicos RNAs interferentes atenuaron la autofagia inducida por agentes inductores de estrés de retículo y xestospongina B. Además, la sobreexpresión de Bcl-2 y Bcl-XL con destinación a retículo endoplásmico atenuó la autofagia inducida por xestospongina B e inhibidores de la IMPasa. Esta tesis muestra novedosos resultados, los cuales dan cuenta de un complejo proteico IP3R/Beclin-1/Bcl-2 en la regulación de la autofagia. / Macroautophagy (herein referred to as “autophagy”) is the major catabolic pathway for entire organelles, long-lived/ aberrant proteins and superfluous portions of the cytosol. It consists of the stepwise engulfment of substrate elements into distinctive multimembraned “autophagosomes”, which after fusion with lysosomes form singlemembraned autophagolysosomes. Into the autophagolysosome, the engulfed material is degradated by lisosomal hidrolytic enzymes, leading the recyclage of intracellular material. A study has suggested that myo-inositol-1,4,5-trisphosphate (IP3) could regulate autophagy because inhibition of inositol monophosphatase (IMPasa) by lithium or L-690.330 stimulates autophagy through the depletion of IP3. Our results have confirmed that the reduction of intracellular IP3 levels by IMPasa inhibitors (lithium and L.690.330) stimulates autophagy, whereas the enhancement of IP3 levels by pre treatment whit mio-inositol inhibits the lithium and L.690.330 effect. Moreover we have demostred that autophagy induced by nutrient privation was also inhibited by treatment with mio-inositol, but the effect of nutrient privation in the intracellular IP3 basal levels was not evaluated. IP3 acts on the IP3 receptor (IP3R), an IP3‑activated Ca2+ channel of the endoplasmic reticulum membrane and consequently we wanted to evaluate de roll of IP3R in the regulation of autophagy. The results obtained in this thesis show that knockdown of the IP3 receptor (IP3R) with specifics small interfering RNAs and pharmacological IP3R antagonist (xestospongin B and C) are a strong stimulus for the induction of autophagy, in addition, xestospongin B (like nutrient starvation) induced loss in the interaction between Beclin-1 and Bcl-2. Moreover, the autophagy promoted by xestospongin B not produced alterations in the steady-state Ca2+ levels in the ER or in the cytosol, therefore the autophagy induced by xestospongin B was Ca2+-independent. Immunoprecipitation assays shown that Beclin- 1 (key protein in the regulation of autophagy) interacts with IP3R and Bcl-2 in basal conditions, and this interaction may be attenuated both by nutrient starvation or ABT737 treatment, which is a mimetic compound of BH3. These results suggest the presence of a protein complex in the regulation of autophagy. The treatment whit ER stressors such as tunicamycin, thapsigargin and brepheldine A induced Unfolded Protein Responses (UPR) and autophagy. The autophagy induced by these agents showed to be IRE1α dependent, but the inhibition of autophagy showed an increase in the cell death, indicating a pro survival function of the autophagy upon endoplasmic reticumum stress conditions. The autophagy induced by treatment with xestospongin B and ER stressors was inhibited by knockdown of Atg5, Atg10, Atg12, Vps34 and Beclin-1, which are keys proteins in the autophagic process. We have also evaluated the roll of Bcl-2 and Bcl-XL in the inhibition of autophgy, and the results showed that Autophagy triggered by IMPasa inhibitors and xestospongin B was inhibited by Bcl-2 and Bcl-XL over expression specifically targeted to ER but not Bcl-2 or Bcl-XL proteins targeted to mitocondria. Altogether, these results suggest that IP3R form a regulator complex with Bcl-2 and Beclin-1, which exerts a major role in the physiological control of autophagy
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Mecanismos envolvidos na indução de morte celular por desacetilnemorona em células de câncer colorretal / Mechanisms involved in the induction of cell death by desacetilnemorona in colorectal cancer cells

Araújo, Ana Jérsia January 2013 (has links)
ARAÚJO, Ana Jérsia. Mecanismos envolvidos na indução de morte celular por desacetilnemorona em células de câncer colorretal. 2013. 129 f. Tese (Doutorado em Farmacologia) – Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by denise santos (denise.santos@ufc.br) on 2016-03-22T16:35:15Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_aja.pdf: 5440301 bytes, checksum: e6364890039a36bd81719cb69ceef277 (MD5) / Approved for entry into archive by denise santos(denise.santos@ufc.br) on 2016-03-23T13:07:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_aja.pdf: 5440301 bytes, checksum: e6364890039a36bd81719cb69ceef277 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T13:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_aja.pdf: 5440301 bytes, checksum: e6364890039a36bd81719cb69ceef277 (MD5) Previous issue date: 2013 / The desacetylnemorone (HCRH) is an abietane diterpene with para-quinone ring in its structure, and then classified as a tanshinone that are often described by their broad spectrum of biological activities. The diterpene HCRH was isolated and identified for the first time in 1971 from roots of plants of the genus Salvia, however its biological activity has not been yet fully characterized. The aim of this study was to evaluate the anticancer potential of desacetylnemorone isolated from the roots of the plant Hyptis carvalhoi. The present study evaluated the cytotoxic potential of the diterpene HCRH in several tumor and normal cell lines using the MTT assay and its possible mechanism of action. After 72 hours of incubation, the tested compound showed IC50 values ranging from 3.91 to 32.01 µM in colon tumor (HCT-116) and leukemic (HL-60) cells, respectively. While for normal cells IC50 values ranged from 35.68 µM in V-79 to higher than 72 µM in 3T3-L1 and PBMC cells. In colon tumor cells (HCT-116), the diterpene showed antiproliferative potential of time-dependent manner, leading to increased number of cells in the G0/G1 phase of the cell cycle and a substantial decrease in DNA synthesis. These effects were accompanied by changes in the levels of cyclins and CDKs, in addition to the increase in the levels of proteins p21waf1/cip1 and p27kip1, independent of p53 activation. Among the initial events induced by diterpene HCRH are the generation of reactive oxygen species (ROS) and the induction of DNA damage with subsequent activation of death pathways. Thus, we can suggest that desacetylnemorone has potent antiproliferative activity associated with ROS generation leading to DNA damage, which prevents cell cycle progression and drive cells to the process of death by apoptosis and autophagy. / A desacetilnemorona (HCRH) é um diterpeno abietano com anel para-quinona em sua estrutura, sendo então classificada como tanshinona que são frequentemente descritas pelo seu amplo espectro de atividades biológicas. O diterpeno HCRH foi isolado e identificado pela primeira vez em 1971 a partir das raízes de plantas do gênero Salvia, no entanto sua atividade biológica ainda não havia sido descrita previamente. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial anticâncer da desacetilnemorona isolada das raízes da planta Hyptis carvalhoi. O presente estudo avaliou o potencial citotóxico do diterpeno HCRH em várias linhagens de células tumorais e normais pelo teste do MTT e seu possível mecanismo de ação. Após 72 horas de incubação, o composto testado apresentou valores de CI50 que variaram de 3,91 a 32,01 µM em células tumorais de cólon (HCT-116) e leucêmicas (HL-60), respectivamente. Enquanto que para células normais esses valores foram de 35,68 µM para a linhagem V-79 e maiores que 72 µM para linhagens 3T3-L1 e CMSP. Em células tumorais de cólon (HCT-116), o diterpeno mostrou potencial antiproliferativo de maneira tempo-dependente, induzindo aumento do número de células na fase G0/G1 do ciclo celular e uma diminuição expressiva da síntese de DNA. Esses efeitos foram acompanhados por alterações nos níveis de ciclinas e CDKs, além do aumento nos níveis das proteínas p21waf1/cip1 e p27kip1, independente da ativação de p53. Dentre os eventos iniciais induzidos pelo diterpeno HCRH estão a geração de espécies reativas de oxigênio (EROs) e a indução de dano ao DNA, com posterior ativação das vias de morte. Com isso podemos sugerir que a desacetilnemorona apresenta potente atividade antiproliferativa que provavelmente se inicia com a geração de EROs levando ao dano de DNA, o que impede a progressão do ciclo celular e encaminha as células aos processos de morte por apoptose e autofagia.
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Silenciamento de XIAP potencializa os efeitos da superexpressão de TP53 na redução da proliferação e aumento da morte celular em gliomas

Silva, Andrew Oliveira January 2012 (has links)
Gliomas malignos compreendem o subtipo mais comum e devastador de tumores primários do sistema nervoso central (SNC), sendo o Glioblastoma Multiforme (GBM) a forma mais agressiva e mortífera. Pacientes com este tipo de tumor apresentam um prognóstico de sobrevida que não ultrapassa os 18 meses, após o diagnóstico. Isso é decorrente do fato de que os GBMs possuem elevada resistência aos tratamentos de quimio e radioterapia, além de serem altamente infiltrativos e neurologicamente destrutivos. Um importante fator que contribui para essa resistência é a superexpressão da proteína XIAP (X-linked Inhibitor of Apoptosis), o mais potente inibidor de apoptose da família das IAPs. Este atua inibindo diretamente a ativação das Caspases 3, 7 e 9. P53 é considerada uma das mais potentes proteínas supressoras tumorais, uma vez que esta atua como reguladora central em diversas vias de sinalização de mecanismos celulares distintos, como a via de controle do ciclo celular, reparo ao DNA, apoptose, senescência, autofagia, entre outras. Isto justifica o fato de p53 estar frequentemente mutada, nos mais variados tipos de cânceres. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi estudar os efeitos resultantes da interação entre a superexpressão da proteína supressora tumoral p53 e o silenciamento da proteína anti-apoptótica XIAP na proliferação, na sobrevivência de GBMs. Quando p53 foi superexpressa (P+) na linhagem de glioma U87 silenciada para XIAP (Xi), através de RNAi, a taxa de proliferação celular reduziu significativamente em relação às células com as intervenções isoladas (U87Xi e U87wtP+) ou em relação ao controle selvagem U87wt, ao longo de dez dias. O ensaio de citotoxicidade LDH revelou um aumento na desestabilização da membrana citoplasmática nas células com a manipulação gênica combinada (U87XiP+) em relação os controles U87Xi e U87wtP+. O ensaio com AnexinaV/PI demonstrou uma elevação na marcação de células U87XiP+ com os dois marcadores, indicando uma maior indução de morte celular em relação aos controles. Além disso, como consequência da modulação combinada de p53 e XIAP, os níveis das proteínas pró-apoptóticas Bax e PUMA aumentaram tanto na linhagem U87wt, quanto na linhagem U87Xi, ao superexpressar p53. Além disso, os níveis de p21 e da proteína anti-apoptótica Bcl-xL foram reduzidos na linhagem U87Xi em relação ao controle U87wt. Outra constatação importante foi o aumento dos níveis de caspase-3 na linhagem U87Xi em relação ao controle U87wt e um aumento ainda maior nas células com a intervenção combinada (U87XiP+). Todos estes dados convergem para o fato de que a combinação do silenciamento de XIAP e superexpressão de p53 é mais efetiva na redução da proliferação e indução de morte na linhagem de glioma U87, do que as manipulações gênicas realizadas de forma isoladas, além de sugerir uma possível via de integração entre XIAP e p53, tendo como ponto de conexão o controle dos níveis citoplasmáticos da proteína p21 tanto por p53, quanto por XIAP, mostrando que a modulação combinada de proteínas da via apoptótica é capaz de potencializar os efeitos produzidos pelas intervenções de forma isoladas, representando uma nova e promissora estratégia no desenvolvimento de novas terapias para o tratamento de Gliomas.

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