A raiz pulverizada de Pfaffia paniculata e seu extrato butanólico apresentam propriedades antineoplásicas, quimiopreventivas e antiangiogênicas, onde muitos indícios conferem às saponinas triterpenóides presentes nestas raízes as propriedades antitumorais observadas. Sabe-se que saponinas de diversos tipos de plantas possuem capacidade de interferir diretamente no ciclo celular de células tumorais. Assim, considerando os efeitos inibitórios das raízes e extratos de P. paniculata sobre a proliferação celular, o objetivo deste trabalho foi compreender os mecanismos envolvidos na ação quimiopreventiva desta raiz, tanto na fase de iniciação da carcinogênese hepática, quanto sobre células tumorais já estabelecidas. Inicialmente, foram avaliados os efeitos de diferentes concentrações da raiz em pó de P. paniculata adicionada à ração em camundongos submetidos ao modelo de hepatocarcinogênese, pela análise da proliferação celular, indução da apoptose e a comunicação intercelular hepática. Seqüencialmente, foram avaliados os efeitos das frações purificadas do extrato butanólico destas raízes sobre linhagem de células de carcinoma hepatocelular humano. Neste experimento foram analisadas a influência do tratamento sobre a viabilidade celular, fases e proteínas do ciclo celular, proliferação e presença de morte celular. No modelo de hepatocarcinogênese o tratamento com a raiz reduziu a proliferação celular, aumentou a apoptose e desencadeou processo inflamatório crônico em intensidades dependentes da concentração testada e não afetou a comunicação intercelular. Estes resultados indicam que os efeitos quimiopreventivos da P. Paniculata são decorrentes do controle da proliferação celular e apoptose, e são diretamente influenciados pela concentração da raiz. No experimento in vitro o tratamento reduziu a concentração das células vivas sem aumentar a concentração de células mortas, diminuiu a porcentagem de células na fase G2 do ciclo celular, reduziu a expressão dos genes das proteínas ciclinas D1, E e CDK6 e aumentou a expressão de p27, e não induziu apoptose. Estes resultados mostraram que a redução na concentração de células observadas após o tratamento com a fração do extrato butanólico de P. paniculata não foi decorrente de indução de apoptose. O tratamento parou o ciclo celular das células tumorais HepG2 em G1, inibindo proteínas importantes para a progressão do ciclo e estimulando a expressão de p27 um conhecido gene inibidor de CDKs. Os efeitos antiproliferativos observados no experimento in vivo em camundongos, reproduziram-se in vitro em células tumorais humanas, o que pode indicar que as propriedades antineoplásicas anteriormente observadas não são espécie específica. Em linhas gerais, as raízes e/ou as frações do extrato butanólico obtido a partir das raízes de P. paniculata apresentam propriedades antineoplásicas por inibir a proliferação celular e induzir apoptose in vivo e por parar o ciclo celular in vitro. Estes resultados consagram as propriedades antineoplásicas de Pfaffia paniculata e motivam o desenvolvimento de mais estudos sobre as suas potencialidades. / The powdered roots of Pfaffia paniculata and their butanolic extract present antineoplastic, chemopreventive and antiangiogenic properties, and many evidences suggest that the triterpenoid saponins are the responsible for these properties. It is well known that saponins from several types of plants have the capacity to directly interfere on the tumor cell cycle. Therefore, considering the inhibitory effects of the roots and extracts of P. paniculata on cell proliferation, the aim of this study was to search for the mechanisms involved in the chemopreventive effects of this root, both in the initiation phase of the hepatocarcinogenesis and on tumor cell lineage. Initially, the effects of different concentrations of the powdered root of P. paniculata added to the mouse food were evaluated in mice submitted to hepatocarcinogenesis model. Cell proliferation, induction of apoptosis, and hepatic intercellular communication were evaluated. The effects of the purified fractions of the butanolic extract of these roots were then evaluated in human hepatocarcinoma cells. In this experiment, the influence of the treatment on cell viability, phases and proteins of cell cycle, cell proliferation and cell death were evaluated. In the hepatocarcinogenesis model, the treatment with the root decreased cell proliferation, increased apoptosis and induced a chronic inflammatory process dependent on the concentration tested, and did not affect cell communication. These results indicate that the chemopreventive effects of P. Paniculata are apparently dependent on the control of cell proliferation and apoptosis and are directly influenced by the concentration of the root. In the in vitro treatment, it has been observed a reduction in the concentration of live cells without increasing the concentration of dead cells, decreased the level of G2 phase cells, reduced the expression of proteins cyclins D1, E and CDK6, increased the expression of p27, and did not induce apoptosis. These results showed that the reduction in the concentration of cells after the treatment with the butanolic extract of P. paniculata was not due to induction of apoptosis. The treatment inhibited the progression of the cell cycle of HepG2 cells in phase G1, by the inhibition of the expression of proteins that are important to the progression of the cycle, and stimulating the expression of p27, a known inhibitor of CDKs. The antiproliferative effects observed in the in vivo experiments were repeated in the in vitro study with human tumor cells. This may indicate that the antineoplastic properties previously observed are not species-specific. In conclusion, the roots and/or butanolic extract obtained from P. paniculata present antineoplastic properties due to inhibition of cell proliferation and induction of apoptosis in vivo, and due to the cell cycle arrest in vitro. These results reinforce the antineoplastic properties of Pfaffia paniculata and motivate the development of more studies focusing on its antineoplastic potentials.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2017-03-07T18:02:42Z No. of bitstreams: 1 DIS_NAYARA_MARIA_BERNHARDT_LEVIN_COMPLETO.pdf: 2253906 bytes, checksum: 347d5947bf640845e7934a922c486c79 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-07T18:02:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_NAYARA_MARIA_BERNHARDT_LEVIN_COMPLETO.pdf: 2253906 bytes, checksum: 347d5947bf640845e7934a922c486c79 (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Cyclin-dependent kinases (CDKs) comprise an interesting biological system for development of docking protocols and scoring functions, due to the abundance of complexed structures for which binding affinity data is available. Here, we report application of an integrated computational approach to carry out docking against a data set composed of 176 structures of CDK in complex with inhibitors. To our knowledge, this is the largest data set of CDK crystallographic structures submitted to molecular docking simulation. Our results indicate that the proposed strategy for docking against CDKs generates poses with docking root-mean square deviation below 2.0 ? for most of the structures in the data set. In addition, we describe the development of scoring functions tailored to CDKs. Statistical analysis of pre-docking and re-docking results, using the proposed scoring functions for CDKs, indicates that these functions are able to predict affinity with better performance when compared with previously reported benchmarks for CDKs. / Quinases dependentes de ciclina (CDKs) s?o sistemas biol?gicos de interesse para o desenvolvimento de protocolos de docking e fun??es escore, devido ? abund?ncia de estruturas cristalogr?ficas complexadas para as quais h? disponibilidade de dados de afinidade de liga??o. Neste trabalho relatamos a aplica??o de uma abordagem computacional integrada para realizar o docking molecular em um conjunto de dados composto por 176 estruturas cristalogr?ficas de CDK em complexo com inibidores. De nosso conhecimento, este ? o maior conjunto de dados de estruturas cristalogr?ficas de CDKs utilizado para simula??o de docking molecular. Nossos resultados indicam que a estrat?gia proposta para docking de CDKs gera poses com desvio m?dio quadr?tico abaixo de 2,0 ? para a maioria das estruturas do conjunto de dados. Al?m disso, descrevemos o desenvolvimento das fun??es escore adaptados ?s CDKs. A an?lise estat?stica dos resultados de pr?-docking e re-docking, empregando as fun??es escore propostas para CDKs, indica que estas fun??es s?o capazes de prever afinidade com o melhor desempenho quando comparado com as fun??es previamente relatadas para CDKs.

Gastrópodes terrestres secretam muco pela superfície corporal, quando se locomovem, para proteção do corpo contra injúria mecânica, dessecação ou contato com substâncias nocivas. O muco de moluscos tem sido estudado como fonte de novos compostos naturais com diversas atividades biológicas, entre elas a capacidade de induzir proliferação celular. O presente trabalho propôs o estudo do muco produzido pelas lesmas terrestres Phyllocaulis boraceiensis como agente indutor de proliferação celular e síntese de colágeno em cultura de fibroblastos humanos normais, células endoteliais e no reparo de processos cicatriciais no modelo de ferida cirúrgica da derme de camundongos. Fibroblastos tratados com proteínas do muco de P. boraceiensis em concentrações menores que 0,012 <font face=\"Symbol\">mg/µl apresentaram aumento nas taxas de proliferação avaliadas pelo método colorimétrico do MTT e em citometria de fluxo CSFE, mostrando um efeito dose-dependente. Os resultados obtidos mostraram que fibroblastos humanos normais e células endoteliais tratados com 0,012 g/<font face=\"Symbol\">ml de proteínas do muco, aumentaram significativamente a produção e secreção de elementos da matriz extracelular, como as fibras de colágeno. Houve a redução da produção de radicais livres lipídicos poli-insaturados. O ensaio de cicatrização da derme lesionada de camundongos Balb-c tratados com proteínas do muco de P. boraceiensis na concentração de 0,012 <font face=\"Symbol\">mg/µl induziu o reparo da cicatrização com maior eficácia e em menor tempo quando comparado ao grupo controle e aos tratados com a concentração de 0,18 <font face=\"Symbol\">mg/µl. Esses resultados corroboram a premissa de que o muco de P. boraceiensis, assim como o de outros gastrópodes, apresenta propriedade proliferativa das células envolvidas nos processos de cicatrização. / Mucus of molluscs has been studied as a source of new natural compounds with diverse biological activities, as ability to induce cell proliferation. The aim of this study is the potential use of mucus produced by land slugs Phyllocaulis boraceiensis as a promoter of cell proliferation and collagen synthesis in human fibroblasts, endothelial cells and in repair processes of healing wound skin of mice. Fibroblasts treated with P. boraceiensis mucus at concentrations below 0.012 <font face=\"Symbol\">mg/µl have high rates of proliferation as evaluated by the MTT and CFSE flow cytometer assays, proliferative effect was dose-dependent. Fibroblasts and endothelial cells treated with 0.012 <font face=\"Symbol\">mlowg/µl mucus induced a significant increase in production and secretion of extracellular matrix such as collagen fibers. There was a reduction in polyunsaturated lipid production. Healing assay of lesions in mice treated with mucus at 0.012 <font face=\"Symbol\">mg/µl induce repair of the scar more effectively and in less time when compared to the control group and those treated 0.18 <font face=\"Symbol\">mg/µl. These findings support the premise that the P. boraceiensis mucus demonstrates proliferative properties in cells involved in the healing process.

FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2) é o membro fundador de uma grande família de fatores de crescimento protéicos. Sua atividade se dá através da ligação e ativação de receptores específicos de membrana (FGFRs) com atividade de tirosina quinase. No organismo adulto, a sinalização de FGF2 está envolvida na indução de processos de sobrevivência, proliferação e diferenciação celular; além de cicatrização e angiogênese. Por atuar como um clássico fator de crescimento, a atividade de FGF2 está freqüentemente implicada em mecanismos pró-tumorais. Entretanto, alguns grupos, incluindo o nosso, têm reportado que FGF2 também pode apresentar efeitos antiproliferativos a até citotóxicos seletivamente em células malignas. Em 2008, publicamos um compreensivo relato mostrando que FGF2 bloqueia irreversivelmente a proliferação de linhagens murinas malignas dependentes de Ras. Alterações que levem a atividade aumentada de proteínas Ras estão presentes em diversos cânceres humanos e, freqüentemente, resultando em problemas no tratamento e prognóstico ruim. No presente trabalho, utilizamos principalmente a linhagem murina maligna dependente de Ras Y1 D1G, que apresenta um controle estrito de quiescência/proliferação em função da presença de soro; e é por isso mesmo um bom modelo para a análise dos efeitos de FGF2 sobre o ciclo celular. Análises por citometria de fluxo mostraram que, nessas células, apesar de disparar a transição G0&#8594;G1&#8594;S, FGF2 provoca um atraso na fase S seguido de um bloqueio do ciclo em G2. Embora bloqueie a progressão no ciclo (proliferação), FGF2 induz em Y1 D1G o crescimento celular em termos de massa e volume. Assim, nessas células FGF2 \"desconecta\" crescimento celular de proliferação. Esse desarranjo do ciclo celular provocado por FGF2 nas células Y1 D1G tem como resultado a instabilidade genotípica e morte celular; evidenciada pela perda da integridade de membrana plasmática e altas taxas de fragmentação de DNA observadas após o estímulo por esse fator. Esse efeito tóxico de FGF2 depende da atividade da proteína Src; porque a inibição química dessa proteína apresentou proteção total frente aos efeitos tóxicos de FGF2. Análises por espectrometria de massas mostraram que FGF2 induz aumento dos níveis de proteínas relacionadas à síntese protéica, e também de proteínas relacionadas ao estresse proteotóxico. Sabe-se que células malignas lidam com níveis basais altos de diferentes tipos de estresse; incluindo o estresse proteotóxico. Esse quadro mostra que o efeito tóxico disparado por FGF2 em Y1 D1G está relacionado a um acumulo de proteínas/célula, perda da homeostase de proteínas e estresse proteotóxico. Corrobora essas proposições o fato de que a inibição química de Src, que protege totalmente as células do efeito tóxico de FGF2, impede completamente o acúmulo de proteínas/célula. Além disso, em células Y1 D1G resistentes ao efeito tóxico de FGF2, e que inclusive dependem deste para proliferar em cultura, a atividade de FGF2 tem efeito oposto; ou seja, provoca diminuição dos níveis estacionários de proteínas/célula. Juntos, esses resultados demonstram que FGF2 é capaz de atacar uma vulnerabilidade de células malignas dependentes de Ras; e no caso estudado, essa vulnerabilidade decorre do desequilíbrio na homeostase de proteínas. / FGF2 is the first member of a large family of peptide growth factors. It binds and activates specific membrane receptors (FGFRs) belonging to a family of tyrosine kinase receptors (RTK). In adult organisms, FGF2 signaling is involved in the induction of cell surveillance, proliferation and differentiation; and also wound healing and angiogenesis. FGF2 is a bona fide growth factor and, as such, it is often implicated in pro-tumor mechanisms. However, several groups, including ours, have reported that FGF2 can also display antiproliferative and even cytotoxic effects selectively in malignant cells. In 2008, we fully reported that FGF2 irreversibly blocks the proliferation of Ras-driven mouse malignant lineages. Alterations leading to Ras proteins overactivity are present in many human cancers frequently with bad prognosis. In the present work, we used mainly the Ras-driven mouse malignant lineage Y1 D1G that shows a strict control of quiescence/proliferation by serum factors, making it a great model to analyze the FGF2 effects upon cell cycle control. Flow cytometry analyses showed that in these cells, in spite of triggering G0&#8594;G1&#8594;S transition, FGF2 causes a delay on S phase followed by cell cycle arrest in G2. Despite blocking cell division, FGF2 induces cell growth in terms of mass and volume. Therefore, in these cells FGF2 \"disconnects\" cell growth from proliferation. This malfunction of cell cycle control caused by FGF2 on Y1 D1G cells leads to genotypic instability and cell death, highlighted by loss of plasma membrane integrity and high rates of DNA fragmentation. This FGF2 toxic effect depends on the activity of Src protein, because Src chemical inhibition completely protects cells from the FGF2 toxic effects. Mass spec analyses showed that FGF2 increases the levels of proteins involved in the protein synthesis machinery, and also of proteins active in proteostasis, indicating proteotoxic stress. It is known that malignant cells deal with high basal levels of different stresses, including the proteotoxic stress. This picture shows that the toxic effects triggered by FGF2 in Y1 D1G involve accumulation of proteins/cell, loss of protein homeostasis and proteotoxic stress. Corroborating these propositions, chemical inhibition of Src, which completely protects the cells from FGF2 toxic effects, totally abrogates the accumulation of proteins/cell. Moreover, in FGF2-resistant Y1 D1G cells, which depend on this factor for proliferation, FGF2 shows the opposite effect, causing decrease in steady state levels of protein/cell. Altogether, these results show that FGF2 causes a severe proteostasis imbalance in these Ras-driven mouse malignant cells.

El cicle cel•lular consta d’una sèrie de fases que donen lloc a dues cèl•lules filles genèticament idèntiques. Les diferents fases del cicle cel•lular (G1, S, G2, la mitosi i la citocinesi) són regulades per diferents complexes CDKs/ciclines. Aquests complexes estan formats per una subunitat catalítica, CDK i una subunitat reguladora, la ciclina. Els complexes CDK4-6/ciclina D regulen la transició G1/S, els complexes CDK2/ciclina A-E regulen la fase S i els complexes CDK1/ciclina A-B regulen la fase M. En aquesta tesi s’ha estudiat la regulació d’una d’aquestes ciclines, la ciclina A. Aquesta proteïna realitza funcions durant la fase S i la fase G2/M del cicle cel•lular, com per exemple, la seva implicació en l’inici i progressió de la replicació del DNA, evitar la re-replicació, regular la formació dels centrosomes, la condensació dels cromosomes i el trencament de l’embolcall nuclear. També, però s’han descrit funcions independents de CDKs, com per exemple la regulació de la invasió cel•lular a través de la via de senyalització de RhoA. La inhibició de la ciclina A provoca un retard en la metafase i anafase, causant un retard en la separació de les cromàtides germanes. En canvi, la sobreexpressió de la ciclina A provoca un avançament en la fase S. De la mateixa manera, s’han trobat nivells elevats de la ciclina A en certs tumors de mama, colon, pròstata,… A més, l’obtenció de ratolins knockout de ciclina A causa letalitat embrionària. En resum l’alteració de l’expressió de la ciclina A causa un desajustament durant el cicle cel•lular. Així doncs, els mecanismes que controlen la regulació de la ciclina A són importants pell bon funcionament de la proteïna a cada fase del cicle cel•lular. La ciclina A es degrada durant la prometafase. La causa de la seva degradació és l’acetilació per l’acetilasa P/CAF a quatre residus de lisina, els quals causen la seva ubiquitinització i posterior degradació per la via del proteasoma. El balanç acetilació/deacetilació està controlat per l’acció oposada d’acetilases i deacetilases. L’actual treball ha demostrat que la ciclina A interacciona amb la HDAC3, un proteïna que pertany a la classe I de la família de les HDACs clàssiques. Hem comprovat la interacció directa de la ciclina A i la HDAC3 a través del domini N-terminal de la ciclina A, el qual és important per a la degradació de la ciclina A. A més, aquestes proteïnes interaccionen durant les fases G1/S i G2/M. La sobreexpressió de la HDAC3 causa una disminució de l’acetilació de la ciclina A, així com la deleció de la HDAC3, provoca un increment en el seu estat d’acetilació, i per tant, una disminució de la vida mitra de la ciclina A. Finalment, hem comprovat que la HDAC3, a la vegada, també es degrada durant la mitosi, i estudis inicials en indiquen que possiblement la fosforilació de la HDAC3 regularia la seva estabilitat.

A manutenção da estabilidade do material hereditário das células requer fidelidade na replicação do DNA, precisão na segregação dos cromossomos e a capacidade de evitar mutações herdáveis, causadas por injúrias espontâneas e induzidas no genoma. Para enfrentar estes desafios, as células possuem processos evolutivamente conservados, incluindo reparação do DNA e mecanismos de checkpoint. Falhas no cumprimento destes mecanismos podem resultar em morte celular, no acúmulo de mutações herdáveis e na indução de instabilidade genômica, a qual é uma característica predominante de células tumorais. Em Saccharomyces cerevisiae, a visão mais recente dos estágios iniciais da resposta de checkpoint indica que dois complexos de proteínas, Mec1-Ddc2 e Rad17- Mec3-Ddc1, são recrutados à região de lesão no DNA. Rad17p, Mec3p, e Ddc1p (os homólogos humanos são Rad1, Hus1, e Rad9, respectivamente) formam um complexo heterotrimérico estruturalmente relacionado ao antígeno nuclear de proliferação celular (PCNA), o fator de processividade das DNA polimerases δ e ε. Recentemente, identificamos um alelo mutante de MEC3 – pso9-1 – o qual é fortemente sensível a vários agentes indutores de danos no DNA e apresenta baixa mutabilidade induzida. Para prosseguir nas investigações dos efeitos da proteína mutante Pso9-1, a seqüência completa do alelo mutante foi determinada. A comparação das seqüências obtidas com a seqüência tipo-selvagem depositada nos bancos de dados revelou a deleção de um único nucleotídeo, na posição 802 (802delA), a qual leva a uma forma truncada de Pso9p. O alelo mutante pso9-1[802delA] codifica, um polipeptídeo de 276 aminoácidos, no qual os últimos nove aminoácidos estão fora da fase leitura apropriada e seu domínio carboxi-terminal, drasticamente diminuído. Esta mutação afetou as propriedades de ligação de Pso9-1p, impedindo as interações com seus parceiros de complexo Rad17p e Ddc1p. Ensaios adicionais de interação empregando construções de mec3 que não continham os últimos 25 e 75 aminoácidos do domínio carboxiterminal também não foram capazes de manter interações estáveis. Além disso, a linhagem mutante pso9-1 perdeu a capacidade de detectar danos no DNA, uma vez que dava continuidade no ciclo-celular, após tratamento com 8-metoxipsoraleno fotoativado. Uma vez analisada a reposta a danos no DNA de mutantes deficientes no componente de PCNA-like, Pso9p/Mec3p, em combinação à inativação de subunidades de DNA polimerases replicativas (Pols α, δ and ε), foi encontrada uma interação aditiva entre PSO9/MEC3 e POL32, o qual codifica a terceira subunidade da DNA polimerase δ. A hipersensibilidade de pol32Δ a 8-MOP fotoativado, revelada por estas análises genéticas, sugeriu fortemente a participação ainda não descrita de uma polimerase replicativa na reparação de pontes intercadeias. Esta hipótese foi confirmada, já que o mutante pol32Δ também se mostrou extremamente deficiente em ligar extremidades de DNA não-coesivas, particularmente em casos de extremidades protuberantes 5’, sugerindo um papel para a DNA polimerase δ em recombinação não-homóloga (NHEJ). A coleção de dados apresentada neste trabalho reafirma a importância de proteínas como Pso9p/Mec3p que iniciam a sinalização de anormalidades no DNA. Além disso, amplia a rede de proteínas que responde a danos do tipo pontes intercadeias, mostrando que uma proteína em particular, como visto para Pol32p, pode ter tarefas adicionais como mecanismo de segurança, a fim de garantir a estabilidade genômica. / Maintenance of stability of hereditary material of cells requires fidelity in DNA replication, precision in chromosome segregation, and the ability to avoid heritable mutations caused by spontaneous and induced genomic insults. To cope with these challenges cells have evolved evolutionarily conserved processes, including DNA repair and checkpoint mechanisms. Failure to enforce these mechanisms can result in cell death or in accumulation of heritable mutations and the induction of genome instability, which is a predominant characteristic of cancer cells. In Saccharomyces cerevisiae, it is the current understanding of the initial stages of the checkpoint response that two protein complexes, Mec1-Ddc2 and Rad17-Mec3- Ddc1, are recruited to sites near a DNA lesion. Rad17p, Mec3p, and Ddc1p (the human homologues are Rad1, Hus1, and Rad9, respectively) form a heterotrimeric complex structurally related to the proliferating cell nuclear antigen (PCNA), the processivity factor of DNA polymerases δ and ε. We have recently identified a yeast mutant allele of MEC3 – pso9-1 – which is strongly sensitive to DNA damaging agents and confers low induced mutability. To further investigate the effects of the Pso9-1 mutant protein, the complete sequence of the mutant allele was determined. The comparison of obtained sequences with the databank-deposited wild-type MEC3 sequence revealed a single deletion of nucleotide position 802 (802delA) that leads to a truncated Pso9p. The 802delA frameshift mutant allele thus encodes a 276 amino acid polypeptide in which the last nine amino acids are out of proper reading frame and that has its carboxyl terminus dramatically shortened. This mutation affected the binding properties of Pso9-1p, abolishing its interactions with both Rad17p and Ddc1p. Further interaction assays employing mec3 constructions lacking the last 25 and 75 amino acid carboxyl termini were also not able to maintain stable interactions. Moreover, the pso9-1 mutant strain could no longer sense DNA damage since it continued in the cell cycle after photoactivated 8-methoxypsoralen treatment. When analyzing the response to DNA damage of yeast mutants lacking the yeast PCNA-like component Pso9p/Mec3p in combination with defective subunits of three replicative DNA polymerases (Pols α, δ and ε), we found an additive interaction between PSO9/MEC3 and POL32, which codifies the third subunit of DNA polymerase δ. The hypersensitivity of pol32Δ to photoactivated 8-MOP revealed by these genetic analyses strongly suggested the hitherto unknown participation of a replicative polymerase in the repair of interstrand cross-links. This assumption was confirmed since we also found the pol32Δ mutant extremely deficient in joining non-cohesive DNA ends, particularly in cases of mismatched 5’ overhangs, suggesting a role for DNA polymerase δ in non-homologous end-joining (NHEJ). The collection of data presented in this work reasserts the relevance of sensor proteins as Pso9p/Mec3p in initiating the signaling of structural abnormalities in DNA. Moreover, it amplifies the network of interstrand cross-links responsive proteins, showing that a particular protein, as seen for Pol32p, may have additional tasks as a safety mechanism in ensuring genomic stability.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-01-21T12:31:26Z No. of bitstreams: 1 2015_GabrielAlvaresBorges.pdf: 2129782 bytes, checksum: f55a7d0acbab0d72aa21749cdfad222d (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2016-04-06T14:38:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_GabrielAlvaresBorges.pdf: 2129782 bytes, checksum: f55a7d0acbab0d72aa21749cdfad222d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-06T14:38:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_GabrielAlvaresBorges.pdf: 2129782 bytes, checksum: f55a7d0acbab0d72aa21749cdfad222d (MD5) / A via PI3K/AKT/mTOR apresenta-se superativada nos carcinomas escamosos de cabeça e pescoço (HNSCC). O estudo de substâncias que tenham por alvo as proteínas efetoras dessa via é de fundamental importância para o desenvolvimento de terapias para o câncer que sejam mais efetivas, mais específicas e menos deletérias aos pacientes. Com essa justificativa, objetivou-se com esse trabalho a avaliação dos efeitos biológicos dos inibidores de mTOR em linhagens celulares de HNSCC. O tratamento das linhagens SCC-9 (carcinoma de língua), FaDu (carcinoma de hipofaringe) e HaCaT (queratinócitos) com everolimus e temsirolimus, inibidores rapanálogos, e ainda com curcumina, resveratrol e EGCG, inibidores derivados da dieta, em diversas concentrações, possibilitou o estabelecimento de uma curva dose-resposta para cada substância em cada linhagem. A partir das curvas, foram calculados valores de IC50, com os quais os experimentos subsequentes foram realizados. O índice de seletividade tumoral foi calculado, e a curcumina e o everolimus mostraram-se seletivos para as linhagens SCC-9 e FaDu em relação à célula HaCaT. Em associação à radioterapia, os inibidores demonstraram efeito sinérgico significativo na linhagem FaDu (p<0,05), o que não foi observado na célula HaCaT, indicando também seletividade para a linhagem neoplásica. O everolimus causou inibição da migração celular das linhagens FaDu e HaCat a partir de 24h (p<0,05). O everolimus ainda induziu apoptose na célula SCC-9 (p<0,05) e interrompeu o ciclo celular das linhagens SCC-9 e FaDu na fase S (p<0,05). Um perfil de morte celular incerto de apoptose tardia ou necrose foi observado nas células SCC-9 e FaDu tratadas com temsirolimus (p<0,05). A curcumina causou interrupção do ciclo celular na fase G2/M nas linhagens SCC-9 e FaDu (p<0,05). Observou-se ainda a inibição da expressão da proteína p-mTOR pelo teste de western blot na linhagem FaDu tratada com curcumina. Tais resultados instigam novos estudos que aprofundem o conhecimento sobre a ação e mecanismos dos inibidores de mTOR, viabilizando sua aplicação clínica. / The PI3K/AKT/mTOR signalling pathway is overactivated in head and neck cancers, and the study of substances which target effector proteins of this pathway is important for the development of therapeutic options that are more effective and specific and less deleterious to the patient. With such justification, this study had as objective evaluating the effects of mTOR inhibitors in head and neck cancer cell lines. By treating SCC-9 (tongue carcinoma), FaDu (hypopharynx carcinoma) and HaCaT (oral keratinocytes) cell lines with Everolimus and Temsirolimus, both rapalogs, and Curcumin, Resveratrol and EGCG, diet-derived inhibitors, in different concentrations, it was possible to establish dose-response curves for each substance with each cell line. IC50 values were obtained and used for subsequent experiments. A tumour selectivity index was calculated, and curcumin and everolimus were found to be selective to SCC-9 and FaDu cell lines. When combined with radiotherapy, all inhibitors demonstrated a significant synergic effect on FaDu cell line (p<0.05), which was not observed on HaCaT and indicates the combination as selective to neoplastic cells. Everolimus cause cell migration inhibition in FaDu and HaCat from 24h of treatment on (p<0.05), resulted in apoptosis in SCC-9 (p<0.05) and arrested cell cycle in S-Phase in SCC-9 and FaDu cells (p<0.05). A doubtful cell death profile of late apoptosis or necrosis was observed in SCC-9 and FaDu cells treated with temsirolimus (p<0.05). Curcumin caused a cell cycle arrest in G2/M in both SCC-9 and FaDu cells (p<0.05) and inhibited p-mTOR expression, as observed in the western blot assay performed with FaDu cells. Such results instigate new studies that help construct the knowledge on the action and mechanisms of the mTOR inhibitors and make their clinical application feasible and more comprehensive.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T18:42:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290080.pdf: 5606807 bytes, checksum: afc25d9417669f8ac0daf93e24bec9ca (MD5) / As chalconas (1,3-diaril-2-propen-1-onas), formam o núcleo de uma ampla variedade de compostos biológicos obtidos de vegetais, que têm espontado como potenciais agentes antitumorais. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo principal avaliar os efeitos antineoplásicos in vitro e in vivo do composto Chalcona N9, obtido sinteticamente. A Chalcona N9 demonstrou ser citotóxica nas linhagens celulares de carcinoma de pulmão humano A549, melanoma de camundongos B16-F10, glioma de rato C6, carcinoma de próstata humano DU 145, carcinoma de mama humano MCF-7 e glioblastoma humano U-87 MG e com citotoxicidade menor sobre a linhagem imortalizada de fibroblastos L929. Nos ensaios de citometria de fluxo para avaliação do ciclo celular foi demonstrado que a Chalcona N9 induziu o acúmulo de células U-87 MG na transição das fases G1-S. Ensaios por Western blotting demonstraram que a Chalcona N9 foi capaz de interferir na expressão de proteínas que participam do ciclo celular, reduzindo a expressão das ciclinas A, D1 e E, e quinases dependentes de ciclina CDK 2 e 6 nas células de glioma humano U-87 MG. Os ensaios de incorporação de Anexina V-FITC demonstraram que as duas concentrações utilizadas da Chalcona N9 induziram a morte por apoptose nas células U-87 MG ao final de 24 horas, e aumento no número de células apoptóticas ao final de 48 horas de tratamento com a Chalcona N9. A morte por apoptose foi também confirmada pelo ensaio de TUNEL. Através da utilização da sonda fluorescente JC-1, foi possível verificar que a Chalcona N9 alterou o potencial de membrana mitocondrial, num período de 2 até 24 horas, sugerindo um efeito sustentado sobre a permeabilidade mitocondrial. Alterações morfológicas da U-87 MG, como células arredondadas e fragmentação no núcleo, puderam ser visualizadas quando observadas por microscopia de fluorescência após o período de 24 horas de incubação com a Chalcona N9 na maior concentração utilizada. O tratamento com a Chalcona N9 reduziu significativamente o número de colônias das células U-87 MG, após 24 horas de incubação. O número de clones das células de glioblastoma multiforme após 48 horas de tratamento, foi significativamente reduzido, comparado com os clones das células do grupo controle. Nos modelos de tumor ascítico de Ehrlich em camundongos BALB/c, modelo de melanoma B16-F10 em camundongos C57Bl/6 e glioblastoma multiforme humano em camundongos nude, inoculados com as células U-87 MG, a Chalcona N9 foi capaz de reduzir a progressão tumoral. Em resumo, podemos concluir que a Chalcona N9 promove um atraso no ciclo celular, especialmente na fase de transição G1/S, além de promover o desencadeamento do processo apoptótico. O tratamento com a Chalcona N9 também altera o potencial de membrana mitocondrial e diminui o potencial proliferativo das células U-87 MG. Nossos resultados sugerem que a Chalcona N9 apresenta potencial atividade antitumoral sugerindo potenciais perspectivas com este composto em terapias contra o câncer. / The chalcones (1,3-diaryl-2-propen-1-ones), a group of aromatic enones, form the core of a wide variety of organic compounds obtained from plants, and in the past 15 years those compounds have emerged as potential antitumor agents. This study aimed at evaluating the in vitro and in vivo antineoplastic effects of the compound Chalcone N9, which was synthetically obtained. The Chalcone N9 was shown to be cytotoxic in cell lines of human lung carcinoma A549, mouse melanoma B16-F10, rat glioma C6, human prostate carcinoma DU 145, human breast carcinoma MCF-7 and human glioblastoma U-87 MG and with lower cytotoxicity in immortalized fibroblast line L929. In tests of flow cytometry used to assess the cell cycle of U-87 MG cells, it was demonstrated that Chalcone N9 induced accumulation of cells in transition from G1-S phase. Western blotting assays showed that Chalcone N9 was able to influence the expression of proteins involved in the cell cycle, reducing the expression of cyclins A, D1 and E and the cyclin dependent kinases CDK 2 and 6. The annexin V-Fitc assay, which detects the incorporation of annexin, demonstrated that both concentrations of Chalcone N9 induced apoptosis in U-87 MG cell after 24 hours and increased the number of apoptotic cells after 48 hours of incubation with Chalcone N9. Death by apoptosis was also confirmed by TUNEL assay. By using the fluorescent probe JC-1, we observed that halcone N9 altered the mitochondrial membrane potential in a period of 2 to 24 hours, suggesting a sustained effect on mitochondrial permeability. Morphological changes of U-87 MG as round cells and fragmentation in the nucleus could be visualized when observed by fluorescence microscopy after 24 hours incubation with Chalcone N9 at the highest concentration used. Treatment with Chalcone N9 significantly reduced the number of colonies of cells U-87 MG, 24 hours after incubation. The number of clones of cells of glioblastoma multiforme after 48 hours of treatment was significantly reduced compared with clones of cells of the control group. In the models of Ehrlich ascites tumor in BALB/c mice, melanoma B16-F10 in C57BL/6 mice and human glioblastoma multiforme in nude mice inoculated with U-87 MG cells, Chalcone N9 was able to reduce tumor progression. In summary, we conclude that the Chalcone N9 promotes a delay in cell cycle, especially during the transition G1 / S, besides promoting the activation of the apoptotic process. Treatment with Chalcone N9 also changes the mitochondrial membrane potential and decreases the proliferative potential of U-87 MG cells. Our results suggest that Chalcone N9 has a potential antitumor activity suggesting potential prospects with this compound in cancer therapies.

A manutenção da estabilidade do material hereditário das células requer fidelidade na replicação do DNA, precisão na segregação dos cromossomos e a capacidade de evitar mutações herdáveis, causadas por injúrias espontâneas e induzidas no genoma. Para enfrentar estes desafios, as células possuem processos evolutivamente conservados, incluindo reparação do DNA e mecanismos de checkpoint. Falhas no cumprimento destes mecanismos podem resultar em morte celular, no acúmulo de mutações herdáveis e na indução de instabilidade genômica, a qual é uma característica predominante de células tumorais. Em Saccharomyces cerevisiae, a visão mais recente dos estágios iniciais da resposta de checkpoint indica que dois complexos de proteínas, Mec1-Ddc2 e Rad17- Mec3-Ddc1, são recrutados à região de lesão no DNA. Rad17p, Mec3p, e Ddc1p (os homólogos humanos são Rad1, Hus1, e Rad9, respectivamente) formam um complexo heterotrimérico estruturalmente relacionado ao antígeno nuclear de proliferação celular (PCNA), o fator de processividade das DNA polimerases δ e ε. Recentemente, identificamos um alelo mutante de MEC3 – pso9-1 – o qual é fortemente sensível a vários agentes indutores de danos no DNA e apresenta baixa mutabilidade induzida. Para prosseguir nas investigações dos efeitos da proteína mutante Pso9-1, a seqüência completa do alelo mutante foi determinada. A comparação das seqüências obtidas com a seqüência tipo-selvagem depositada nos bancos de dados revelou a deleção de um único nucleotídeo, na posição 802 (802delA), a qual leva a uma forma truncada de Pso9p. O alelo mutante pso9-1[802delA] codifica, um polipeptídeo de 276 aminoácidos, no qual os últimos nove aminoácidos estão fora da fase leitura apropriada e seu domínio carboxi-terminal, drasticamente diminuído. Esta mutação afetou as propriedades de ligação de Pso9-1p, impedindo as interações com seus parceiros de complexo Rad17p e Ddc1p. Ensaios adicionais de interação empregando construções de mec3 que não continham os últimos 25 e 75 aminoácidos do domínio carboxiterminal também não foram capazes de manter interações estáveis. Além disso, a linhagem mutante pso9-1 perdeu a capacidade de detectar danos no DNA, uma vez que dava continuidade no ciclo-celular, após tratamento com 8-metoxipsoraleno fotoativado. Uma vez analisada a reposta a danos no DNA de mutantes deficientes no componente de PCNA-like, Pso9p/Mec3p, em combinação à inativação de subunidades de DNA polimerases replicativas (Pols α, δ and ε), foi encontrada uma interação aditiva entre PSO9/MEC3 e POL32, o qual codifica a terceira subunidade da DNA polimerase δ. A hipersensibilidade de pol32Δ a 8-MOP fotoativado, revelada por estas análises genéticas, sugeriu fortemente a participação ainda não descrita de uma polimerase replicativa na reparação de pontes intercadeias. Esta hipótese foi confirmada, já que o mutante pol32Δ também se mostrou extremamente deficiente em ligar extremidades de DNA não-coesivas, particularmente em casos de extremidades protuberantes 5’, sugerindo um papel para a DNA polimerase δ em recombinação não-homóloga (NHEJ). A coleção de dados apresentada neste trabalho reafirma a importância de proteínas como Pso9p/Mec3p que iniciam a sinalização de anormalidades no DNA. Além disso, amplia a rede de proteínas que responde a danos do tipo pontes intercadeias, mostrando que uma proteína em particular, como visto para Pol32p, pode ter tarefas adicionais como mecanismo de segurança, a fim de garantir a estabilidade genômica. / Maintenance of stability of hereditary material of cells requires fidelity in DNA replication, precision in chromosome segregation, and the ability to avoid heritable mutations caused by spontaneous and induced genomic insults. To cope with these challenges cells have evolved evolutionarily conserved processes, including DNA repair and checkpoint mechanisms. Failure to enforce these mechanisms can result in cell death or in accumulation of heritable mutations and the induction of genome instability, which is a predominant characteristic of cancer cells. In Saccharomyces cerevisiae, it is the current understanding of the initial stages of the checkpoint response that two protein complexes, Mec1-Ddc2 and Rad17-Mec3- Ddc1, are recruited to sites near a DNA lesion. Rad17p, Mec3p, and Ddc1p (the human homologues are Rad1, Hus1, and Rad9, respectively) form a heterotrimeric complex structurally related to the proliferating cell nuclear antigen (PCNA), the processivity factor of DNA polymerases δ and ε. We have recently identified a yeast mutant allele of MEC3 – pso9-1 – which is strongly sensitive to DNA damaging agents and confers low induced mutability. To further investigate the effects of the Pso9-1 mutant protein, the complete sequence of the mutant allele was determined. The comparison of obtained sequences with the databank-deposited wild-type MEC3 sequence revealed a single deletion of nucleotide position 802 (802delA) that leads to a truncated Pso9p. The 802delA frameshift mutant allele thus encodes a 276 amino acid polypeptide in which the last nine amino acids are out of proper reading frame and that has its carboxyl terminus dramatically shortened. This mutation affected the binding properties of Pso9-1p, abolishing its interactions with both Rad17p and Ddc1p. Further interaction assays employing mec3 constructions lacking the last 25 and 75 amino acid carboxyl termini were also not able to maintain stable interactions. Moreover, the pso9-1 mutant strain could no longer sense DNA damage since it continued in the cell cycle after photoactivated 8-methoxypsoralen treatment. When analyzing the response to DNA damage of yeast mutants lacking the yeast PCNA-like component Pso9p/Mec3p in combination with defective subunits of three replicative DNA polymerases (Pols α, δ and ε), we found an additive interaction between PSO9/MEC3 and POL32, which codifies the third subunit of DNA polymerase δ. The hypersensitivity of pol32Δ to photoactivated 8-MOP revealed by these genetic analyses strongly suggested the hitherto unknown participation of a replicative polymerase in the repair of interstrand cross-links. This assumption was confirmed since we also found the pol32Δ mutant extremely deficient in joining non-cohesive DNA ends, particularly in cases of mismatched 5’ overhangs, suggesting a role for DNA polymerase δ in non-homologous end-joining (NHEJ). The collection of data presented in this work reasserts the relevance of sensor proteins as Pso9p/Mec3p in initiating the signaling of structural abnormalities in DNA. Moreover, it amplifies the network of interstrand cross-links responsive proteins, showing that a particular protein, as seen for Pol32p, may have additional tasks as a safety mechanism in ensuring genomic stability.

O câncer gástrico está entre as neoplasias com a mais alta mortalidade no mundo, sendo que as modalidades de tratamento envolvem a cirurgia, a quimioterapia e também a radioterapia. Na quimioterapia, o uso de drogas isoladas ou em conjunto enfrenta um dilema frequente nesta patologia: a quimiorresistência. Assim, torna-se essencial, na clínica, a necessidade de encontrar novos compostos ou alvos protéicos que sejam capazes de manter uma resposta por longos períodos de tempo de tratamento. Dessa forma, este estudo utilizou ferramentas de farmacologia de sistemas, avaliando as interações entre proteínas e pequenos compostos a partir de dados proteômicos já existentes para a espécie humana. Neste contexto, as drogas estudadas foram o 5-fluorouracil, a Capecitabina, a Oxaliplatina, o Irinotecan e o Docetaxel. Uma rede de interações entre proteínas (physical protein-protein interactions; PPPI) e proteínas-quimioterápico (physical compound-protein interaction; PCPI) foi obtida, seguida da definição de cinco sub-redes, representando os diferentes processos biológicos observados. Além disso, foram empregadas análises de centralidade para buscar os principais componentes da rede e as suas interações, denominados de gargalos (bottlenecks), os quais regulam o fluxo de informação dentro da rede. Assim, o estudo demonstrou que as drogas atualmente em uso clínico convergem para processos biológicos semelhantes, o que explicaria o desenvolvimento de quimiorresistência a médio e longo prazo. Além disso, foram identificados sete novos gargalos, que representam novos alvos de proteínas e pequenos compostos capazes de interferir no controle e na comunicação entre outros vértices na própria rede. Esses dados poderão ser utilizados no desenvolvimento de novas combinações de drogas com o objetivo de melhorar os protocolos utilizados no tratamento quimioterápico do câncer gástrico. / Gastric cancer is among the cancers with the highest mortality in the world, and treatment modalities involve surgery, chemotherapy and radiotherapy. In chemotherapy, the drugs alone or in combination face a dilemma common in this disease: the chemoresistance. Thus, it becomes essential in the clinic, the need to find new protein target or compounds that are capable of maintaining a response for long periods of treatment. Thus, this studied used tools of systems pharmacology, evaluating the interactions between proteins and small compounds from existing proteomic data for the human species. In this context, the study drugs were 5-fluorouracil, capecitabine, oxaliplatin, irinotecan and docetaxel. A network of protein interactions and protein-chemotherapy (PPPI-PCPI, respectively) was obtained, followed by the definition of five sub-networks, representing different biological processes observed. Moreover, centrality analysis were used to search the main network components and their interactions, called bottlenecks , which regulate the flow of information within the network. Thus, the study showed that the drugs currently in clinical use converge to similar biological processes, which would explain the development of chemoresistance in the medium and long term. Furthermore, we identified seven new bottlenecks that represent new target proteins and small compounds able to interfere in the control and communication between other nodes in the network itself. These data could be used to develop new combinations of drugs with the aim of improving the protocols used in chemotherapy of gastric cancer.