Doctor en Biotecnología Molecular / El sistema renina-angiotensina (SRA) consiste en una serie de péptidos que circulan por el torrente sanguíneo, señalizando a través de varios receptores de membrana acoplados a una proteína G. Dentro de éstos, el receptor AT2 (AT2R) es uno de los más importantes dado que se encarga de apagar las señales intracelulares encendidas por otros receptores del SRA. Esta acción la ejecuta mediante la activación de proteínas fosfatasas que desfosforilan sustratos proteicos río abajo de estos receptores, impidiendo de esta manera su sobreactivación. Aunque el SRA se describió inicialmente como un regulador de la presión arterial, actualmente se sabe que también participa en el desarrollo de diversas enfermedades, entre ellas el cáncer. Durante el desarrollo de esta enfermedad, algunos receptores del SRA promueven la adquisición del fenotipo cancerígeno, mientras que el AT2R antagoniza estos efectos, impidiendo su avance. Sin embargo, en la etapa de metástasis aún se desconocen los mecanismos moleculares por los cuales AT2R podría inhibir dicho proceso. Nuestros estudios previos han identificado una nueva vía promotora de la migración, invasión y metástasis compuesta por las proteínas caveolina-1, Rab5 y Rac-1 (vía CAV1/Rab5/Rac-1). Esta vía promueve metástasis en el cáncer de mama, colon y melanoma. Su activación ocurre cuando el primer componente de la vía, CAV1 es fosforilada en Y14 (p-Y14-CAV1), lo cual promueve la activación secuencial de las GTPasas río abajo Rab5 y Rac-1 y que en última instancia promueven la migración celular. Diversas investigaciones sugieren que la fosforilación de CAV1 en Y14 podría estar controlada por la actividad del AT2R. Considerando que el AT2R actúa activando fosfatasas, se postuló en esta tesis que este receptor inhibe la migración, invasión y metástasis dependiente de la vía CAV1/Rab5/Rac-1, promoviendo la desfosforilación de CAV1 en Y14 mediante la activación de alguna proteína fosfatasa. Todos estos antecedentes permiten formular la siguiente hipótesis de trabajo: “La activación del AT2R inhibe la vía de señalización CAV1/Rab5/Rac-1, disminuyendo la migración, invasión y potencial metastásico de células tumorales de melanoma murino B16F10 y de mama MDA-MB-231. Para probar esta hipótesis se utilizaron las líneas celulares de cáncer de melanoma B16F10 y de mama MDA-MB-231, dado que ellas si bien utilizan la vía CAV1/Rab5/Rac-1 para migrar, difieren en la expresión del AT2R, convirtiéndolas en buenos modelos para estudiar su efecto sobre esta vía transduccional. Estas células se estimularon con el agonista específico del AT2R CGP42112, de origen sintético, para evaluar sus efectos sobre la migración, invasión y metástasis. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que: • De las células estudiadas, solo las de cáncer de melanoma expresan el AT2R. • La activación del AT2R con CGP42112 inhibió la migración y metástasis de las células de cáncer de melanoma, mientras que solo disminuyó la migración de células de cáncer de mama cuando se sobreexpresó el AT2R. • Este efecto anti-migratorio en el modelo de melanoma se atribuyó a la inhibición de la vía CAV1/Rab5/Rac-1 debido a que la activación del AT2R disminuyó los niveles de pY14-CAV1 y, consecuentemente, los niveles Rab5 y Rac-1 activos. • Finalmente la disminución de los niveles de pY14-CAV1 generado por la estimulación del AT2R con el agonista específico se puede explicar por el aumento en la actividad de PTP1B, fosfatasa responsable de la desfosforilación de este residuo. Se concluye que AT2R inhibe la migración de células tumorales de melanoma mediante la inhibición de la vía CAV1/Rab5/Rac-1. / The renin-angiotensin system (RAS) includes several peptides that circulate in the bloodstream and signal through G protein coupled receptors. The AT2 receptor (AT2R) plays a key role for such peptides because its activation quenches intracellular signaling and does so by activing phosphatases. Although the RAS was initially described as a regulator of blood pressure, it has recently implicated in the development of noncomunicable chronic diseases like cancer. While some RAS receptors promote acquisition of the transformed phenotype, AT2R it is thought to predominantly antagonize such effects. However, the molecular mechanisms of AT2R participation in meastasis have not yet been defined. Studies from our research group have identified a new pathway that promotes migration, invasion and metastasis. This pathway involves the proteins Caveolin-1 (CAV1), Rab5 and Rac-1 (via CAV1/Rab5/Rac-1) and has been shown to promote metastasis in melanoma, breast and colon cancer cells. Activation of this pathway is triggered by CAV1 phosphorylation Y14 (pY14-CAV1), which then promotes the sequential activation of the downstream GTPases Rab5 and Rac-1 to promote cell migration and invasion Some reports suggest that CAV1 phosphorylation on Y14 may be modulated by the activity of AT2R. Considering that AT2R works activating

Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado de Doctor en Bioquímica / Actualmente, la metástasis es la principal causa de muerte de pacientes con cáncer. Su estudio sigue siendo en gran medida una "caja negra" debido a la incapacidad para rastrear células malignas a medida que colonizan los órganos diana. Por lo tanto, el conocimiento sobre los primeros pasos durante la metástasis in vivo sigue siendo limitado Muchos estudios han propuesto el uso de nanopartículas semiconductoras fluorescentes o puntos cuánticos (QDs) como un nuevo medio para marcar células y tumores. Sin embargo, las aplicaciones de los QDs están limitadas por su toxicidad en sistemas biológicos y lo poco que se sabe sobre su capacidad de afectar la metástasis de las células cancerosas. Previamente, describimos la síntesis "biomimética" de QDs de Cadmio-Teluro hidrófilos (QDs-GSH) con una mayor biocompatibilidad en comparación a otros QDs de cadmio producidos por distintos medios. Además, esta metodología nos permitió obtener células de cáncer gástrico MKN45 marcadas con estos QDs-GSH. Sin embargo, aún se desconoce como la presencia de los QDs-GSH en el interior de las células podrían afectar la capacidad metastásicas de células tumorales. Por estos motivos, este estudio planteó generar una metodología que permita obtener células de melanoma murino B16F10 marcadas con QDs-GSH en su interior, con el propósito de ser utilizadas en estudios de metástasis temprana. Se evaluó diferentes metodologías para incorporar QDs-GSH en células de melanoma murino B16F10 y que además permitieran disminuir los efectos tóxicos después de dicha incorporación en las células. Luego, se caracterizó el efecto sobre la capacidad metastásica in vitro e in vivo de la incorporación de QDs-GSH en células B16F10. Más tarde, se desarrolló una metodología para obtener células B16F10 marcadas con QDs-GSH (células marcadas casi 100% viables), las cuales migran de forma similar a las células control y permanecen viables por al menos cinco días. Sin embargo, la proliferación, la invasión y la capacidad de formar nódulos metastásicos en los pulmones se atenuaron severamente por la incorporación de QDs. Los resultados mostraron que las células B16F10 marcadas con QDs-GSH pueden usarse para rastrear la distribución/acumulación temprana de estas células en diferentes órganos de ratones C57BL/6 usando el sistema de imágenes in vivo (IVIS). Además, revelaron que estas células se distribuyen en, corazón, pulmones, riñones e hígado de ratones C57BL/6 a los cinco minutos de la inyección intravenosa, para posteriormente acumularse en los pulmones. Adicionalmente, en este estudio se realizó una prueba de concepto (utilizando células B16F10 marcadas con QDs que sobreexpresan Cavelolina-1), que permitió evaluar el potencial de utilizar esta metodología de marcaje celular como una herramienta útil para caracterizar la acumulación/distribución temprana de células B16F10 en ratones C57BL/6. Esto, permitiría evaluar los efectos de fármacos y/o diferentes factores biológicos sobre el proceso de acumulación/distribución temprana de células metastásicas. En conjunto, esto permitiría mejorar la comprensión de estos eventos tempranos en la metástasis y posiblemente actuar sobre ellos / Currently, metastasis is the leading cause of death in cancer patients. Our understanding of this process remains limited largely due to the inability to track malignant cells as they colonize the target organs. Therefore, an improved understanding of the first steps during in vivo metastasis is highly desirable. Many studies have proposed the use of fluorescent semiconductor nanoparticles or quantum dots (QDs) as a new tool for labeling cells and tumors. However, the applications of QDs in this field are limited by their toxicity in biological systems along with the lack of knowledge of the effects that QDs might have on the metastatic capacity of cancer cells. Previously, we described the "biomimetic" synthesis of hydrophilic CdTe-QDs (QDs-GSH) with increased biocompatibility compared to the cadmium QDs that had been evaluated until then, together with a methodology that allowed us to obtain MKN45 gastric cancer cells labeled with QDs-GSH. However, it remained unclear how the presence of the QDs-GSH inside the cells could affect the metastatic capacity of tumor cells. For these reasons, we sought to develop here a methodology that permitted obtaining B16F10 murine melanoma cells labeled in their interior with QDs-GSH, which have the potential to be used in studies of early metastasis. To that end, this study evaluated different methodologies to incorporate QDs-GSH in murine melanoma B16F10 cells and to diminish the toxic effects following such incorporation into cells. Then, the effect on metastatic capacity in vitro and in vivo of the incorporation of QDs-GSH in B16F10 cells was characterized. Subsequently, a methodology was developed that allowed us to obtain QDs-GSH-labeled B16F10 cells (nearly 100% viable labeled cells), which remained viable for at least five days and migrated similarly to control cells. The results showed that QDs-GSH-labeled B16F10 cells can be used to track the early distribution / accumulation of these cells in different organs of C57BL / 6 mice using in vivo imaging system (IVIS) and revealed that these cells were detected as soon as five minutes after intravenous injection in the heart, lungs, kidneys and liver, and subsequently accumulated in the lungs of C57BL / 6 mice. However, proliferation, invasion and the capacity to form metastatic nodules in the lungs of such QDs-GSH-labeled B16F10 cells were severely attenuated. Also, in this study a proof of concept experiment was included using B16F10 cells labeled with QDs that overexpress Cavelolin-1. These experiments showed that Caveolin-1 expression favors very early accumulation of B16F10 cells in the lung and in doing so revelaed the potential of this cell labeling approach as a useful tool to characterize the early accumulation / distribution of B16F10 cells in C57BL/6 mice. Also, similar experiments should allow us in the future to evaluate the effects of drugs and / or different biological factors on the process of early accumulation / distribution of metastatic cells. These experiments will allow us to improve our understanding of the early events leading to metastasis and possibly modulate the outcome / Conicyt