O câncer colorretal (CCR) é o terceiro tipo de câncer mais comum no mundo. Apesar dos avanços nos tratamentos convencionais, aproximadamente dois terços dos pacientes com CCR são submetidos à cirurgia potencialmente curativa. Entretanto, grande parte desses pacientes evolui mal, apresentando recidivas e/ou metástases. A busca de novos alvos moleculares para a terapia do CCR revelou a proteína celular Prion (PrPC) como um possível candidato. Trabalhos recentes sugerem participação direta ou indireta de PrPC no crescimento de tumores, na formação de metástases, na composição de complexos multiproteicos e na indução de vias de sinalização envolvidas em diversos processos biológicos, como proliferação. Além disso, PrPC foi descrito como um importante modulador do crescimento de tumor colorretal. Resultados prévios mostraram que a interação da proteína PrPC com a proteína HSP70/HSP90 Organizing Protein (HOP) induz proliferação em glioblastomas. HOP é uma proteína predominantemente citoplasmática, podendo também ser secretada associada às vesículas extracelulares. Assim, o presente estudo objetivou avaliar o papel do complexo PrPC-HOP e das vesículas extracelulares no desenvolvimento e progressão dos tumores colorretais. Os nossos resultados mostram que HOP induziu migração e invasão em linhagens de CCR de maneira dependente de PrPC, uma vez que o uso do peptídeo sem atividade que compete pelo sítio ligação de HOP a PrPC inibiu estes processos. Além disso, nossos dados apontaram que o aumento de migração e invasão das células de CCR induzida pela interação PrPC-HOP é mediada pela ativação da via ERK1/2. Os achados in vitro estimularam a avaliação do perfil de expressão de PrPC e HOP por imuno-histoquímica em tecidos de pacientes com diferentes tipos de tumores colorretais. Nossos resultados sugeriram que essas proteínas são importantes no início do desenvolvimento tumoral e na transição de adenomas para adenocarcinomas, não havendo correlação entre a presença de HOP e/ou PrPC com metástase, linfonodos acometidos, estadiamento, sobrevida ou região tumoral versus tecido normal. Em relação ao papel das vesículas extracelulares na progressão dos tumores colorretais, nossos resultados mostraram que linhagens celulares que apresentam padrões parecidos de agressividade tumoral podem ter perfis de secreção de proteínas e vesículas extracelulares bastante diferentes, induzindo, portanto, processos biológicos com intensidades distintas. O meio condicionado e as vesículas extracelulares da linhagem WiDr apresentaram maior potencial de indução de migração quando comparado com a linhagem HCT8. Além disso, a modulação negativa da proteína VPS4, uma das responsáveis pela formação dos corpos multivesiculares, mostrou-se uma abordagem interessante no estudo da secreção de vesículas por células de CCR, uma vez que o dominante negativo de VPS4 promoveu diminuição do cargo proteico e da secreção de vesículas extracelulares, redução da proliferação celular e do efeito indutor do processo de migração na linhagem WiDr. Assim, em conjunto, o presente trabalho indicou que o complexo PrPC-HOP pode ser um bom alvo terapêutico nos processos de migração e invasão em CCR. Ainda, essas proteínas se mostraram importantes nos estágios iniciais da formação dos tumores. A modulação da secreção de vesículas extracelulares pode contribuir para retardar a progressão dos tumores colorretais. / Colorectal cancer (CRC) is the third most common type of cancer in the world. Despite improvements in conventional treatments, approximately two-thirds of CRC patients undergo potentially curative surgery. However, most of these patients evolve poorly, showing recurrence and/or metastasis. Search of new molecular targets for CRC therapy revealed the cellular protein Prion (PrPC) as a putative candidate. Recent studies have shown that PrPC exhibit direct or indirect participation in tumor growth, formation of metastasis, composition of multiprotein complexes and induction of signaling pathways involved in many biological processes such as proliferation. Moreover, PrPC has been described as an important modulator of colorectal tumor growth. Previous findings showed that the interaction between PrPC and its ligand HSP70/90 heat shock organizing protein (HOP) induces gliobastoma proliferation. It is well known that HOP localizes mainly in the cytoplasm but HOP is also secreted associated with extracellular vesicles. In this way, the present study sought to evaluate the role of PrPC-HOP complex and extracellular vesicles in the development and progression of CRC. We demonstrate that HOP induces the migration and invasion of CRC cell lines in a PrPC-dependent manner because the use of HOP peptide, which is able to bind to PrPC, blocking PrPC-HOP complex formation, inhibited the migration and invasion processes. In addition, our data showed that the enhancement of migration and invasion induced by PrPC-HOP interaction is mediated by ERK1/2 pathway activation. These in vitro results lead us to evaluate the PrPC and HOP expression by immunohistochemistry in tissues from patients with different tumor types. Our data showed that these proteins could be important for the initial steps of tumor development, represented by the transition from adenoma to adenocarcinoma. No correlation was found among HOP and/or PrPC expression and metastasis, lymph node involvement, staging, survival or tumor area versus normal tissue. Regarding the role of extracellular vesicles in the progression of colorectal tumors, our results showed that cell lines exhibiting similar aggressive tumor behavior can have a different protein secretion pattern and a distinct profile of extracellular vesicles release, which could induce biological process with different intensities. The conditioned medium and the extracellular vesicles derived from WiDr cell line showed a higher potential to induce migration than HCT8 cell line. Moreover, the negative modulation of VPS4, one of the proteins responsible for multivesicular body formation, showed to be an interesting approach in the study of extracellular vesicles secretion secreted by CRC cells; the negative dominant of VPS4 promoted in the WiDr cell line a reduction in the protein cargo and secretion of the extracellular vesicles, a decrease of cell proliferation and induction of migration process. Therefore, taken together, our data highlights that PrPC-HOP complex can be considered a new therapeutic target in migration and invasion processes of CRC. Moreover, these proteins appeared to be important at onset of tumor formation. The modulation of extracellular vesicles secretion may contribute for delaying the progression of colorectal tumors.

O câncer colorretal (CCR) é o terceiro tipo de câncer mais comum no mundo. Apesar dos avanços nos tratamentos convencionais, aproximadamente dois terços dos pacientes com CCR são submetidos à cirurgia potencialmente curativa. Entretanto, grande parte desses pacientes evolui mal, apresentando recidivas e/ou metástases. A busca de novos alvos moleculares para a terapia do CCR revelou a proteína celular Prion (PrPC) como um possível candidato. Trabalhos recentes sugerem participação direta ou indireta de PrPC no crescimento de tumores, na formação de metástases, na composição de complexos multiproteicos e na indução de vias de sinalização envolvidas em diversos processos biológicos, como proliferação. Além disso, PrPC foi descrito como um importante modulador do crescimento de tumor colorretal. Resultados prévios mostraram que a interação da proteína PrPC com a proteína HSP70/HSP90 Organizing Protein (HOP) induz proliferação em glioblastomas. HOP é uma proteína predominantemente citoplasmática, podendo também ser secretada associada às vesículas extracelulares. Assim, o presente estudo objetivou avaliar o papel do complexo PrPC-HOP e das vesículas extracelulares no desenvolvimento e progressão dos tumores colorretais. Os nossos resultados mostram que HOP induziu migração e invasão em linhagens de CCR de maneira dependente de PrPC, uma vez que o uso do peptídeo sem atividade que compete pelo sítio ligação de HOP a PrPC inibiu estes processos. Além disso, nossos dados apontaram que o aumento de migração e invasão das células de CCR induzida pela interação PrPC-HOP é mediada pela ativação da via ERK1/2. Os achados in vitro estimularam a avaliação do perfil de expressão de PrPC e HOP por imuno-histoquímica em tecidos de pacientes com diferentes tipos de tumores colorretais. Nossos resultados sugeriram que essas proteínas são importantes no início do desenvolvimento tumoral e na transição de adenomas para adenocarcinomas, não havendo correlação entre a presença de HOP e/ou PrPC com metástase, linfonodos acometidos, estadiamento, sobrevida ou região tumoral versus tecido normal. Em relação ao papel das vesículas extracelulares na progressão dos tumores colorretais, nossos resultados mostraram que linhagens celulares que apresentam padrões parecidos de agressividade tumoral podem ter perfis de secreção de proteínas e vesículas extracelulares bastante diferentes, induzindo, portanto, processos biológicos com intensidades distintas. O meio condicionado e as vesículas extracelulares da linhagem WiDr apresentaram maior potencial de indução de migração quando comparado com a linhagem HCT8. Além disso, a modulação negativa da proteína VPS4, uma das responsáveis pela formação dos corpos multivesiculares, mostrou-se uma abordagem interessante no estudo da secreção de vesículas por células de CCR, uma vez que o dominante negativo de VPS4 promoveu diminuição do cargo proteico e da secreção de vesículas extracelulares, redução da proliferação celular e do efeito indutor do processo de migração na linhagem WiDr. Assim, em conjunto, o presente trabalho indicou que o complexo PrPC-HOP pode ser um bom alvo terapêutico nos processos de migração e invasão em CCR. Ainda, essas proteínas se mostraram importantes nos estágios iniciais da formação dos tumores. A modulação da secreção de vesículas extracelulares pode contribuir para retardar a progressão dos tumores colorretais. / Colorectal cancer (CRC) is the third most common type of cancer in the world. Despite improvements in conventional treatments, approximately two-thirds of CRC patients undergo potentially curative surgery. However, most of these patients evolve poorly, showing recurrence and/or metastasis. Search of new molecular targets for CRC therapy revealed the cellular protein Prion (PrPC) as a putative candidate. Recent studies have shown that PrPC exhibit direct or indirect participation in tumor growth, formation of metastasis, composition of multiprotein complexes and induction of signaling pathways involved in many biological processes such as proliferation. Moreover, PrPC has been described as an important modulator of colorectal tumor growth. Previous findings showed that the interaction between PrPC and its ligand HSP70/90 heat shock organizing protein (HOP) induces gliobastoma proliferation. It is well known that HOP localizes mainly in the cytoplasm but HOP is also secreted associated with extracellular vesicles. In this way, the present study sought to evaluate the role of PrPC-HOP complex and extracellular vesicles in the development and progression of CRC. We demonstrate that HOP induces the migration and invasion of CRC cell lines in a PrPC-dependent manner because the use of HOP peptide, which is able to bind to PrPC, blocking PrPC-HOP complex formation, inhibited the migration and invasion processes. In addition, our data showed that the enhancement of migration and invasion induced by PrPC-HOP interaction is mediated by ERK1/2 pathway activation. These in vitro results lead us to evaluate the PrPC and HOP expression by immunohistochemistry in tissues from patients with different tumor types. Our data showed that these proteins could be important for the initial steps of tumor development, represented by the transition from adenoma to adenocarcinoma. No correlation was found among HOP and/or PrPC expression and metastasis, lymph node involvement, staging, survival or tumor area versus normal tissue. Regarding the role of extracellular vesicles in the progression of colorectal tumors, our results showed that cell lines exhibiting similar aggressive tumor behavior can have a different protein secretion pattern and a distinct profile of extracellular vesicles release, which could induce biological process with different intensities. The conditioned medium and the extracellular vesicles derived from WiDr cell line showed a higher potential to induce migration than HCT8 cell line. Moreover, the negative modulation of VPS4, one of the proteins responsible for multivesicular body formation, showed to be an interesting approach in the study of extracellular vesicles secretion secreted by CRC cells; the negative dominant of VPS4 promoted in the WiDr cell line a reduction in the protein cargo and secretion of the extracellular vesicles, a decrease of cell proliferation and induction of migration process. Therefore, taken together, our data highlights that PrPC-HOP complex can be considered a new therapeutic target in migration and invasion processes of CRC. Moreover, these proteins appeared to be important at onset of tumor formation. The modulation of extracellular vesicles secretion may contribute for delaying the progression of colorectal tumors.

Orientador: Profa. Dra. Giselle Cerchiaro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2014. / A proteina prion celular (PrPC) e expressa em varios tipos celulares, especialmente no tecido nervoso. Sua funcao fisiologica completa ainda nao e bem conhecida, no entanto,sua influencia no desenvolvimento de doencas neurodegenerativas foi bem descrito. Essas doencas, mais tarde denominadas encefalopatias espongiformes, resultam de uma mudanca conformacional da PrPC (rica em ¿¿ helices) para a forma Scrapie (PrPSC, rica em folhas ¿À). Diversos estudos mostraram a associacao da PrPC, o metabolismo do cobre e a atividade antioxidante da superoxido dismutase (SOD). Contudo, mecanismos de atuacao da PrPC, neste contexto, permanecem indefinidos. Considerando o papel protetor da PrPC amplamente reportado na literatura, foram comparados os comportamentos de celulas de astrocitos de camundongo do tipo selvagem (WWT), e nocaute para a PrPC (WKO), sob condicoes de estresse oxidativo induzido por peroxido de hidrogenio. A ativacao de caspases 3 e 8 foi avaliada, observando-se que a linhagem WKO sofre apoptose de maneira mais lenta que a linhagem WWT; e que a ativacao da apoptose na linhagem nocaute ocorre pela via extrinseca, enquanto que na linhagem selvagem ocorre pela via intrinseca. Os niveis de atividade e expressao da enzima SOD1 tambem foram acompanhados, mostrando que a PrPC modula a ativacao de SOD1 a curto prazo, mas tambem induz o aumento da expressao a medio prazo. No caso da WKO, os niveis de atividade e expressao de SOD1 se mantiveram constantes. Testes de viabilidade celular confirmaram que a linhagem WKO morre mais lentamente, e os parametros bioquimicos de oxidacao (TBARS e carbonilacao de proteinas) elevados mostraram que o delay observado e potencialmente prejudicial a cultura. Os niveis de expressao de APP bem como de GFAP foram monitorados, mostrando que a linhagem selvagem possui menor pre-disposicao a formacao de agregados proteicos e maior capacidade de recuperacao pos-estresse. / The cellular prion protein (PrPC) is expressed in many cell types, especially in nervous tissue. Its physiological function is still unclear, however, his influence on the development of neurodegenerative diseases has been well described. These diseases, later called spongiform encephalopathies, are the result of a conformational change of PrPC (rich in á-helix) to the scrapie form (PrPSC rich in â-sheet). Several studies have demonstrated the association between PrPC, copper metabolism and antioxidant activity of Cu,Zn-Superoxide Dismutase (SOD1). However, action mechanisms of PrPC in this context remain undefined. Considering the protective role of the PrPC widely reported in the literature, the behavior of mouse astrocytes cells were compared to wild type (WWT), and knockout to PrPC (WKO), under conditions of oxidative stress induced by hydrogen peroxide. The activation of caspase 3 and 8 and has been evaluated, and it was observed that the knockout strain undergoes apoptosis more slowly than the wild type strain. The activation of apoptosis in the knockout strain occurs by the extrinsic route, whereas the wild type strain occurs by the intrinsic pathway. Activity levels and expression of SOD1 were also followed, showing that PrPC modulates short-term activation SOD1, and also induces increased expression in the medium term. The WKO cell type, keep activity levels and SOD1 expression constant. Cell viability tests confirmed that the strain WKO die more slowly, and biochemical parameters oxidation (TBARS and protein carbonylation) showed that the higher observed delay is potentially harmful to the cell culture. APP and GFAP expression levels were monitored, showing that the wild type has a lower predisposition to the formation of protein aggregates and higher capacity to post-stress recovery.