Mutações com ganho de função do proto-oncogene Ras se encontram entre umas das mais freqüentes modificações em cânceres humanos, além disso, tumores com esses caracterísitcas possuem, em geral, mau prognóstico. O objetivo inicial desta tese foi estudar novos mecanismos anti-proliferativos disparados por dois agentesmitogênicos, FGF2 (\"Fibroblast Growth Factor 2\") e PMA (\"Phorbol-12-Myristate-13-Acetate\", (um diéster de forbol), sobre células de camundongos transformadas por Ras e refratárias a apoptose. Para isso utilizamos duas linhagens celulares: uma linhagem naturalmente trtansformada por uma ampliação do gene K-Ras, que é derivada de um tumor de córtex adreno-cortical de camundongo e é denominada Y1, e uma sublinhagem derivada de Balb/c-3T3, transformada em laboratório com o oncogene H-RasV12 humano. A fim de se elucidar o mecanismo de ação de FGF2, foram selecionadas e caracterizadas múltiplas sublinhagens clonais resistentes a FGF2, derivadas das linhagens parentais Y1 e B61. Mostramos assim, que o FGF2 exerce um forte efeito negativo, de forma que os clones resistentes ao mesmo tendem a perder aos altos níveis de expressão da proteína Ras. Mostramos ainda que esses células passam a ser dependentes de FGF2 para crescer em cultura, perdem a capacidade de crescimento em suspensão e são menos tumorigênicas quando comparadas às células parentais. Em uma segunda etapa, caracterizamos o efeito citotóxico de PMA sobre células transformadas por Ras, e vimos que esse efeito é mais acentuado para células transformadas por K-Ras, mas é nulo sobre células imortalizadas não tumorigênicas. Mostramos ainda que esse efeito passa pela ativação da via de PKC. A inibição da proliferação por PMA se deve, ao menos parcialmente, à indução de senescência nessas células. De forma semelhante ao que foi para o estudo com FGF2, foram selecionados clones resistentes a PMA, derivados de Y1. Os clones obtidos se mostraram muito instáveis, pouco resistentes a PMA e dependentes de FGF2 para crescer. Todos os clones testados se mostram tumorigênicos, entretanto, apresentaram maior tempo de latência, estaticamente diferente da célula parental, Y1. Assim, neste trabalho, mostramos que duas substâncias, com caráter mitogênico e potencialmente oncogênico, são capazes de inibir seletivamente a proliferação de células transformadas por Ras, uma vez que elas não têm efeito sobre células não transformadas. Desvendar os mecanismos que causam a citotoxidade dessas substâncias deve trazer informações relevantes com possibilidades de impacto em terapia de tumores dependentes dos oncogenes Ras. / Amplification and gain of function mutations in ras proto-oncogenes are frequent genetic lesions in human cancers of bad prognostic. This thesis aimed to investigate novel anti-proliferative mechanisms induced by two mitogens, FGF2 (\"Fibroblast Growth Factor 2\") and PMA (\"Phorbol-12-Myristate-13-Acetate\", a phorbol diester), in murine cell lines transformed by ras and resistant to apoptosis. To this end, we took two different mouse malignant cell lines: Y1, a cell line derived from an adrenal tumor, naturally transformed by K-ras amplification and another one, 3T3-B61, obtained by transformation of Balb-3T3 fibroblasts with the H-rasV12 oncogene. To elucidate FGF2 mechanisms of action, we selected, isolated and characterized clonal sublines resistant to FGF2 from both Y1 and 3T3-B61 parental lines. FGF2-resistant clones are rare normal-like revertant sublines that no longer display Ras over expression, dependent on FGF2 for growth, do not grow in suspension cultures and exhibit low tumorigenicity in Nude mice. These results show that FGF2 exerts a strong selective pressure against ras-transformed cells, inducing senescence and irreversibly blocking proliferation. Differently from FGF2 , PMA citotoxic effect is completely dependent on PKC activity. In addition, PMA is highly toxic to K-Ras transformed Y1 cells, poorly toxic to H-Ras-transformed 3T3-B61 cells and not toxic to immortalized non tumorigenic cell lines. Attempts to select PMA-resistant cells fropm Y1 parental line have yielded very rare, highly clonal sublines, dependent on FGF2 for proliferation. In conclusion, two mitogens, FGF2 and PMA, can selectively inhibit Ras-driven proliferation, a phenomenon of great interest for biology and therapy of tumors dependent on ras oncogenes.

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→G1→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→G1→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.

O bócio multinodular (BMN) é definido como aumento da glândula tireóide devido a proliferação de tireócitos e caracteriza-se pela heterogeneidade no crescimento e função das células foliculares. É uma patologia comum, com aumento da prevalência em áreas com deficiência de iodo, sendo este o principal fator etiológico do BMN. O BMN é considerado uma neoplasia benigna da tireóide. A patogênese desta disfunção ainda não foi inteiramente elucidada. Nesta revisão serão abordados os mecanismos envolvidos na patogênese e os principais aspectos etiológicos e clínicos do BMN. / Multinodular goiter (MNG) is an enlargement of the thyroid gland and is characterized by heterogeneity in growth and function of thyroid follicular cells. It is a common pathology, with higher prevalence in iodine deficiency areas. Iodine deficiency is the main etiologic factor for MNG. MNG have been considered a true thyroid neoplasm. The pathogenesis of multinodular goiter is not yet clarified. The purpose of this review is to summarize the current knowledge of MNG with respect to the pathology, etiologic and clinical characteristics.

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An accuracy analysis was performed on 139 patients with colorectal carcinoma selected from the archives of the Instituto Goiano de Oncologia e Hematologia. The correlation between clinical-pathological data, the mutational state of the expanded RAS and the pattern of EGFR cytoplasmic-membrane expression were investigated. The expanded RAS mutation was detected in 78 (56.1%) cases. EGFR expression was stratified into 23 (16.5%) "Positives", 49 (35.2%) "Negatives" and 67 (48.2%) "Uncertain" cases. There was no significant association between age (p = 0.541 and 0.652), sex (p = 0.388 and 0.540), location (p = 0.393 and 0.098), histological type (p = 0.199 and 0.697), histological grade (p = 0.900 and 0.182) and stage (p = 0.533 and 0.053). The expression of EGFR stratified in "Positives", "Negatives" and "Uncertain" compared to the mutational status of the expanded RAS showed a strong association between the groups (p <0.001). Of the 23 "Positive" cases, 21 (91.3%) showed wild RAS gene. Of the 49 "Negative" cases, 41 (83.7%) presented mutation in the expanded RAS panel. Therefore, our study is pioneer in revealing that the EGFR cytoplasmic-membrane analysis, stratified in "Positives," "Negatives" and "Uncertain", predicts the mutational state of RAS in 51.7% of cases (p <0.001), with 86.1% accuracy. However further studies are needed to determine why nearly half of the cases are still doubtful. More complete analyzes contemplating the amplification of EGFR and mutations in other EGFR / MAPK cascade genes such as BRAF and PIK3CA, could enable a better stratification of the population. / Inibidores do receptor do fator de crescimento epidérmico representam uma opção terapêutica com eficácia comprovada para pacientes com carcinoma colorretal metastático. Porém, pacientes com mutações ativadoras em KRAS e NRAS não apresentam resposta. Atualmente, KRAS e NRAS selvagens são pré-requisito para esta terapêutica. Entretanto, a pesquisa de mutações é de alto custo e pouco acessível. A expressão do EGFR por imuno-histoquímica predizendo a mutação expandida do RAS (KRAS e NRAS) pode permitir que o tratamento seja instituído através de um método diagnóstico menos oneroso e mais acessível. O objetivo desse estudo é testar a correlação entre a expressão do EGFR e o estado mutacional do RAS expandido em carcinomas colorretais. Foi realizada uma análise de acurácia em 139 pacientes com carcinoma colorretal selecionados dos arquivos do Instituto Goiano de Oncologia e Hematologia. Foram pesquisados a correlação entre dados clínico-patológicos, estado mutacional do RAS expandido e padrão de expressão membrano-citoplasmática do EGFR. A mutação do RAS expandido foi detectada em 78 (56,1%) casos. A expressão do EGFR foi estratificada em 23 (16,5%) casos “Positivos”, 49 (35,2%) “Negativos” e 67 (48,2%) “Duvidosos”. Não foi identificada associação significativa em comparação a idade (p=0,541 e 0,652), sexo (p=0,348 e 0,540), localização (p=0,393 e 0,098), tipo histológico (p=0,199 e 0,697), grau histológico (p=0,900 e 0,182) e estadio (p=0,533 e 0,053). A expressão do EGFR estratificada em “Positivos”, “Negativos” e “Duvidosos” em comparação ao estado mutacional do RAS expandido mostrou forte associação entre os grupos (p<0,001). Dos 23 casos “Positivos”, 21 (91,3%) mostraram gene RAS selvagem. Dos 49 casos “Negativos”, 41 (83,7%) apresentaram mutação no painel RAS expandido. Portanto, nosso estudo é pioneiro em revelar que a análise membrano-citoplasmatica do EGFR estratificada em “Positivos”, “Negativos” e “Duvidosos” prediz o estado mutacional do RAS em 51,7% dos casos (p<0,001), com 86,1% de acurácia. Entretanto, novos estudos são necessários para determinar a razão de quase metade dos casos ser ainda duvidosa. Análises mais completas, contemplando a amplificação do EGFR e mutações em outros genes da cascata EGFR/MAPK como BRAF e PIK3CA podem possibilitar uma melhor estratificação desta população.

RAS é a oncoproteína mutada mais encontrada em tumores sólidos, o que mostra seu grande potencial transformador. Não obstante, células que carregam essa mutação apresentam estresse oncogênico gerado por excessiva sinalização mitogênica, o que direciona preferencialmente as células portadoras para a morte em detrimento da transformação maligna. Basicamente a transformação direcionadapela proteína RAS mutada age sinergicamente com deficiência em supressores de tumor para evitar o destino celular preferencial frente ao estresse oncogênico. Este é o caso da interação observada entre HRASG12V e E6E7 de HPV, sendo que a infecção pelo vírus aparentemente é condição necessária em cânceres cervicais e muito presente em cânceres de cabeça e pescoço. A sinergia entre HRASG12V e queratinócitos imortalizados por E6E7 desequilibra o balanço homeostático entre subsistemas pró-morte, devido ao estresse oncogênico, ou pró-sobrevivência, que garante viabilidade por meio de novos padrões de robustez celular. Em ambos os casos, o processo que gera uma célula transformada, ou as elimina pelo caminho, apresenta pistas de vulnerabilidades às quais os queratinócitos são expostos uma vez que carreguem tal combinação de fatores. Apresentamos nesse trabalho os principais atores que compõem o estresse oncogênico deletério desencadeado pela atividade de HRASG12V: estresse mitogênico, replicativo e oxidativo; todos eles são responsáveis por provocar dano no DNA, que por sua vez promove parada no ciclo celular até que as células não possam mais suportar tamanha injúria, o que acaba levando-as maciçamente a morte. Mostramos que a alta intensidade mitogênica gerada pela atividade de HRASG12V provoca um desequilíbrio metabólico que leva ao aumento de espécies oxidantes e ao estresse replicativo. Todavia, um tratamento exógeno com o antioxidante NAC restaurou parcialmente a proliferação celular assim como a sobrevivência, agindo como um amenizador do dano no DNA gerado pelas espécies oxidantes. Já uma suplementação com nucleosídeos exógenos restaurou fortemente a sobrevivência celular, sugerindo que o desequilíbrio metabólico pode estar agindo no pool de nucleotídeos, o que poderia ser uma das causas do estresse replicativo. Como mecanismo intrínseco de sobrevivência, a autofagia se intensifica em resposta ao desequilíbrio sistêmico desencadeado pela atividade de HRASG12V. Por meio de sublinhagens defectivas para autofagia, mostramos que o processo retarda o aparecimento de espécies oxidantes, além de evitar sua elevação a níveis ainda mais drásticos, o que consequentemente ameniza o dano no DNA observado. Além disso, hipotetizamos que o processo poderia também estar contribuindo fortemente para a reciclagem de substratos básicos tais como nucleotídeos, assim acarretando em menor estresse replicativo. Na literatura atual, debate-se a noção de que, dependendo do contexto celular, a autofagia poderia promover tanto morte celular como transformação maligna. Entretanto, nesta tese mostramos que, na interação entre queratinócitos, E6E7 e HRASG12V, a autofagia é um mecanismo pró-sobrevivência: se por um lado a demanda autofágica é recrutada além de sua capacidade de processamento, fazendo com que seu fluxo seja bloqueado, por outro a eliminação do sistema se torna demasiadamente deletério, direcionando as células expostas ao estresse oncogênico causado pela atividade de HRASG12V necessariamente à morte. / Mutated RAS is the oncoprotein most found in solid tumors, which shows its huge tumorogenic potential. Despite of that, mutated RAS triggers a strong oncogenic stress, which very often drives cells to death instead of malignant transformation. Basically, the success of the Ras malignant transformation driving activity depends on a synergy between that mutated protein and inhibition of tumor suppression genes. This is the case of the interaction between HRASG12V and E6E7 proteins of HPV: It seems that HPV infection is an initial necessary condition for cervical cancer development and is also very frequent in head and neck carcinomas. The synergy between HRASG12V and E6E7, in pre-malignant keratinocytes, imbalances the homeostasis between pro-death subsystems, due oncogenic stress, and pro-survival subsystems that ensure new patterns of cellular robustness. In both cases, the process responsible for generating a malignant transformed cell or, more frequently, eliminating those cells carrying the combined characteristics, exposes the keratinocytes vulnerabilities. We showed in this work that the main actors of deleterious oncogenic stress triggered by HRASG12V activity are: Mitogenic, replicative and oxidative stresses; all of them induce DNA damage, hence cell cycle arrests until the cell cannot resist such injury any further, which leads to massive cell death. The intense mitogenic activity triggered by HRASG12Vcauses metabolic imbalance, which is responsible for an increase of oxidative species and replicative stress levels; the exogenous treatment with antioxidant NAC partially restored cell growth and cell survival, acting as a softener of the DNA damage caused by oxidative species. On the other hand, nucleoside supplementation strongly restored cell survival, suggesting that the aforementioned metabolic imbalance might be acting in the pool of nucleotides, hence it might be a possible cause of replicative stress. As an intrinsic survival mechanism, the autophagy is intensified in response to systemic imbalance triggered by HRASG12V activity. Through the autophagy defective subline, we showed that that mechanism both delays the increase of oxidative species and avoids their elevation to catastrophic highlevels. Furthermore, autophagy could strongly contribute to the recycling of basic substrates such as nucleotides, which might be mitigating the replicative stress. Nowadays, there is a debate on the role of autophagy promoting either malignant transformation or cell death depending on metabolic context. In this work, we showed an instance of the interaction between E6E7 and HRASG12V triggering autophagy pro-survival mechanisms and hence increasing general cell viability

The water level at Hjälta power station in Faxälven varies depending on the water flow that passes through the power station. The varying water level causes head losses, lesser energy generation and loss of income. The varying water level is caused by a short but narrow and shallow part of the river, known as Klockarforsen. To increase the water flow and decrease the resulting head losses, it is possible to dredge the stream bed in Klockarforsen in order to achieve a greater depth.  By using a sonar to map the bathymetry in Klockarforsen, it has been possible to create a model of this part of the river. The model has been constructed and processed in ArcGIS and HEC-RAS, in order to examine how a dredging would affect the water level, head losses, energy generation, income and retention water levels.  The results show that a dredging to a depth of four or six meters could raise the water level and the head height at Hjälta power station with an average of 0.32 and 0.41 meters, respectively. During the period between 2014-2019, 1.11-3.84 GWh more energy would have been generated annually if Klockarforsen had been dredged. Which means that the income for the power station would have increased by between MSEK 0.39-1.3 per year. The increased energy generation and income are considerable, but in terms of how much energy and income is generated annually, the figures are more modest. The energy production and income increase by between 0.13-0.3 percent annually.

Um passo limitante no desenvolvimento de fármacos para terapias do câncer está na descoberta de vulnerabilidades específicas de células tumorais que sirvam à identificação de alvos moleculares apropriados à intervenção farmacológica. Esta é a motivação central desta tese, cuja abordagem experimental focaliza a ação oncogênica das proteínas Ras. Amplificação ou mutação ativadora nos proto-oncogenes ras estão entre as alterações genéticas mais frequentes em cânceres. Essas lesões genéticas aparecem na origem etiológica de múltiplas formas de fenótipos malignos. Mas, essas lesões oncogênicas também conferem susceptibilidades letais às células malignamente transformadas frente a determinados agentes que não interferem significativamente nas funções vitais de células normais. Nos últimos anos nosso laboratório vem estudando os mecanismos moleculares da ação antiproliferativa do fator de crescimento FGF2 (Fibroblast Growth Factor2) e do éster de forbol PMA (Phorbol-12-Myristate-13-Acetate) em linhagens de células murinas malignas dependentes de ras oncogênico. Nesta tese investigamos quanto de nossas observações anteriores com células murinas são aplicáveis a células humanas. Nesse sentido focalizamos a linhagem HaCaT de queratinócitos humanos imortalizados e seus subclones malignizados por expressão ectópica de H-RasV12; além disso, numa triagem inicial também examinamos treze linhagens celulares humanas derivadas de tumores naturais portadores de mutação ativadora em H-Ras, N-Ras ou K-Ras. Nossos resultados mostram que os queratinócitos da linhagem parental HaCaT expressam receptores de FGFs e respondem mitogenicamente tanto a FGF2 como a PMA; portanto, ambos FGF2 e PMA são benéficos aos queratinócitos HaCaT. Por outro lado, o FGF2 mostrou-se citotóxico para subclones HaCaT que expressam H-RasV12 induzível, mas sublinhagens HaCaT com expressão constitutiva de H-RasV12 mostraram-se resistentes à ação citotóxica de FGF2. Diferentemente de FGF2, PMA bloqueou a proliferação de sublinhagens clonais HaCaT-H-RasV12 em ambos substrato sólido e suspensão de agarose e, também, reduziu a estratificação dos queratinócitos HaCaT-H-RasV12 em culturas organotípicas. PMA foi citotóxico e não citostático, pois induziu morte apoptótica sem causar arresto em nenhuma fase específica do ciclo celular. Em HaCaT parental, PMA induziu aumento transitório dos níveis intracelulares de espécies reativas de oxigênio (ROS), mas nos queratinócitos HaCaT-H-RasV12, PMA causou aumentos mais altos e persistentes de ROS, o que promove forte estresse oxidativo, provavelmente responsável pela toxidez deste ester de forbol. Entre as treze linhagens celulares humanas malignas com H-Ras, N-Ras ou K-Ras mutados, onze foram vulneráveis à ação citotóxica de PMA; mas apenas uma delas, a linhagem de tumor urotelial UM-UC-3, foi sensível ao efeito anti-proliferativo de FGF2. Em conclusão, células malignas humanas com Ras mutado parecem superar rapidamente uma possível toxidez de FGF2, mas não ultrapassam a toxidez causada por PMA. / A challenge in drug development for cancer therapy is the discovering of molecular targets suitable for pharmacological interference. This challenge was the main motivation of the present thesis. Amplification or activating mutation in ras proto-oncogenes are among the most frequent genetic lesions in human cancer. Actually, mutated Ras onco-proteins are in the etiological roots of multiple malignant phenotypes; however these onco-proteins also cause specific lethal vulnerabilities even in robust malignant cells. Recently, our laboratory reported that malignant murine cell lines dependent on oncogenic Ras are prone to toxicity initiated by FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2) and PMA (Phorbol-12-Myristate-13-Acetate), which are not harmful to normal cells. This cytotoxicity of FGF2 and PMA very likely follows different molecular mechanisms, which, however, are not yet completely understood. The aim of this thesis was to investigate whether these vulnerabilities found in murine malignant cells were also valid for human malignant cell lines dependent on oncogenic Ras. To this end the experimental approach was focused on the HaCaT cell line of immortalized human keratinocytes and its sublines transformed by H-RasV12 ectopic expression. In addition thirteen human cell lines derived from natural tumor carrying mutated H-Ras, N-Ras or K-Ras oncogenes were also screened. The results showed that HaCaT keratinocytes express FGF receptors and respond mitogenically to both FGF2 and PMA. On the other hand, FGF2 was cytotoxic to HaCaT subclones expressing inducible H-RasV12. But, HaCaT sublines constitutively expressing H-RasV12 were resistant to FGF2 toxicity. However, PMA was toxic to all HaCaT-H-RasV12 sublines, inhibiting proliferation in both solid substrate and agarose suspension cultures and, also reducing stratification in organotypic cultures. Furthermore, in HaCaT-H-RasV12 sublines, but not in the parental HaCaT line, PMA caused a persistently high increase in intracellular levels of reactive oxygen species (ROS) and concomitantly induced apoptosis. Moreover, eleven of the thirteen human tumor cell lines with mutated H-Ras, N-Ras or K-Ras, were growth inhibited by PMA, whereas only one of them was inhibited by FGF2, the urothelial tumor cell line UM-UC-3. In conclusion, human malignant cells driven by Ras oncogenes very likely rapidly overcome FGF2 toxicity, whereas they remain stably vulnerable to PMA cytotoxicity.

La formation des métastases est un processus multi étapes à travers lequel les cellules cancéreuses se détachent de la tumeur primaire pour envahir à distance dans un site secondaire. L’acquisition de capacités migratoires et invasives des cellules tumorales est cruciale dans la cascade métastatique. L'activation mutationnelle des protéines Ras favorise l'oncogenèse en perturbant une multitude de molécules et de voies qui sont impliquées dans la régulation de plusieurs processus, y compris l'invasion cellulaire et la motilité. Les petites Rho GTPases (Rac1, Cdc42 et RhoA)jouent un rôle central en contrôlant la migration cellulaire via l'assemblage des fibres d'actine, la contractilité de l'actomyosine et des microtubules.Rac1 stimule la motilité de type mésenchymateuse en favorisant la formation de lamellipodes via la formation du complexe régulateur Wave(WRC), un promoteur clé de la polymérisation de l'actine. Les protéines Ral,une autre famille de petites GTPases agissant en aval de Ras, a récemment été impliquée dans la régulation de la migration cellulaire. En particulier,RalB joue un rôle essentiel dans la motilité cellulaire en mobilisant le complexe Exocyst, son principal effecteur. Durant mon projet de thèse,nous avons investigué les mécanismes moléculaires qui contrôlent la motilité cellulaire et l'invasion en aval de la voie oncogénique Ras via le complexe RalB / Exocyst.Dans la première partie de ce manuscrit, nous avons identifié et caractérisé que le complexe WRC est à la fois un nouveau partenaire et mais aussi acteur du complexe Exocyst. En outre, nous démontrons que le complexe Exocyst dirige le complexe WRC à l’extrémité des cellules4mobiles. Cette hypothèse a été caractérisée dans la deuxième partie du manuscrit. En effet, en utilisant la technique d’optogénétique nous avonsmis en évidence le mécanisme moléculaire impliqué dans l'invasion.L’activation de RalB par Ras via les facteurs d'échange Rgl1 et Rgl2,mobilise le complexe Exocyst qui recrute ainsi le complexe WRC à l’extrémité des cellules. Cette cascade d’activation favorise la formation de protrusions, la migration et l'invasion. De manière surprenante, nous montrons que la GTPase Rac1, considérée comme la GTPase clée dans la formation de protrusions cellulaires, n'est pas impliquée dans ce processus.Enfin, nous avons analysé le niveau des protéines Ral dans une cohorte de patientes atteintes de cancer du sein. Nos résultats montrent pour la première fois une accumulation de la protéine RalB dans les compartemets invasif et métastatique suggérant un rôle potentiel de RalB dans l'invasion et la propagation métastatique des cancers du sein humain. Pour conclure,notre travail met en évidence un rôle crucial de la voie Ral, souvent sousestimée,dans le contexte de l'invasion cancéreuse. / Metastasis is a multistep process by which cancer cells migrate awayfrom the primary neoplastic mass to give rise to secondary tumors at distantsites. Thus, the acquisition of motility and invasive traits by tumor cells is acrucial step for metastasis to occur. Mutational activation of Ras proteinspromotes oncogenesis by disturbing a multitude of molecules andpathways that participate to the regulation of several processes includingalso cell invasion and motility. Among them a central role is played by Rhosmall GTPases (Rac1, Cdc42 and RhoA) which control cell migrationthrough their actions on actin assembly, actomyosin contractility andmicrotubules. Rac1 drives mesenchymal-type motility by promotinglamellipodia formation via the Wave Regulator Complex (WRC), a keypromoter of actin polymerization. Another family of small GTPases that actdownstream Ras, the Ral proteins, has been recently involved in theregulation of cell migration. RalB, through the mobilization of its maineffector the Exocyst complex, was shown to play an essential role in cellmotility. In this work of thesis, we investigated the molecular mechanismsthrough which RalB/Exocyst pathway controls cell motility and invasiondownstream oncogenic Ras.In the first part of this manuscript we describe the identification andcharacterization of the WRC complex as a novel interactor of the Exocyst.Furthermore, we provide evidences for Exocyst to be involved in drivingthe WRC to the leading edge of motile cells. This hypothesis, was finallydemonstrated in the second part of the manuscript. We were able to definethe mechanisms underlying the function of RalB in invasion by exploitingan optogenetic approach. We found that RalB, activated by Ras via the2Rgl1 and Rgl2 exchange factors, mobilizes the Exocyst complex whichrecruits the Wave Regulatory Complex (WRC) at cell edge, promotingprotrusions, migration and invasion. Even more, we show that the Rac1GTPase, usually considered the master of cell protrusions, is not involvedin this process. Finally, we analyzed Ral proteins expression in a cohort ofbreast cancer samples, pointing out for the first time an accumulation ofRalB in the invasive and metastasis compartments, suggesting a role ofRalB in invasiveness and metastatic spread of human breast cancers. Takentogether our work contribute to light up the role of the underestimated Ralpathway in the context of cancer invasion.

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Dams and power plants in watercourses pose a serious threat to diversity and aquatic species as they fragment habitats and create barriers. New legislation aims to facilitate the restoration of watercourses and in many places, various fish passages have been built. Evaluations of these are important in order to ensure that the desired function has been achieved. At Näkten regulation dam in Jämtland, Sweden, a combined technical and natural fishway has been built to enable migration for trout and grayling. The purpose of the study is to find out whether the technical solution has had suitable flows and gate settings for the fish that one wanted to enable migration for. To investigate this, unsteady flow analyzes were performedin HEC-RAS and then compared to field measurements as well as information from the dam owner. The results show that the gate during the study period has not been set according to recommended settings and that the flows at times have been too high to be suitable for migration. However, comparison with field measurements and previous calculations suggest that the modeled flows do not match reality but are too high in the model. The conclusion is therefore that further modeling and a more thorough comparison with field measurements is recommended to create reliable results and that one then possibly can adjust the settings on the gates. / Dammar och kraftverk i vattendrag utgör ett allvarligt hot mot diversiteten och vattenlevande arter då den fragmenterar livsmiljöer och skapar hinder. Nya lagstiftningar ska underlätta för återställning av vattendrag och på många platser har olika fiskpassager byggts. Utvärderingar av dessa är viktiga så att man kan säkerställa att önskad funktion är uppnådd. Vid Näktens regleringsdamm i Jämtlands län har ett kombinerat tekniskt oc hnaturlikt omlöp byggts för att åter möjliggöra vandring för öring och harr. Studiens syfte är att ta reda på om den tekniska lösningen har haft lämpliga flöden och luckinställningar för de fiskar som man velat möjliggöra vandring för. För att undersöka detta har flödesmodelleringar gjorts i programmet HEC-RAS och fältmätningar samt uppgifter från dammägaren har använts som referens. Resultaten visar att luckan under studieperioden inte varit inställd efter rekommenderade inställningar och att flödena ha varit för höga för att vara lämplig för vandring. Dock tyder jämförelse med fältmätningar och tidigare beräkningar att flödena inte stämmer överens med verkligheten utan blir för höga i modellen. Slutsatsen blir därför att ytterligare modellering och en grundligare jämförelse med fältmätningar rekommenderas för att skapa tillförlitliga resultat och att man därefter eventuellt kan justera inställningarna på luckorna. / <p>2023-06-02</p>