Orientador: José Joaquim Titton Ranzani / Banca: Cláudia Valéria Seuller Brandão / Banca: Geórgia Nadalini Rodrigues / Banca: Daniela Nogueira Cremonini / Banca: Maria Guadalupe Sereno / Resumo: O presente estudo teve por objetivo avaliar o emprego da associação de Tacrolimus tópico com lipossomas contendo Rapamicina, em cães com ceratoconjuntivite seca grave, sem resposta a tratamentos convencionais. Foram estudados 29 olhos com valor de teste lacrimal de Schirmer menor que 5 mm/minuto. Os cães receberam, a cada 15 dias, durante dois meses, injeção subconjuntival de lipossomas com Rapamicina na dose de 0,4mg/ml, sendo mantida a medicação tópica com colírio de Tacrolimus 0,03%. Avaliação ocular completa, utilizando-se do protocolo de McDonald e Shadduck modificado, bem como testes de produção lacrimal Schirmer I e II e tempo de ruptura do filme lacrimal, foram realizados a cada 15 dias. O tratamento empregado não gerou efeitos adversos oculares em nenhum animal estudado. A associação de Tacrolimus tópico com lipossomas contendo Rapamicina foi eficaz na atenuação dos sinais clínicos de ceratoconjuntivite seca em cães, bem como incrementou a produção lacrimal e a qualidade da lágrima dos animais tratados / Abstract: The present study aimed to evaluate the use of the association of topical Tacrolimus with liposomes containing Rapamycin in dogs with severe keratoconjunctivitis sicca, non-responsive to conventional treatments. Were studied 29 eyes with Schirmer tear test value of less than 5 mm/min. The dogs received every 15 days a subconjunctival injection of liposomes with Rapamycin at a dose of 0.4 mg/ml for two months. Topical eye drop medication was maintained with 0.03% Tacrolimus. Complete ophthalmologic evaluation using a modified McDonald-Shadduck protocol, as well as Schirmer tear tests I and II and tear film break up time were made every 15 days. The treatment used did not cause ocular side effects in any animal studied. The association of topical Tacrolimus with liposomes containing Rapamycin was effective in alleviating the clinical signs of keratoconjunctivitis sicca in dogs, as well as increased tear production and tear film quality of the studied animals / Doutor

O câncer de mama representa um grave problema de saúde pública. Dentre os fármacos empregados, destaca-se o paclitaxel, um agente citotóxico eficaz, porém associado a severos efeitos colaterais. A metformina hidrocloreto tem obtido resultados promissores para o tratamento de neoplasias, porém é bastante hidrofílica, fator limitante da biodisponibilidade. A rapamicina tem demonstrado sinergismo com paclitaxel e potente atividade antitumoral. Todavia, é um fármaco lipofílico e possui desvantagens. Sistemas nanoestruturados de fármacos como lipossomas PEGlados são largamente empregados para a melhora da farmacocinética e potencialização da ação terapêutica. Ademais, a funcionalização de lipossomas com anticorpos monoclonais pode permitir a entrega seletiva do fármaco encapsulado à célula alvo. No presente trabalho objetivou-se desenvolver e caracterizar lipossomas e imunolipossomas funcionalizados com trastuzumabe, contendo paclitaxel, metformina hidrocloreto e/ou rapamicina, bem como avaliar as formulações através de estudos in vitro e in vivo. Os resultados mostraram que a metformina hidrocloreto foi encapsulada com baixa eficiência, menor que 20%, ao passo que paclitaxel e rapamicina puderam ser co-encapsulados com adequados valores de eficiência de encapsulação, equivalente a 56,32% para paclitaxel e 73,31% para rapamicina, e tamanho de partícula nanométrico, de 136,95 nm em composição biocompatível baseada em SPC:Col:DSPE-PEG(2000). Os dois fármacos apresentaram liberação lenta, e foram convertidos às formas molecular e amorfa, respectivamente para paclitaxel e rapamicina quando encapsulados. Os imunolipossomas foram funcionalizados com elevada eficiência com trastuzumabe e mantiveram o tamanho nanométrico, com adequados valores de encapsulação dos fármacos. Ainda, mostrou-se o sinergismo entre paclitaxel e rapamicina coencapsulados em lipossomas em células triplo negativas (4T1) e houve sinergismo entre os dois fármacos, mediado pelo anticorpo em imunolipossomas frente à linhagem celular HER2 positiva (SKBR3), em virtude do aumento do uptake celular mediado pelo trastuzumabe. Finalmente, os resultados obtidos in vitro foram confirmados in vivo, sendo que os lipossomas com paclitaxel e rapamicina coencapsulados foram capazes de controlar o crescimento tumoral em modelo de câncer de mama triplo negativo, ao passo que o imunolipossoma com os dois fármacos permitiu o controle do crescimento de tumores xenográficos HER2 positivos, cuja média de volume tumoral correspondeu a 25,27%, 44,38% e 47,78% das médias dos volumes tumorais de controle negativo, positivo e lipossoma, respectivamente. Portanto, a formulação desenvolvida nesse trabalho tem potencial para ser avaliada em estudos clínicos. / Breast cancer represents a severe public health problem. Among the drugs used in the treatment, paclitaxel is an effective cytotoxic drug, but associated with side effects. Hydrocloride metformin has shown promising results for cancer treatment, however it is very hydrophilic, a limiting factor for bioavailability. Rapamycin has demonstrated synergism with paclitaxel and potent anticancer activity, though it is a lipophilic drug with drawbacks that compromise its bioavailability. Nanostructured drug delivery systems, such as PEGylated liposomes are largely employed for pharmacokinetics improvement and enhancement of therapeutic effect. Furthermore, the functionalization of liposomes with monoclonal antibodies enables the selective delivery of the loaded drug to the target cell. In the present work, we aimed to develop and characterize liposomes and immunoliposomes functionalized with trastuzumab, containing paclitaxel, hydrocloride metformin and/or rapamycin, as well as to evaluate the formulations through in vitro and in vivo studies. The results showed that hydrocloride metformin was encapsulated with low efficiency, less than 20%, on the other hand paclitaxel and rapamycin could be co-loaded with suitable values of encapsulation efficiency, 56.32% for paclitaxel and 73.31% for rapamycin and nanometric particle size, 136.95 nm, based on a SPC:Chol:DSPE-PEG(2000) composition. The two drugs displayed slow release, and were converted to molecular and amorphous form, respectively for paclitaxel and rapamycin when encapsulated. The immunoliposomes were developed with high efficiency with trastuzumab and kept the nanometric size, with adequate encapsulation of drugs. Moreover, herein it was shown the synergism between paclitaxel and rapamycin co-loaded in liposomes in triple negative cells (4T1) and there was synergism between the two drugs mediated by the antibody in immunoliposomes in the HER2-positive cell line (SKBR3), due to the improved cell uptake mediated by trastuzumab. Finally, the results obtained in vitro were confirmed in vivo. Co-loaded paclitaxel and rapamycin were able to control tumor growth in a triple negative breast cancer animal model, while the immunoliposome containing the two drugs allowed for better control of tumor growth in a HER2-positive breast xenograft model, whose average tumor volume corresponded to 25.27%, 44.38% and 47.78% of the tumor volumes of positive control, negative control and liposome, respectively. Therefore, the formulation developed herein has potential to be evaluated in clinical trials.

A infecção por HPV de alto risco é considerada um dos principais fatores de risco para o desenvolvimento do carcinoma do colo uterino, um das neoplasias mais freqüentes em mulheres de todo o mundo. As oncoproteínas E6 e E7 de HPV-16 são capazes de induzir a degradação dos genes supressores de tumor p53 e pRb, respectivamente. Mais do que isso, a expressão dessas oncoproteínas está relacionada a alterações na via de PI3K/AKT/mTOR. A proteína quinase mTOR apresenta importante papel no controle da tradução de proteínas e é considerada o principal mediador entre crescimento celular e proliferação. A ativação de mTOR é correlacionada à fosforilação das proteínas eIF4G1 e 4EBP1, aumentando assim a taxa de síntese de proteínas. A Rapamicina é um inibidor específico de mTOR e seus análogos apresentam potente atividade antiproliferativa em um grande número de células tumorais e tumores gerados em animais. Uma vez que as proteínas E6 e E7 são capazes de interagir com diversas proteínas da via que controla a atividade de mTOR optamos por investigar o efeito da rapamicina na proliferação de culturas organotípicas de queratinócitos expressando esses genes. Também avaliamos o efeito dos genes E6 e E7 na atividade de mTOR após o tratamento com essa droga. Para geração de culturas organotípicas de queratinócitos infectamos essas células com vetores retrovirais recombinantes contendo os genes E6 e E7 de HPV-16 em conjunto ou separadamente. Nós também avaliamos o papel da degradação de p53 e pRb na resposta à rapamicina através da utilização de mutantes de E6 e E7 incapazes de induzir a degradação dessas proteínas celulares. Após a infecção dos queratinócitos, os mesmos foram semeados em uma matriz de colágeno. Após 6 dias as culturas foram tratadas com 100ng/ml de rapamicina e permaneceram 60h em contato com a droga. Para análise por imunohistoquímica os tecidos foram fixados em formalina tamponada e emblocados em parafina. A reação de imunohistoquímica foi realizada utilizando os anticorpos contra BrdU, p-4EBP1 (ser 65), p-eIF4G1 (ser 1188) e pAKT (ser 473). Os resultados obtidos ilustram que a rapamicina apresenta efeito antiproliferativo em culturas de queratinócitos contendo o vetor vazio. Por outro lado, culturas contendo o gene E7 são resistentes ao efeito antiproliferativo dessa droga. Essa resistência parece estar relacionada à capacidade de E7 induzir a degradação da proteína pRb, uma vez que em queratinócitos expressando o mutante de E7, incapaz de induzir a degradação dessa proteína, não foi observada resistência. Além disso, a fosforilação de eIF4G e 4EBP1 indica que a expressão de E7 impede que a rapamicina seja capaz de inibir a atividade de mTOR. Esses resultados mostram, pela primeira vez, que o efeito antiproliferativo da rapamicina pode ser superado pela expressão de uma proteína viral, no caso a proteína E7 de HPV-16. / High-risk HPV infection has a major etiologic role in development and progression of cervical cancer, one of the most frequent forms of cancer among women worldwide. HPV-16 E6 and E7 oncoproteins are able to induce degradation of p53 and pRb tumor suppressor proteins respectively. Moreover, the expression of these oncoproteins is related to alterations in the PI3K/AKT/mTOR pathway. The cellular kinase mammalian target of Rapamycin (mTOR) is an important regulator of the cellular protein synthesis machinery and has emerged as a principal mediator of cell growth and proliferation. mTOR activation has been shown to stimulates eIF4G1 and 4EBP1 phosphorylation, thus increasing the rate of protein synthesis. Rapamycin is a specific inhibitor of mTOR signaling pathway and its analogues have demonstrated impressive activity against a broad range of human cancer derived cell lines in culture and in human tumor xenograft models. Since E6 and E7 target several proteins controlling the mTOR pathway we aimed to investigate the effect of Rapamycin in the proliferation of organotypic raft cultures expressing these genes. We also evaluated the effect of E6 and E7 genes in mTOR activity after rapamycin treatment. To generate organotypic culture of keratinocytes we infect these cells with recombinant retroviruses containing HPV-16 E6 and E7 together or separately. We also analyzed the role of p53 and pRb degradation in rapamycin responsiveness by using E6 and E7 mutants lacking the hability to inactivate these cellular proteins. After infection, keratinocytes were seeded on to a collagen matrix. After 6 days, these cultures were treated with 100ng/ml of Rapamycin for 60 hours. BrdU was added in the last 12 hours to evaluate proliferation. For immunohistochemistry analysis tissues were fixed in buffered formalin and embedded in paraffin. Immunohistochemistry reactions against BrdU, p-4EBP1 (ser 65), p-eIF4G1 (ser 1188) and p-AKT (ser 473) were performed The results show that proliferation of organotypic cultures of keratinocytes transduced with empty vector is inhibited by Rapamycin. On the other hand, cultures generated with keratinocytes transduced with E7 gene were completely resistance to the antiproliferative effect of Rapamycin. Moreover, we found that this antiproliferative effect was dependent of Rb degradation since the cells transduced with E7 mutant unable do induce Rb degradation were sensitive. In addition, eIF4G and 4EBP1 phosphorylation indicates that E7 expression impairs mTOR inhibition by rapamycin. AKT phosphorilation indicates that rapamycin resistance could be dependent of Rb inactivation induced by E7 expression. These results show for the first time that the Rapamycin antiproliferative effect is bypassed by the expression of a viral oncogene, in this case the HPV-16 E7. Moreover, E7 expression impairs rapamycin to inactivate mTOR.

A infecção por tipos de HPV de alto risco oncogênico é o principal fator de risco para o desenvolvimento do carcinoma do colo uterino, uma das neoplasias mais frequentes em mulheres de todo o mundo. Este grupo de vírus também está associados a uma proporção importante de outros cânceres anogenitais e de tumores de cabeça e pescoço. Os HPVs de alto risco expressam duas oncoproteínas, E6 e E7, que agem sobre fatores celulares específicos alterando diferentes vias de vinalização. A oncoproteína E6 é capaz de unir-se à proteína supressora de tumor p53, alterar a sua capacidade funcional e promover sua degradação pela via de proteólise dependente de ubiquitina. Mais ainda, a interação da proteína E6 com várias proteínas celulares por exemplo, E6AP, TNFR1, Bak e caspase 8 confere resistência a apoptose; hADA3, p300, CARM1 e SET7 a remodulação da cromatina; NFX1-91 a ativação da telomerase; STAT-1 e TLR-9 a evasão imune, ATR, BCRA1, MCM7, MGMT. XRCC1 a estabilidade genômica; DLG1, MAGI1-3, SCRIBBLE, paxilina e fibulina a perda de polaridade celular e indução de hiperplasia. No entanto, as consequências de muitas dessas interações não têm sido bem estudadas em queratinócitos primários humanos, a célula alvo natural do HPV. No presente estudo analizamos o efeito da proteína E6 de HPV16 (alto risco) e HPV11 (baixo risco) na expressão e na atividade de fatores envolvidos na regulação/execução de apoptose induzida pelas citocinas TNF e TRAIL e pelo quimioterápico Rapamicina. Através de ensaios de proliferação/viabilidade observamos que as células que expressam E6 de ambos os tipos virais apresentam resistência às citocinas e à rapamicina, quando comparadas a culturas controle. Além disso, observamos que as células que expressam E6 apresentam diferenças no padrão de expressão de proteínas envolvidas na regulação das vias extrínseca e intrínseca da apoptose. / The infection with oncogenic HPV types is the main risk factor for the development of cervical cancer, one of the most common malignancies in women worldwide. This group of viruses is also associated with a significant proportion of other anogenital cancer and head and neck tumor. High-risk HPV express two oncoproteins, E6 and E7, which act on specific cellular factors altering difefferent signaling pathways. For instance E6 oncoprotein is able to bind the p53 tumor suppressor protein and promote its degradation by the ubiquitin dependent proteolysis pathway. Furthermore, the interaction of E6 with various cellular proteins for example, E6AP, TNFR1, caspase 8 Bak and confers resistance to apoptosis; hADA3, p300, and CARM1 SET7 the reshaping of chromatin; NFX1-91 telomerase activation; STAT-1 and TLR-9 immune evasion, ATR, BCRA1, MCM7, MGMT. XRCC1 genomic stability; Dlg1, MAGI1-3, scribble, paxillin and fibulin loss of cell polarity and hyperplasia of induction. In the present study we analyzed the effect of the E6 protein of HPV (highrisk) and HPV11 (low-risk) on the expression and activity of factors involved in the regulation/execution of apoptosis induced by the cytokines TNF and TRAIL and the chemotherapeutic agent Ramaycin. Using proliferation/viability assays we observed that cells expressing E6 from either viral cytokines and Rapamycin when compared with control cells. Besides, we observed that cells expressing E6 exhibit differences in the expression pattern of protein involved in the regulation of apoptosis extrinsic and intrinsic pathways.

A infecção por tipos de HPV de alto risco oncogênico é o principal fator de risco para o desenvolvimento do carcinoma do colo uterino, uma das neoplasias mais frequentes em mulheres de todo o mundo. Este grupo de vírus também está associados a uma proporção importante de outros cânceres anogenitais e de tumores de cabeça e pescoço. Os HPVs de alto risco expressam duas oncoproteínas, E6 e E7, que agem sobre fatores celulares específicos alterando diferentes vias de vinalização. A oncoproteína E6 é capaz de unir-se à proteína supressora de tumor p53, alterar a sua capacidade funcional e promover sua degradação pela via de proteólise dependente de ubiquitina. Mais ainda, a interação da proteína E6 com várias proteínas celulares por exemplo, E6AP, TNFR1, Bak e caspase 8 confere resistência a apoptose; hADA3, p300, CARM1 e SET7 a remodulação da cromatina; NFX1-91 a ativação da telomerase; STAT-1 e TLR-9 a evasão imune, ATR, BCRA1, MCM7, MGMT. XRCC1 a estabilidade genômica; DLG1, MAGI1-3, SCRIBBLE, paxilina e fibulina a perda de polaridade celular e indução de hiperplasia. No entanto, as consequências de muitas dessas interações não têm sido bem estudadas em queratinócitos primários humanos, a célula alvo natural do HPV. No presente estudo analizamos o efeito da proteína E6 de HPV16 (alto risco) e HPV11 (baixo risco) na expressão e na atividade de fatores envolvidos na regulação/execução de apoptose induzida pelas citocinas TNF e TRAIL e pelo quimioterápico Rapamicina. Através de ensaios de proliferação/viabilidade observamos que as células que expressam E6 de ambos os tipos virais apresentam resistência às citocinas e à rapamicina, quando comparadas a culturas controle. Além disso, observamos que as células que expressam E6 apresentam diferenças no padrão de expressão de proteínas envolvidas na regulação das vias extrínseca e intrínseca da apoptose. / The infection with oncogenic HPV types is the main risk factor for the development of cervical cancer, one of the most common malignancies in women worldwide. This group of viruses is also associated with a significant proportion of other anogenital cancer and head and neck tumor. High-risk HPV express two oncoproteins, E6 and E7, which act on specific cellular factors altering difefferent signaling pathways. For instance E6 oncoprotein is able to bind the p53 tumor suppressor protein and promote its degradation by the ubiquitin dependent proteolysis pathway. Furthermore, the interaction of E6 with various cellular proteins for example, E6AP, TNFR1, caspase 8 Bak and confers resistance to apoptosis; hADA3, p300, and CARM1 SET7 the reshaping of chromatin; NFX1-91 telomerase activation; STAT-1 and TLR-9 immune evasion, ATR, BCRA1, MCM7, MGMT. XRCC1 genomic stability; Dlg1, MAGI1-3, scribble, paxillin and fibulin loss of cell polarity and hyperplasia of induction. In the present study we analyzed the effect of the E6 protein of HPV (highrisk) and HPV11 (low-risk) on the expression and activity of factors involved in the regulation/execution of apoptosis induced by the cytokines TNF and TRAIL and the chemotherapeutic agent Ramaycin. Using proliferation/viability assays we observed that cells expressing E6 from either viral cytokines and Rapamycin when compared with control cells. Besides, we observed that cells expressing E6 exhibit differences in the expression pattern of protein involved in the regulation of apoptosis extrinsic and intrinsic pathways.

Orientador: Luis Gustavo Modelli de Andrade / Resumo: Introdução: Os inibidores do alvo de rapamicina em mamíferos (mTORI) podem conferir vantagens cardioprotetoras. Em modelos animais, o mTORI pode prevenir a aterogênese pela regulação da homeostase do colesterol e pela redução da resposta inflamatória. Além disso, a administração de mTORI pode levar à redução da massa ventricular esquerda. O objetivo deste estudo é comparar a espessura médio intimal da carotída (cIMT) e a massa ventricular esquerda indexada (LVMi) entre o grupo de tacrolimus associado a micofenolato (grupo micofenolato) e tacrolimo associado a sirolimo (grupo sirolimo) em baixas doses. A cIMT é considerada um marcador substituto da aterosclerose. Métodos: Nós avaliamos a cIMT e a LVMi no início e aos 6 e 12 meses após o transplante renal. Foram randomizados prospectivamente todos os receptores de transplante renal com mais de 60 anos para um dos dois grupos: tacrolimus / sirolimus (n = 21) ou tacrolimus / micofenolato (n = 23). A cIMT foi avaliada por ultrassonografia na parede da artéria carótida comum e o LVMi pelo ecocardiograma. Resultados: Os níveis de colesterol total e de lipoproteína de alta densidade (HDL) foram maiores no grupo do sirolimus aos 6 e 12 meses. O cIMT diminuiu com o tempo aos 6 e 12 meses no grupo do sirolimus (p = 0,012); esta diminuição continuou a ser significativa em um modelo ajustado para idade, sexo, presença de diabetes, uso de estatina e tabagismo. Houve redução ao longo do tempo na massa ventricular esquerda indexada, mas não ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Background: Mammalian target of rapamycin inhibitors (mTORI) may confer cardioprotective advantages. In animal models, the mTORI may prevent atherogenesis by the regulation of homeostasis of cholesterol and by a reduced inflammatory response. In addition, the administration of mTORI may lead to reduction of left ventricular mass. The aim of this study is to compare the carotid intima-media thickness (cIMT) and left ventricular mass index (LVMi) between de novo tacrolimus/mycophenolate and tacrolimus/sirolimus at low doses. The cIMT is considered a surrogate marker of atherosclerosis. Methods: We evaluated cIMT and LVMi at baseline and at 6 and 12 months after kidney transplantation. We prospectively randomly assigned kidney transplant recipients older than 60 years of age to one of two groups: tacrolimus/sirolimus (n=21) or tacrolimus/mycophenolate (n=23). The cIMT was evaluated by using ultrasound in the common carotid artery wall in both sides ant the LVMi by echocardiogram. Results: The total and high-density lipoprotein cholesterol levels were higher in the sirolimus group at 6 and 12 months. The cIMT decreased over time at 6 and 12 months in the sirolimus group (p = 0.012); this decrease continued to be significant in a model adjusted for age, sex, presence of diabetes, statin use and smoking. There was a reduction over time in LVMi, but there were no differences between groups suggesting absence of sirolimus class effect. Conclusions: The use of sirolimus plus tacrolimu... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Los resultados del trasplante renal a largo plazo están limitados por la pérdida a largo plazo del injerto y la muerte con injerto funcionante. Los inmunosupresores tienen gran importancia por su efecto sobre el injerto (control de la respuesta inmunológica y nefrotoxicidad) y sobre los factores de riesgo cardiovascular y el desarrollo de neoplasias. Los nuevos inmunosupresores apuntan a un mejor perfil en este sentido para reducir estos dos tipos de complicaciones y prolongar la supervivencia del injerto y del paciente, siendo los fármacos del grupo mTOR los más prometedores en este sentido. La presente tesis doctoral analiza los efectos de este grupo de fármacos inmunosupresores (Sirolimus y Everolimus) en pacientes trasplantados renales.Se analizan los efectos del uso de inhibidores de mTOR en pacientes trasplantados renales sobre el daño crónico del injerto en biopsias de protocolo, sobre la aparición de proteinuria como complicación de su uso en pacientes estables y sobre la formación de células T reguladoras circulantes en sangre periférica. / Long-term results of kidney transplantation are limited by the chronic graft failure and the death of the patient with a functioning kidney. Immunosuppressive drugs have an important role due to its effects on the graft (control of immune response and nephrotoxicity) and on vascular risk factors and the development of neoplasms. New immunosuppressive drugs, specially mTOR inhibitors have a better profile and are able to reduce both types of complications, increasing graft and patient survival. The present doctoral thesis analyzes the effects of this group of immunosuppressive drugs (Sirolimus and Everolimus) in renal transplant recipients.The effects of mTOR inhibitors over chronic graft damage in protocol kidney biopsies, on the appearance of proteinuria as a complication of its use in stable patients and on the formation of circulating regulatory T-cells in renal transplant patients are analyzed

Adaptive responses allow cells to maintain their growth as well as their proliferative potential under diverse stress conditions. It is known that, growth and proliferation can be suppressed by intense stress, but maintained under tolerable stress conditions under which cells can induce compensatory responses. The kinase mTOR is a central regulator of proliferative and growing capacity in mammalian cells, and has been shown to be sensitive to diverse stressors. However, little is known about the role played by mTOR in the adaptive responses that cells utilize to resist stress and maintain their growth capacity. We addressed this question in the context of osmotic stress, to which cells can adapt by inducing the transcription of specialized genes. We showed that mTOR is active under moderate osmostress conditions and regulates the induction of a set of genes by mechanisms dependent and independent of NFAT5, the main transcription factor involved in the transcription of genes upon hypertonic stress. In addition, we observed that the overall set of genes whose induction was sensitive to mTOR activity is enriched in regulators of growth and proliferation. We also have identified REDD1 and REDD2 as two osmostress and mTOR-dependent induced genes, which previously had been characterized in other stress contexts acting as negative regulators of the mTORC1 pathway. We observed that mTOR promoted changes in chromatin predisposing it towards a transcriptional permissive configuration, with higher levels of acetylated histone H4 and increased recruitment of active RNA-pol II to promoters as well as transcribed regions. Altogether, the results described in this thesis reveal a new role for the mTOR kinase in the regulation of gene expression to facilitate the cellular adaptive response upon osmostress. / Las respuestas adaptativas frente al estrés permiten a las células mantener su crecimiento así como su potencial proliferativo. Aunque se ha establecido que el crecimiento y la proliferación celular pueden inhibirse en respuesta a un estrés intenso, en situaciones de estrés tolerable las células pueden mantener su crecimiento y proliferación mediante la inducción de respuestas compensatorias. La quinasa mTOR es una proteína clave para el mantenimiento de la capacidad proliferativa y del crecimiento en las células de mamífero; además se ha descrito que es sensible a varios estreses. Sin embargo, poco se sabe acerca del papel que juega en las respuestas de adaptación que son utilizadas por las células para resistir el estrés y mantener así su capaciad de crecimiento. Nuestro trabajo se ha centrado en el ámbito del estrés osmótico, en cuyo caso las células pueden adaptarse mediante la transcripción de diversos genes especializados. Nuestro estudio demuestra que mTOR se encuentra activo en condiciones moderadas de estrés osmótico y regula la indución de un conjunto de genes mediante mecanismos dependientes e independientes de NFAT5, el principal factor de transcripción responsable de la transcripción de genes en respuesta a un estrés hipertónico. Además, observamos que la mayoría de los genes cuya inducción es sensible a la actividad de mTOR tienen funciones en la regulación del crecimiento y de la proliferación. También hemos identificado a REDD1 y REDD2 como genes que se inducen en respuesta a estrés osmótico dependientes de mTOR, y que con anterioridad se habían caracterizado en otros escenarios de estrés actuando como reguladores negativos de la ruta de señalización de mTORC1. Por último hemos observado que mTOR origina cambios en la cromatina, promoviendo una configuración permisiva para la transcripción, con un incremento de la acetilación de la histona H4 y un aumento en el reclutamiento de la forma activa de la RNA-polimerasa II en los promotores y regiones transcritas de ciertos genes. En resumen, los resultados descritos en esta tesis muestran un nuevo papel de la quinasa mTOR en la regulación de la expresión génica facilitando así la respuesta de adaptación celular frente al estrés osmótico.

La adaptación de la levadura Saccharomyces cerevisiae a condiciones de alta osmolaridad está mediada por la vía de HOG ((high-osmolarity glycerol). La activación de esta vía induce una serie de respuestas que van a permitir la supervivencia celular en respuesta a estrés. La regulación génica constituye una respuesta clave para dicha supervivencia. Se han descrito cinco factores de transcripción regulados por Hog1 en respuesta a estrés osmótico. Sin embargo, éstos no pueden explicar la totalidad de los genes regulados por la MAPK Hog1. En el presente trabajo describimos cómo el complejo transcripcional formado por las proteínas Rtg1 y Rtg3 regula, a través de la quinasa Hog1, la expresión de un conjunto específico de genes. Hog1 fosforila Rtg1 y Rtg3, aunque ninguna de estas fosforilaciones son esenciales para regulación transcripcional en respuesta a estrés. Este trabajo también muestra cómo la deleción de proteínas RTG provoca osmosensibilidad celular, lo que indica que la integridad de la vía de RTG es esencial para la supervivencia celular frente a un estrés osmótico. / In Saccharomyces cerevisiae the adaptation to high osmolarity is mediated by the HOG (high-osmolarity glycerol) pathway, which elicits different cellular responses required for cell survival upon osmostress. Regulation of gene expression is a major adaptative response required for cell survival in response to osmotic stress. At least five transcription factors have been reported to be controlled by the Hog1 MAPK. However, they cannot account for the regulation of all of the genes under the control of the Hog1 MAPK. Here we show that the Rtg1/3 transcriptional complex regulates the expression of specific genes upon osmostress in a Hog1-dependent manner. Hog1 phosphorylates both Rtg1 and Rtg3 proteins. However, none of these phosphorylations are essential for the transcriptional regulation upon osmostress. Here we also show that the deletion of RTG proteins leads to osmosensitivity at high osmolarity, suggesting that the RTG-pathway integrity is essential for cell survival upon stress.

L'activació sostinguda de Hog1 porta a una inhibició del creixement cel·lular. En aquest treball, hem observat que el fenotip de letalitat causat per l'activació sostinguda de Hog1 és parcialment inhibida per la mutació del complexe SCFCDC4. La inhibició de la mort causada per l'activació sostinguda de Hog1 depèn de la via d'extensió de la vida. Quan Hog1 s'activa de manera sostinguda, la mutació al complexe SCFCDC4 fa que augmenti l'expressió gènica depenent de Msn2 i Msn4 que condueix a una sobreexpressió del gen PNC1 i a una hiperactivació de la deacetilassa Sir2. La hiperactivació de Sir2 és capaç d'inhibir la mort causada per l'activació sostinguda de Hog1. També hem observat que la mort cel·lular causada per l'activació sostinguda de Hog1 és deguda a una inducció d'apoptosi. L'apoptosi induïda per Hog1 és inhibida per la mutació al complexe SCFCDC4. Per tant, la via d'extensió de la vida és capaç de prevenir l'apoptosi a través d'un mecanisme desconegut. / Sustained Hog1 activation leads to an inhibition of cell growth. In this work, we have observed that the lethal phenotype caused by sustained Hog1 activation is prevented by SCFCDC4 mutants. The prevention of Hog1-induced cell death by SCFCDC4 mutation depends on the lifespan extension pathway. Upon sustained Hog1 activation, SCFCDC4 mutation increases Msn2 and Msn4 dependent gene expression that leads to a PNC1 overexpression and a Sir2 deacetylase hyperactivation. Then, hyperactivation of Sir2 is able to prevent cell death caused by sustained Hog1 activation. We have also observed that cell death upon sustained Hog1 activation is due to an induction of apoptosis. The apoptosis induced by Hog1 is decreased by SCFCDC4 mutation. Therefore, lifespan extension pathway is able to prevent apoptosis by an unknown mechanism.