O FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2) é um clássico fator peptídico de crescimento que ativa vias intracelulares de sinalização molecular promovendo a transição G0 → G1 e o comprometimento com o ciclo celular. Não surpreendentemente, seus papéis pró-tumoral e angiogênico estão bem caracterizados e estabelecidos na literatura. No entanto, um crescente corpo de evidências tem indicado que o FGF2 também pode exercer efeitos anti-tumorais in vitro e in vivo, em modelos murinos e também humanos. Neste contexto, nosso grupo publicou em 2008 que o FGF2 exerce um efeito antiproliferativo seletivo em células murinas malignas dependentes de alta atividade de K-Ras e H-Ras. Os genes ras compõem a família de oncogenes mais frequentemente mutada em tumores malignos humanos, alcançando aproximadamente 30% de todos os casos. O desenvolvimento de terapias contra tumores dependentes de Ras fracassou, apesar dos intensos esforços e investimentos desde a descoberta em 1982 de suas mutações ativadoras em múltiplos cânceres. O objetivo deste trabalho foi desvendar os mecanismos moleculares pelo quais o FGF2 inibe irreversivelmente a proliferação de células malignas dependentes da atividade de Ras, empregando como modelos experimentais a linhagem murina Y1 de células adrenocorticais, e 4 linhagens humanas derivadas de sarcomas de Ewing. Identificamos que o efeito citotóxico do FGF2 não se processa por um mecanismo novo e independente das viasproliferativas classicamente ativadas por fatores peptídicos de crescimento. Ao contrário, seu efeito tóxico é resultado de sinalização mitogênica exagerada decorrente de estimulação sustentada por FGF2. A ativação da via de MAPK, principal sinalização mitogênica intracelular, a níveis elevados e sustentados provoca estresse mitogênico, que se propaga para a fase S na forma de estresse replicativo. Nesta situação, a célula passa a depender exageradamente da sinalização protetora de ATR, de modo que a combinação de estimulação com FGF2 e inibição de ATR foi altamente letal para as células malignas dependentes de Ras empregadas neste trabalho. Também analisamos as bases moleculares de resistência a FGF2 exibida por células Y1 anteriormente selecionadas para resistir ao efeito tóxico do FGF2 (Y1FRs). Descobrimos que a pressão seletiva do FGF2 não teve efeito na expressão de seus receptores, mas provocou a eliminação de um dos dois cromossomos que portam a amplificação gênica de ras nesta linhagem, enquanto o segundo cromossomo foi mantido por ser a única fonte de genes ribossomais ativos. Suas cópias de ras, no entanto, mostraram-se transcricionalmente silenciadas. Além disso, as sublinhagens Y1FRs não expressam o principal RasGEF, GRP4, encontrado nas células parentais Y1, o que pode ter influenciado o surgimento do fenótipo resistente ao FGF2. As linhagens resistentes mostraram grande redução no número de cromossomos e aumento da frequência de fusões entre cromossomos não homólogos em relação às células parentais. / FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2) is a classic peptide growth factor that activates intracellular molecular signaling pathways promoting the G0 → G1 transition and cell cycle commitment. Not surprisingly, its pro-tumor and angiogenic roles are well characterized and established in the literature. However, a growing body of evidence has indicated that FGF2 may also exert anti-tumor effects in vitro and in vivo in murine and human models. In this context, our group reported in 2008 that FGF2 exerts a selective antiproliferative effect in murine cells dependent on high activity of K-Ras and H-Ras. Ras genes make up the most frequently mutated oncogene family in human malignant tumors, reaching approximately 30% of all cases. The development of therapies against Ras-dependent tumors has failed despite intense efforts and investments since the discovery in 1982 of its activating mutations in multiple cancers. The objective of this work was to uncover the molecular mechanisms by which FGF2 irreversibly inhibits the proliferation of malignant cells dependent on Ras activity, using as experimental models the Y1 murine lineage of adrenocortical malignant cells and 4 human lineages derived from Ewing sarcomas. We showed that the cytotoxic effect of FGF2 did not involve novel cell cycle regulatory pathways; instead, this cytotoxic effect is a result of sustainedhyper mitogenic stimulation by FGF2. Activation of the KRas/MAPK pathway, the major intracellular mitogenic signaling, at high and sustained levels provokes mitogenic stress, which is propagated to S phase as replicative stress. In this situation, the cell dependence on the ATR protective signaling is enhanced, so that the combination of stimulation with FGF2 and inhibition of ATR was highly lethal for the Ras dependent malignant cells employed in this work. We also analyzed the molecular basis of FGF2 resistance exhibited by Y1 cells previously selected for resistance to FGF2. We found that the selective pressure of FGF2 had no effect on the expression of its receptors but promoted the elimination of one of the two marker chromosomes that carry the K-ras amplified copies, while the second chromosome was maintained because it is the only source of active ribosomal genes; however, its K-ras amplified copies were transcriptionally silenced. In addition, the Y1FRs sublines did not express the main RasGEF, GRP4, found in the parental Y1 cells, which might have played a role in the emergence of the FGF2-resistant phenotype. The resistant Y1FRs sublines showed a large reduction in chromosome numbers and increased frequency of fusions between non-homologous chromosomes in relation to parental cells.

O FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2) é um clássico fator peptídico de crescimento que ativa vias intracelulares de sinalização molecular promovendo a transição G0 → G1 e o comprometimento com o ciclo celular. Não surpreendentemente, seus papéis pró-tumoral e angiogênico estão bem caracterizados e estabelecidos na literatura. No entanto, um crescente corpo de evidências tem indicado que o FGF2 também pode exercer efeitos anti-tumorais in vitro e in vivo, em modelos murinos e também humanos. Neste contexto, nosso grupo publicou em 2008 que o FGF2 exerce um efeito antiproliferativo seletivo em células murinas malignas dependentes de alta atividade de K-Ras e H-Ras. Os genes ras compõem a família de oncogenes mais frequentemente mutada em tumores malignos humanos, alcançando aproximadamente 30% de todos os casos. O desenvolvimento de terapias contra tumores dependentes de Ras fracassou, apesar dos intensos esforços e investimentos desde a descoberta em 1982 de suas mutações ativadoras em múltiplos cânceres. O objetivo deste trabalho foi desvendar os mecanismos moleculares pelo quais o FGF2 inibe irreversivelmente a proliferação de células malignas dependentes da atividade de Ras, empregando como modelos experimentais a linhagem murina Y1 de células adrenocorticais, e 4 linhagens humanas derivadas de sarcomas de Ewing. Identificamos que o efeito citotóxico do FGF2 não se processa por um mecanismo novo e independente das viasproliferativas classicamente ativadas por fatores peptídicos de crescimento. Ao contrário, seu efeito tóxico é resultado de sinalização mitogênica exagerada decorrente de estimulação sustentada por FGF2. A ativação da via de MAPK, principal sinalização mitogênica intracelular, a níveis elevados e sustentados provoca estresse mitogênico, que se propaga para a fase S na forma de estresse replicativo. Nesta situação, a célula passa a depender exageradamente da sinalização protetora de ATR, de modo que a combinação de estimulação com FGF2 e inibição de ATR foi altamente letal para as células malignas dependentes de Ras empregadas neste trabalho. Também analisamos as bases moleculares de resistência a FGF2 exibida por células Y1 anteriormente selecionadas para resistir ao efeito tóxico do FGF2 (Y1FRs). Descobrimos que a pressão seletiva do FGF2 não teve efeito na expressão de seus receptores, mas provocou a eliminação de um dos dois cromossomos que portam a amplificação gênica de ras nesta linhagem, enquanto o segundo cromossomo foi mantido por ser a única fonte de genes ribossomais ativos. Suas cópias de ras, no entanto, mostraram-se transcricionalmente silenciadas. Além disso, as sublinhagens Y1FRs não expressam o principal RasGEF, GRP4, encontrado nas células parentais Y1, o que pode ter influenciado o surgimento do fenótipo resistente ao FGF2. As linhagens resistentes mostraram grande redução no número de cromossomos e aumento da frequência de fusões entre cromossomos não homólogos em relação às células parentais. / FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2) is a classic peptide growth factor that activates intracellular molecular signaling pathways promoting the G0 → G1 transition and cell cycle commitment. Not surprisingly, its pro-tumor and angiogenic roles are well characterized and established in the literature. However, a growing body of evidence has indicated that FGF2 may also exert anti-tumor effects in vitro and in vivo in murine and human models. In this context, our group reported in 2008 that FGF2 exerts a selective antiproliferative effect in murine cells dependent on high activity of K-Ras and H-Ras. Ras genes make up the most frequently mutated oncogene family in human malignant tumors, reaching approximately 30% of all cases. The development of therapies against Ras-dependent tumors has failed despite intense efforts and investments since the discovery in 1982 of its activating mutations in multiple cancers. The objective of this work was to uncover the molecular mechanisms by which FGF2 irreversibly inhibits the proliferation of malignant cells dependent on Ras activity, using as experimental models the Y1 murine lineage of adrenocortical malignant cells and 4 human lineages derived from Ewing sarcomas. We showed that the cytotoxic effect of FGF2 did not involve novel cell cycle regulatory pathways; instead, this cytotoxic effect is a result of sustainedhyper mitogenic stimulation by FGF2. Activation of the KRas/MAPK pathway, the major intracellular mitogenic signaling, at high and sustained levels provokes mitogenic stress, which is propagated to S phase as replicative stress. In this situation, the cell dependence on the ATR protective signaling is enhanced, so that the combination of stimulation with FGF2 and inhibition of ATR was highly lethal for the Ras dependent malignant cells employed in this work. We also analyzed the molecular basis of FGF2 resistance exhibited by Y1 cells previously selected for resistance to FGF2. We found that the selective pressure of FGF2 had no effect on the expression of its receptors but promoted the elimination of one of the two marker chromosomes that carry the K-ras amplified copies, while the second chromosome was maintained because it is the only source of active ribosomal genes; however, its K-ras amplified copies were transcriptionally silenced. In addition, the Y1FRs sublines did not express the main RasGEF, GRP4, found in the parental Y1 cells, which might have played a role in the emergence of the FGF2-resistant phenotype. The resistant Y1FRs sublines showed a large reduction in chromosome numbers and increased frequency of fusions between non-homologous chromosomes in relation to parental cells.

Vacinação contra doenças virais e bacterianas tem sido uma das histórias de sucesso da medicina humana e veterinária. Vacinas genéticas são constituídas apenas de DNA (como plasmídeos) ou RNA (como mRNA), que são entregues às células alvo. Esta abordagem proporciona uma vantagem significativa, pois essas preparações em geral apresentam facilidade de construção genética, baixo custo, rapidez de produção em massa, estabilidade elevada e um perfil de segurança atraente. Vacinas baseadas em RNA recentemente receberam maior atenção porque, ao contrário de vacinas de DNA, são processadas no citoplasma, excluindo a necessidade de entrada no núcleo celular. O vírus Semliki Forest (SFV, Alphavirus, Togaviridae ) possui um RNA genômico, auto replicativo, de simples fita e polaridade positiva, protegido em uma nucleocápside icosaédrica, composta pelo próprio RNA e pela proteína de cápside viral (C), de 267 aminoácidos. A nucleocápside contém 180 cópias da proteína C e é coberta por uma membrana lipoprotéica contendo as glicoproteínas virais. Para realizar a entrega de moléculas de RNA com fins de imunização é fundamental que o material esteja protegido da ação de enzimas. Assim, o objetivo deste trabalho foi expressar a proteína C recombinante de SFV em E.coli , associá-la in vitro com RNA auto replicativo, contendo gene repórter e fazer entrega deste complexo à célula alvo. Para isso, o gene da proteína C foi obtido de forma sintética e clonado em um vetor de expressão em bactérias, pET-28a(+). Para a expressão da proteína C recombinante foram utilizadas bactérias E. coli BL21(DE3) e testadas diferentes temperaturas após indução com IPTG. A proteína obtida foi purificada por cromatografia de afinidade e a amostra foi dialisada utilizando coluna de dessalinização. Após a purificação, a proteína recombinante foi submetida a uma associação in vitro com RNA, obtido através de transcrição in vitro . A eficiência de formação do complexo Proteína-RNA foi medida pela quantidade diferencial de RNA livre antes e após o procedimento por eletroforese em gel de agarose e pela análise através de imagens obtidas por microscopia eletrônica de transmissão. A entrega do complexo Proteína-RNA foi realizada de forma eficiente à célula alvo. Desta forma, de maneira geral, a proteína de capsídeo do vírus SFV é capaz de se associar in vitro com RNA auto replicativo, trazendo proteção e estabilidade ao mesmo, bem como realizar a entrega desse material à célula alvo, através da desmontagem da nucleocápside no interior da célula hospedeira. / Vaccination against viral and bacterial diseases has been one of the success stories of human and veterinary medicine. Genetic vaccines consist only of DNA (such as plasmids) or RNA (such as mRNA), which are delivered to target cells. This approach provides a significant advantage as these preparations generally have ease of genetic engineering, low cost, fast mass production, high stability and attractive safety profile. Unlike DNA vaccines, RNAbased vaccines are processed into the cytoplasm, excluding the need for entry into the cell nucleus. The Semliki Forest virus (SFV, Alphavirus, Togaviridae ) has a positive-strand and auto amplify RNA, protected in an icosahedral nucleocapsid, composed of viral RNA and the 267 amino acid capsid protein (C). The nucleocapsid contains 180 copies of protein C and is covered by a lipoprotein membrane containing the viral glycoproteins. In order to carry out the delivery of RNA molecules for immunization purposes, it is essential that the material is protected from the action of enzymes. Thus, the objective of this work was to express recombinant SFV C protein in E.coli, to associate it in vitro with auto replicative RNA, containing reporter gene and to deliver this complex to the target cell. For this, the protein C gene was synthesized and cloned into a bacterial expression vector, pET-28a (+). For expression of recombinant protein C, E. coli BL21 (DE3) bacteria were used and different temperatures tested after IPTG induction. The obtained protein was purified by affinity chromatography and the sample was dialyzed using desalting column. After purification, the recombinant protein was subjected to an in vitro association with RNA, obtained by in vitro transcription. The efficiency of formation of the Protein-RNA complex was measured by the differential amount of free RNA before and after the procedure by agarose gel electrophoresis and by the analysis through images obtained by transmission electron microscopy. Delivery of the Protein-RNA complex was efficiently performed on the target cell. Thus, in general, the SFV virus capsid protein is able to associate in vitro with auto amplify RNA, providing protection and stability to it, as well as delivering this material to the target cell, by disassembling the nucleocapsid in the interior of the host cell.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3391.pdf: 9156638 bytes, checksum: 0de8724bcb52a60114f5d3639d17f212 (MD5) Previous issue date: 2010-08-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / Molecular biology and genetic engineering have been deployed widely in recent years, several protocols have been established, presenting new methodologies capable of altering the genetics of bacterial strains industrial interest. This research had as main objectives: (1) the construction of the following plasmids: plat, pAMB4 and pAMB3RpoZneo, (2) the production of Streptomyces clavuligerus mutants by gene disruption, by insertion of plasmid integrative, and by replication of multi-copy plasmid in Streptomyces clavuligerus by conjugation and (3) study the effect of these mutations on clavulanic acid production and lipolytic activity. In Spain (University of Leon), six mutants Streptomyces clauligerus lat::apr, Streptomyces clavuligerus cvm7P::neo, Streptomyces clauligerus Lat::apr cvm7P::neo, Streptomyces clavuligerus pRAneoZ, Streptomyces clavuligerus pAMB4 and Streptomyces clavuligerus pAMB3RpoZneo were produced. In Leon, the fermentations were performed with the SA culture medium and only with the mutants Streptomyces clavuligerus lat::apr and Streptomyces clavuligerus pRAneoZ. In this case, there was no statistically significant difference at 5% probability by analysis of variance (ANOVA). In Brazil, the fermentations with all mutants in the culture medium-based oil and soybean meal, showed a different pattern in the production of clavulanic acid. The mutants Streptomyces clavuligerus pAMB3RpoZneo and Streptomyces clavuligerus pRAneoZ (= 5%) showed clavulanic acid titles higher when compared with the wild type. The double mutant Streptomyces clavuligerus lat::apr cvm7P::neo, contrary to expectations, showed the lowest levels of clavulanic acid in relation to its parental strain. Streptomyces clavuligerus pRAneoZ mutant and the mutant Streptomyces clavuligerus pAMB4 control, showed the highest lipolytic activity at 5% probability. The double mutant in turn, had the lowest lipolytic activities. A direct relationship between levels of clavulanic acid and lipase production was observed. All mutants produced in this work could be fermented into bioreactor to assess production levels of clavulanic acid and lipase. The construction of a new double mutant named Streptomyces clavuligerus lat::apr RpoZneo from existing ones mutant could be of great interest to investigate this new combination of mutations on clavulanic acid production and lipolytic activity. / A biologia molecular e a engenharia genética têm se desenvolvido muito nos últimos anos e vários protocolos foram estabelecidos, apresentando novas metodologias capazes de alterar a genética de linhagens bacterianas de interesse industrial. O presente estudo teve por objetivos principais: (1) a construção dos seguintes plasmídeos: plat, pcmv7P, pAMB4 e pAMB3RpoZneo; (2) a produção de mutantes de Streptomyces clavuligerus por disrupção gênica, por inserção de plasmídeo integrativo, e por replicação de plasmídeo multi-cópia em Streptomyces clavuligerus por conjugação bacteriana; (3) o estudo do efeito destas mutações na produção de ácido clavulânico e na atividade lipolítica. Na Espanha (Universidade de León), seis mutantes foram produzidos: Streptomyces clavuligerus lat::apr, Streptomyces clavuligerus cvm7P::neo, Streptomyces clavuligerus lat::apr cvm7P::neo, Streptomyces clavuligerus pRAneoZ, Streptomyces clavuligerus pAMB4 e Streptomyces clavuligerus pAMB3RpoZneo. Em León, as fermentações foram realizadas com o meio de cultura SA e somente com os mutantes Streptomyces clavuligerus lat::apr e Streptomyces clavuligerus pRAneoZ. Nestas fermentações não houve diferença estatística significativa ao nível de 5% de significância, pela análise de variânica (ANOVA). No Brasil, as fermentações com todos os mutantes no meio de cultura a base de óleo e farinha de soja, mostraram um padrão diferenciado na produção de ácido clavulânico. Os mutantes Streptomyces clavuligerus pRAneoZ e Streptomyces clavuligerus pAMB3RpoZneo apresentaram títulos de ácido clavulânico superiores quando comparados com a linhagem selvagem (= 5%). O duplo mutante Streptomyces clavuligerus lat::apr cvm7P::neo, ao contrário do esperado, apresentou os níveis mais baixos de ácido clavulânico e em relação a sua linhagem parental. Os mutantes Streptomyces clavuligerus pRAneoZ e o mutante controle Streptomyces clavuligerus pAMB4, apresentaram a maior atividade lipolítica ao nível de 5% de significância. O duplo mutante por sua vez, apresentou as menores atividades lipolíticas. Uma relação direta entre os níveis de ácido clavulânico e a produção de lipase foi observada. Todos os mutantes produzidos neste trabalho poderiam ser fermentados em biorreator de bancada para se avaliar os níveis de produção de ácido clavulânico e de lipase. A construção de um novo duplo mutante denominado, Streptomyces clavuligerus plat::apr RpoZneo, a partir dos existentes, poderia ser de grande interesse para investigar esta nova combinação de mutação na produção de ácido clavulânico e na atividade lipolítica.