A quimiorresistência de tumores constitui um dos maiores obstáculos que levam comumente ao fracasso da terapia. Os mecanismos relevantes que contribuem para a resistência celular incluem: bombas de efluxo; alterações na interação entre a droga e o seu alvo e mudanças nas respostas celulares, em particular uma habilidade aumentada de reparar os danos induzidos no DNA e defeitos nas vias apoptóticas. A capacidade de reparar os danos no DNA e a evasão da apoptose são de grande importância, uma vez que a maioria dos quimioterápicos tem sua ação baseada na indução de citotoxicidade pela capacidade de gerar lesões no DNA. Desta forma, uma importante estratégia para melhorar a quimioterapia é o desenvolvimento de abordagens mais seletivas e mecanismos que contornem a resistência tumoral. Neste trabalho, através de um estudo sobre os genes e suas respectivas vias envolvidas no reparo, capacidade de sobrevivência e sinalização de danos induzidos pela nimustina (ACNU) - um agente cloroetilante comumente utilizado em tratamentos quimioterápicos de tumores sólidos - identificamos genes potencialmente alvos para uma terapia adjuvante. Demonstramos que células de glioma p53mt tem menor capacidade de reparo de ICLs induzidos por esta droga do que células p53wt. Também, que a via de NHEJ (\'\'Non Homologous End Joining\'\') não é uma via preferencial de reparo dessas lesões, mas que a via de NER (\'\'Nucleotide Excision Repair\'\') (ou especificamente os produtos gênicos XPA, XPC e XPF) é bastante importante. Curiosamente, na ausência de XPA, NHEJ assume uma participação no reparo dessas lesões, provavelmente devido a um aumento no número de DSBs e saturação das outras vias de reparo. Da mesma forma, verificamos que a DNA polimerase POLH (XPV), envolvida em TLS (\'\'Translesion Synthesis\'\'), também participa na tolerância dessas lesões. Neste contexto, encontramos evidências de que a polimerase TLS (especificamente POLH e POLK) apresentam-se superexpressas em amostras de gliomas, podendo desta forma concorrerem tanto para a tumorigênese quanto para a resistência observada nestes tipos tumorais. Por fim, realizamos o silenciamento gênico através da teconologia de RNAi, que reprimem os genes pela eliminação do transcrito mRNA correspondente, prevenindo a síntese protéica. Os genes-alvo escolhidos para o silenciamento foram, desta forma, XPC, XPF, POLH e POLK. O silenciamento gênico de XPC, XPF e POLH demonstraram-se capazes de sensibilizar significativamente células de glioma, permitindo-nos sugerir estas proteínas como elementos importantes na quimioresistência de gliomas ao ACNU e colocando a inibição dessas moléculas como uma estratégia importante na sensibilização de gliomas ao ACNU e potencialmente a outros agentes quimioterápicos com o mesmo mecanismo de ação. / The chemoresistance of tumors is one of the most important obstacles that commonly lead to the failure of therapy. The main mechanisms that contribute to cellular resistance include efflux pumps; changes in the interaction between the drug and its target and changes in cellular responses, in particular an increased ability to repair induced DNA damages and defects in apoptotic pathways. The ability to repair DNA damage and evasion of apoptosis are of great importance, since most chemotherapy has its action based on the induction of cytotoxicity by the ability to generate DNA lesions. Thus, an important strategy for improving chemotherapy is the development of more selective mechanisms that circumvent tumor resistance approaches. In this work, through a study of genes and pathways involved in the repair, survival and damage signaling induced by nimustine (ACNU) - a cloroethylating agent commonly used in treatments of solid tumors - we aimed to identify target genes for a potentially adjuvant therapy. We demonstrated that glioma cells p53mt have less ability to repair ICLs induced by this drug then p53wt cells. Also, that the NHEJ (\'\'Non Homologous End Joining\'\') pathway is not the main route of repair of these lesions, but that the NER (\'\'Nucleotide Excision Repair\'\') pathway (or specifically the gene products XPA, XPC and XPF) is very important. Interestingly, in the absence of XPA, NHEJ takes place in the repair of those lesions, probably due to an increase in the number of DSBs and saturation of other repair pathways. Likewise, we found that DNA polimerase involved in TLS (\'\'Translesion Synthesis\'\') POLH (XPV) also participates in tolerance of such lesions. We also found evidence that TLS polimerases (specifically POLH and POLK) are overexpressed in gliomas samples and could play a role in the tumorigenesis and in the resistance observed in these tumor types. Finally, we performed gene silencing through RNAi teconology, which repress genes by eliminating the corresponding mRNA transcript, preventing protein synthesis. The target genes selected for silencing were XPC, XPF, POLH and POLK. The knockdown of XPC, XPF and POLH proved to significantly sensitize glioma cells, suggesting these proteins as important elements in the chemoresistance of gliomas and highlighting the inhibition of these molecules as an important strategy in the sensitization of gliomas to ACNU and probably to other chemotherapeutic agents with the same mechanisms of action.

A quimiorresistência de tumores constitui um dos maiores obstáculos que levam comumente ao fracasso da terapia. Os mecanismos relevantes que contribuem para a resistência celular incluem: bombas de efluxo; alterações na interação entre a droga e o seu alvo e mudanças nas respostas celulares, em particular uma habilidade aumentada de reparar os danos induzidos no DNA e defeitos nas vias apoptóticas. A capacidade de reparar os danos no DNA e a evasão da apoptose são de grande importância, uma vez que a maioria dos quimioterápicos tem sua ação baseada na indução de citotoxicidade pela capacidade de gerar lesões no DNA. Desta forma, uma importante estratégia para melhorar a quimioterapia é o desenvolvimento de abordagens mais seletivas e mecanismos que contornem a resistência tumoral. Neste trabalho, através de um estudo sobre os genes e suas respectivas vias envolvidas no reparo, capacidade de sobrevivência e sinalização de danos induzidos pela nimustina (ACNU) - um agente cloroetilante comumente utilizado em tratamentos quimioterápicos de tumores sólidos - identificamos genes potencialmente alvos para uma terapia adjuvante. Demonstramos que células de glioma p53mt tem menor capacidade de reparo de ICLs induzidos por esta droga do que células p53wt. Também, que a via de NHEJ (\'\'Non Homologous End Joining\'\') não é uma via preferencial de reparo dessas lesões, mas que a via de NER (\'\'Nucleotide Excision Repair\'\') (ou especificamente os produtos gênicos XPA, XPC e XPF) é bastante importante. Curiosamente, na ausência de XPA, NHEJ assume uma participação no reparo dessas lesões, provavelmente devido a um aumento no número de DSBs e saturação das outras vias de reparo. Da mesma forma, verificamos que a DNA polimerase POLH (XPV), envolvida em TLS (\'\'Translesion Synthesis\'\'), também participa na tolerância dessas lesões. Neste contexto, encontramos evidências de que a polimerase TLS (especificamente POLH e POLK) apresentam-se superexpressas em amostras de gliomas, podendo desta forma concorrerem tanto para a tumorigênese quanto para a resistência observada nestes tipos tumorais. Por fim, realizamos o silenciamento gênico através da teconologia de RNAi, que reprimem os genes pela eliminação do transcrito mRNA correspondente, prevenindo a síntese protéica. Os genes-alvo escolhidos para o silenciamento foram, desta forma, XPC, XPF, POLH e POLK. O silenciamento gênico de XPC, XPF e POLH demonstraram-se capazes de sensibilizar significativamente células de glioma, permitindo-nos sugerir estas proteínas como elementos importantes na quimioresistência de gliomas ao ACNU e colocando a inibição dessas moléculas como uma estratégia importante na sensibilização de gliomas ao ACNU e potencialmente a outros agentes quimioterápicos com o mesmo mecanismo de ação. / The chemoresistance of tumors is one of the most important obstacles that commonly lead to the failure of therapy. The main mechanisms that contribute to cellular resistance include efflux pumps; changes in the interaction between the drug and its target and changes in cellular responses, in particular an increased ability to repair induced DNA damages and defects in apoptotic pathways. The ability to repair DNA damage and evasion of apoptosis are of great importance, since most chemotherapy has its action based on the induction of cytotoxicity by the ability to generate DNA lesions. Thus, an important strategy for improving chemotherapy is the development of more selective mechanisms that circumvent tumor resistance approaches. In this work, through a study of genes and pathways involved in the repair, survival and damage signaling induced by nimustine (ACNU) - a cloroethylating agent commonly used in treatments of solid tumors - we aimed to identify target genes for a potentially adjuvant therapy. We demonstrated that glioma cells p53mt have less ability to repair ICLs induced by this drug then p53wt cells. Also, that the NHEJ (\'\'Non Homologous End Joining\'\') pathway is not the main route of repair of these lesions, but that the NER (\'\'Nucleotide Excision Repair\'\') pathway (or specifically the gene products XPA, XPC and XPF) is very important. Interestingly, in the absence of XPA, NHEJ takes place in the repair of those lesions, probably due to an increase in the number of DSBs and saturation of other repair pathways. Likewise, we found that DNA polimerase involved in TLS (\'\'Translesion Synthesis\'\') POLH (XPV) also participates in tolerance of such lesions. We also found evidence that TLS polimerases (specifically POLH and POLK) are overexpressed in gliomas samples and could play a role in the tumorigenesis and in the resistance observed in these tumor types. Finally, we performed gene silencing through RNAi teconology, which repress genes by eliminating the corresponding mRNA transcript, preventing protein synthesis. The target genes selected for silencing were XPC, XPF, POLH and POLK. The knockdown of XPC, XPF and POLH proved to significantly sensitize glioma cells, suggesting these proteins as important elements in the chemoresistance of gliomas and highlighting the inhibition of these molecules as an important strategy in the sensitization of gliomas to ACNU and probably to other chemotherapeutic agents with the same mechanisms of action.

A proteína APE1 (do inglêsApurinic/Apyrimidinicendonuclease 1/ Redox Factor-1 - APE1/REF-1) é uma enzima multifuncional, cuja expressão encontra-se frequentemente aumentada em gliomas. Além de apresentar atividade no reparo por excisão de base (BER), o gene APE1 também atua como fator de redução, mantendo fatores de transcrição (FTs) em um estado reduzido ativo. A via BER de reparo do DNA tem sido apontada como um possível fator de resistência a terapias baseadas no uso de agentes alquilantes, tais como temozolomida (TMZ). No presente trabalho, utilizou-se a estratégia de inibição da transcrição do gene APE1 pelo método de RNA interferente(siRNA) e tratamento com a droga TMZ nas células de glioblastoma (GBM), T98G (resistente à TMZ) e U87MG (sensível à TMZ), a fim de verificar a influência do silenciamento do gene APE1 sobre as respostas celulares à droga avaliadas por vários ensaios, bem como os efeitos sobre a expressão transcricional dos genes alvos dos FTs regulados por APE1. O silenciamento de APE1 e o tratamento das células T98G com a TMZ foram eficazes no sentido de reduzir a proliferação e a capacidade clonogênica, além de intervir na progressão do ciclo celular com bloqueio na fase S. Tais efeitos foram acompanhados pelo aumento da indução de danos no DNA e da expressão de H2AX fosforilada (H2AX), o que justifica a queda na sobrevivência celular. O mesmo efeito não foi observado nas células U87MG silenciadas para APE1 e tratadas com a TMZ, havendo o predomínio dos efeitos causados pela TMZ, exceto por uma leve indução de danos no DNA e de H2AX. Adicionalmente, nas células T98G silenciadas e tratadas, verificou-se uma moderada indução de apoptose, que foi observada ao longo dos tempos avaliados (1 a 10 dias), com uma leve indução de caspase-3 (5 dias); nessas células, observou-se também a indução (3,8 vezes) de morte celular autofágica (5 dias). Entretanto, nas células U87MG,a indução de apoptose foi baixa e não houve indução de morte por autofagia, sugerindo outros mecanismos de morte envolvidos na eliminação dessas células em resposta ao tratamento com a TMZ. O silenciamento de APE1 causou uma redução acentuada na invasão das células T98G, de forma similar à observada nas células somente tratadas com a TMZ, sendo que a combinação (silenciamento de APE1 e tratamento com a droga) resultou em um efeito aditivo, enquanto que nas células U87MG a combinação foi eficaz no sentido de reduzir a proporção de células invasivas, fato não observado nas condições isoladas. Os genes COX2 e VEGF, alvos dos FT NFB e HIF-1 (regulados por APE1) foram reprimidos nas células T98G enquanto que o gene VEGF foi induzido nas células U87MG, entretanto, tais alterações no padrão de expressão transcricional foram observadas somente em resposta ao tratamento com a TMZ, independentemente do silenciamento de APE1, indicando nenhuma mudança na atividade redox de APE1, possivelmente pela existência de proteínas APE1 remanescentes na célula. Além disso, a expressão proteica de NFBp65(ser563) foi aumentada em ambas as linhagens silenciadas e tratadas com a TMZ, provavelmente devido à inibição da proliferação celular. Em geral, os resultados do presente trabalho demonstraram que a estratégia de inibição do gene APE1 (participante da via BER) mostrou-se potencialmente viável, suportando a contribuição do BER na resistência à TMZ, visto que nas condições testadas, observou-se uma sensibilização das células de GBM, com efeito restrito às células de GBM resistentes (linhagem T98G), sendo pouco eficaz no sentido de sensibilizar as células sensíveis (linhagem U87MG) a esse agente. Assim, há que considerar as características genéticas de cada linhagem de GBM, visto que estas são cruciais para as respostas apresentadas pelas células aos tratamentos empregados. / APE1 (Apurinic/Apyrimidinic endonuclease 1/ Redox Factor-1 - APE1/REF-1) protein is a multifunctional enzyme whose expression is often increased in gliomas. Besides presenting activity in base excision repair (BER), APE1 also acts as a reduction factor, maintaining transcription factors (TFs) in an active reduced state. The BER pathway has been implicated as a possible factor of resistance to therapies based on the use of alkylating agents such as temozolomide (TMZ). In the present study, we have been using a strategy of small interference RNA (siRNA) to down-regulate the APE1 gene under conditions of treatment with TMZ in T98G (resistant to TMZ) and U87MG (sensitive to TMZ), glioblastoma (GBM), in order to determine the effects of APE1 gene silencing on cellular responses to this drug, evaluated by several assays, as well as the effects on the transcriptional expression of target genes of TFs regulated by APE1. APE1 silencing and TMZ treatment was effective to reduce the cell proliferation and clonogenic capacity of T98G cells, in addition to interfering in the cell cycle progression (S-phase arrest). These effects were accompanied by induction of DNA damage and phosphorylation of H2AX (H2AX), which may explain the decrease in cell survival. The same effect was not observed in silenced U87MG and TMZ-treated cells, being observed a predominance of the effects caused by TMZ itself, except for a slight induction of DNA damage and H2AX. Additionally, in silenced T98G and TMZ-treated cells, there was a moderate induction of apoptosis, as observed over time (1 to 10 days), with a slight induction of caspase-3 (on day 5); for those cells, we also observed autophagic induction (3.8 fold) at day 5. However, the induction of apoptosis and autophagy in U87MG cells was very low, suggesting that other mechanisms of cell death might be involved in the elimination of GBM cells under TMZ treatment. APE1 silencing caused a marked reduction on the invasiveness of T98G cells, similarly to that observed in TMZ treated cells, while the combination (APE1 silencing and drug treatment) led to an additive effect. For U87MG, the treatment combination was effective in reducing the proportion of invasive cells, in spite of an absence of any effect produced by each isolated condition tested. Regarding to the expression profile of target genes of TFs regulated by the APE1 redox activity, it was observed that COX2 and VEGF genes, targets of FTs NFB and HIF-1, were down-regulated in T98G while VEGF gene showed induced in U87MG cells; however, such alterations in the transcriptional expression pattern were observed only in response to TMZ treatment, independently of APE1 gene silencing, indicating no change in the APE1 redox activity, possibly due to the presence of APE1 remaining proteins inside cells. In addition, NFBp65(ser563) protein expression was increased in both cell lines (silenced and treated with TMZ), probably due to the reduced cell proliferation rates. In general, the present results show that the strategy of APE1 gene knockdown was potentially viable, supporting the BER contribution of the mechanism of TMZ resistance, since under the conditions tested, there was a sensitization of GBM cells. However, this effect was restricted to the resistant cell line (T98G cells). Thus, it should be considered the genetic characteristics of each GBM cell line, since these are crucial to the cellular responses to the conditions tested in the present work.

A proteína APE1 (do inglêsApurinic/Apyrimidinicendonuclease 1/ Redox Factor-1 - APE1/REF-1) é uma enzima multifuncional, cuja expressão encontra-se frequentemente aumentada em gliomas. Além de apresentar atividade no reparo por excisão de base (BER), o gene APE1 também atua como fator de redução, mantendo fatores de transcrição (FTs) em um estado reduzido ativo. A via BER de reparo do DNA tem sido apontada como um possível fator de resistência a terapias baseadas no uso de agentes alquilantes, tais como temozolomida (TMZ). No presente trabalho, utilizou-se a estratégia de inibição da transcrição do gene APE1 pelo método de RNA interferente(siRNA) e tratamento com a droga TMZ nas células de glioblastoma (GBM), T98G (resistente à TMZ) e U87MG (sensível à TMZ), a fim de verificar a influência do silenciamento do gene APE1 sobre as respostas celulares à droga avaliadas por vários ensaios, bem como os efeitos sobre a expressão transcricional dos genes alvos dos FTs regulados por APE1. O silenciamento de APE1 e o tratamento das células T98G com a TMZ foram eficazes no sentido de reduzir a proliferação e a capacidade clonogênica, além de intervir na progressão do ciclo celular com bloqueio na fase S. Tais efeitos foram acompanhados pelo aumento da indução de danos no DNA e da expressão de H2AX fosforilada (H2AX), o que justifica a queda na sobrevivência celular. O mesmo efeito não foi observado nas células U87MG silenciadas para APE1 e tratadas com a TMZ, havendo o predomínio dos efeitos causados pela TMZ, exceto por uma leve indução de danos no DNA e de H2AX. Adicionalmente, nas células T98G silenciadas e tratadas, verificou-se uma moderada indução de apoptose, que foi observada ao longo dos tempos avaliados (1 a 10 dias), com uma leve indução de caspase-3 (5 dias); nessas células, observou-se também a indução (3,8 vezes) de morte celular autofágica (5 dias). Entretanto, nas células U87MG,a indução de apoptose foi baixa e não houve indução de morte por autofagia, sugerindo outros mecanismos de morte envolvidos na eliminação dessas células em resposta ao tratamento com a TMZ. O silenciamento de APE1 causou uma redução acentuada na invasão das células T98G, de forma similar à observada nas células somente tratadas com a TMZ, sendo que a combinação (silenciamento de APE1 e tratamento com a droga) resultou em um efeito aditivo, enquanto que nas células U87MG a combinação foi eficaz no sentido de reduzir a proporção de células invasivas, fato não observado nas condições isoladas. Os genes COX2 e VEGF, alvos dos FT NFB e HIF-1 (regulados por APE1) foram reprimidos nas células T98G enquanto que o gene VEGF foi induzido nas células U87MG, entretanto, tais alterações no padrão de expressão transcricional foram observadas somente em resposta ao tratamento com a TMZ, independentemente do silenciamento de APE1, indicando nenhuma mudança na atividade redox de APE1, possivelmente pela existência de proteínas APE1 remanescentes na célula. Além disso, a expressão proteica de NFBp65(ser563) foi aumentada em ambas as linhagens silenciadas e tratadas com a TMZ, provavelmente devido à inibição da proliferação celular. Em geral, os resultados do presente trabalho demonstraram que a estratégia de inibição do gene APE1 (participante da via BER) mostrou-se potencialmente viável, suportando a contribuição do BER na resistência à TMZ, visto que nas condições testadas, observou-se uma sensibilização das células de GBM, com efeito restrito às células de GBM resistentes (linhagem T98G), sendo pouco eficaz no sentido de sensibilizar as células sensíveis (linhagem U87MG) a esse agente. Assim, há que considerar as características genéticas de cada linhagem de GBM, visto que estas são cruciais para as respostas apresentadas pelas células aos tratamentos empregados. / APE1 (Apurinic/Apyrimidinic endonuclease 1/ Redox Factor-1 - APE1/REF-1) protein is a multifunctional enzyme whose expression is often increased in gliomas. Besides presenting activity in base excision repair (BER), APE1 also acts as a reduction factor, maintaining transcription factors (TFs) in an active reduced state. The BER pathway has been implicated as a possible factor of resistance to therapies based on the use of alkylating agents such as temozolomide (TMZ). In the present study, we have been using a strategy of small interference RNA (siRNA) to down-regulate the APE1 gene under conditions of treatment with TMZ in T98G (resistant to TMZ) and U87MG (sensitive to TMZ), glioblastoma (GBM), in order to determine the effects of APE1 gene silencing on cellular responses to this drug, evaluated by several assays, as well as the effects on the transcriptional expression of target genes of TFs regulated by APE1. APE1 silencing and TMZ treatment was effective to reduce the cell proliferation and clonogenic capacity of T98G cells, in addition to interfering in the cell cycle progression (S-phase arrest). These effects were accompanied by induction of DNA damage and phosphorylation of H2AX (H2AX), which may explain the decrease in cell survival. The same effect was not observed in silenced U87MG and TMZ-treated cells, being observed a predominance of the effects caused by TMZ itself, except for a slight induction of DNA damage and H2AX. Additionally, in silenced T98G and TMZ-treated cells, there was a moderate induction of apoptosis, as observed over time (1 to 10 days), with a slight induction of caspase-3 (on day 5); for those cells, we also observed autophagic induction (3.8 fold) at day 5. However, the induction of apoptosis and autophagy in U87MG cells was very low, suggesting that other mechanisms of cell death might be involved in the elimination of GBM cells under TMZ treatment. APE1 silencing caused a marked reduction on the invasiveness of T98G cells, similarly to that observed in TMZ treated cells, while the combination (APE1 silencing and drug treatment) led to an additive effect. For U87MG, the treatment combination was effective in reducing the proportion of invasive cells, in spite of an absence of any effect produced by each isolated condition tested. Regarding to the expression profile of target genes of TFs regulated by the APE1 redox activity, it was observed that COX2 and VEGF genes, targets of FTs NFB and HIF-1, were down-regulated in T98G while VEGF gene showed induced in U87MG cells; however, such alterations in the transcriptional expression pattern were observed only in response to TMZ treatment, independently of APE1 gene silencing, indicating no change in the APE1 redox activity, possibly due to the presence of APE1 remaining proteins inside cells. In addition, NFBp65(ser563) protein expression was increased in both cell lines (silenced and treated with TMZ), probably due to the reduced cell proliferation rates. In general, the present results show that the strategy of APE1 gene knockdown was potentially viable, supporting the BER contribution of the mechanism of TMZ resistance, since under the conditions tested, there was a sensitization of GBM cells. However, this effect was restricted to the resistant cell line (T98G cells). Thus, it should be considered the genetic characteristics of each GBM cell line, since these are crucial to the cellular responses to the conditions tested in the present work.