Orientador: Kleber Gomes Franchini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-11T13:49:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Clemente_CarolinaFernandaManfrediZambon_D.pdf: 14683053 bytes, checksum: 740572fd1e2c19884bc045a5fafe828f (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Doenças do coração cursam frequentemente com hipertrofia do miocárdio. Estímulos mecânicos e neuro-humorais são sinalizadores críticos para o crescimento hipertrófico dos cardiomiócitos nos vários processos patológicos. Neste contexto, estudos indicam que a quinase de adesão focal (FAK), uma proteína tirosino-quinase que participa dos mecanismos de sinalização por integrinas, é uma mediadora importante do crescimento hipertrófico do ventrículo esquerdo (VE). Este estudo teve como objetivo avaliar a influência da FAK na indução da hipertrofia e na deterioração do VE induzidas por sobrecarga pressórica crônica em camundongos através de estratégia de interferência por RNA. A coarctação da aorta em camundongos induziu a hipertrofia do VE acompanhada pelo aumento da expressão e atividade da FAK no miocárdio. A infusão de siRNA específico para FAK (siRNAFAK), via veia jugular, levou ao silenciamento gênico prolongado da FAK (~70%) no VE normal e também no hipertrófico. O knockdown da FAK foi confirmado nos miócitos e fibroblastos cardíacos provenientes do VE de camundongos. O silenciamento da FAK foi acompanhado tanto da prevenção como regressão da hipertrofia do VE. A função do VE foi preservada e a taxa de sobrevivência foi maior nos camundongos tratados com siRNAFAK, apesar da persistência da sobrecarga pressórica. Estes achados foram paralelos a atenuação do crescimento hipertrófico dos cardiomiócitos e da expressão do marcador de hipertrofia ß-MHC no VE sob sobrecarga pressórica. O silenciamento da FAK também atenuou o aumento da fibrose intersticial, conteúdo de colágeno e atividade da metaloproteinase-2 (MMP-2) no VE submetido ao estímulo mecânico. Em fibroblastos extraídos de corações hipertróficos, o silenciamento da FAK foi concomitante à diminuição da expressão de MMP-2. Assim, estes dados indicam que a sinalização mediada pela FAK é necessária não apenas para o desenvolvimento, mas também para sustentar a hipertrofia em resposta a sobrecarga pressórica crônica / Abstract: Hypertrophy is a critical event in the onset of failure in chronically overloaded hearts. Mechanical stress and neurohumoral factors signaling factors have been considered the main triggering stimuli for the installation of hypertrophy in cardiac myocytes in a variety of pathological process. In this context, focal adhesion kinase (FAK), a key protein of the integrin signaling pathway, has attracted particular attention as a mediator of hypertrophy induced by increased load. This study was performed to address the influence of FAK in the pathophysiology of cardiac hypertrophy and failure induced by chronic pressure overload in mice using RNA interference methodology. Aortic constriction in mice induced left ventricle (LV) hypertrophy and increased expression and phosphorylation of FAK. Intrajugular delivery of specific small interfering RNA induced prolonged FAK silencing (~70%) in both normal and hypertrophic LVs. Studies in cardiac myocytes and fibroblasts harvested from LVs confirmed the ability of the systemically administered specific small interfering RNA to silence FAK in both cell types. Myocardial FAK silencing was accompanied by prevention, as well as reversal, of load-induced left ventricular hypertrophy. The function of LVs was preserved and the survival rate was higher in banded mice treated with small interfering RNA targeted to FAK, despite the persistent pressure overload. Further analysis indicated attenuation of cardiac myocyte hypertrophic growth and of the rise in the expression of ß-myosin heavy chain in overloaded LVs. Moreover, FAK silencing was demonstrated to attenuate the rise in the fibrosis, collagen content, and activity of matrix metalloproteinase-2 in overloaded LVs, as well as the rise of matrix metalloproteinase-2 protein expression in fibroblasts harvested from overloaded LVs. This study indicate that FAK is necessary not only to the development but also to sustain LV hypertrophy in response to chronic pressure overload / Doutorado / Medicina Experimental / Doutor em Fisiopatologia Medica

Alterações genéticas nos genes RET, RAS e BRAF resultam na ativação constitutiva da sinalização MAPK e estão presentes em aproximadamente 70% dos carcinomas papilífero de tiroide, a forma mais prevalente de câncer de tiroide. Múltiplas vias de sinalização podem atuar em conjunto com a via MAPK na oncogênese tiroidiana. Nesse estudo, testamos a hipótese que a via MAPK regula a sinalização Notch e que o crosstalk entre as vias de sinalizações são importantes na regulação da diferenciação e proliferação celular no câncer de tiroide. A ativação condicional dos oncogenes RET/PTC3 e BRAFT1799A em linhagem de célula folicular normal de tiroide aumentou a atividade da via de sinalização Notch. Por outro lado, o bloqueio farmacológico da sinalização MAPK reduziu a sinalização Notch na linhagem celular TPC-1 derivada de carcinoma papilífero de tiroide. Glândulas tiroide de animais transgênicos expressando BRAFT1799A e amostras de carcinoma papilífero de tiroide apresentaram elevados níveis de NOTCH1. A superexpressão de NOTCH1 em célula folicular normal de tiroide aumentou a expressão proteica de NIS. A inibição farmacológica e por RNA de interferência da sinalização Notch apresentou um efeito anti-proliferativo em linhagem de CPT. Além disso, a combinação do inibidor farmacológico de Notch e MAPK diminuiu a proliferação de células de carcinoma papilífero de tiroide. Esses dados sugerem um importante papel da sinalização Notch na oncogênese do carcinoma papilífero de tiroide induzida pela sinalização MAPK e que a via Notch pode ser uma potencial terapia adjuvante no câncer de tiroide. / Genetic alterations in RET, RAS and BRAF result in constitutive activation of the MAPK signaling and are present in approximately 70% of papillary thyroid carcinomas, the most prevalent form of thyroid cancer. Multiple signaling pathways can act with MAPK pathway in thyroid oncogenesis. In this study, we tested the hypothesis that MAPK pathway control Notch signaling and that the crosstalk between these pathways plays an important role in thyroid cancer cell differentiation and proliferation. The conditional activation of RET/PTC3 and BRAFT1799A enhanced Notch signaling pathway in normal follicular thyroid cell. By contrast, pharmacological inhibition of MAPK reduced Notch signaling in TPC-1 cell line derived from papillary thyroid carcinoma. Transgenic mice expressing BRAFT1799A restrict in thyroid gland and human papillary thyroid carcinoma samples showed higher Notch1 expression. NOTCH1 overexpression in normal thyroid follicular cell increased NIS protein expression. Pharmacological inhibition and RNA interference of Notch signaling showed an anti-proliferative effect in papillary thyroid carcinoma cells. Furthermore, the combination of MAPK and Notch signaling inhibitors reduced papillary thyroid carcinoma proliferation. These data suggest an important role of Notch signaling in papillary thyroid carcinoma induced by MAPK-related oncogenes and that Notch signaling pathway could be a potential adjuvant therapy in thyroid cancer.

O parasita da malária Plasmodium falciparum percebe o ambiente em que se encontra, elaborando respostas celulares adequadas, que envolvem secreção de proteínas, crescimento e diferenciação celular. Fatores relacionados com a geração de segundos-mensageiros e proteínas efetoras da sinalização celular estão descritos na literatura. Porém, a função de receptores responsáveis pela percepção de estímulos extracelulares no parasita é um tema pouco explorado. A identificação in silico de receptores de sete domínios transmembrânicos putativos no genoma de P. falciparum possibilitou a exploração da função dos mesmos. A tese caracteriza funcionalmente dois receptores, PFSR10 e PFSR25. A expressão proteica dos receptores foi demonstrada em fases eritrocíticas de P. falciparum. Os receptores possuem candidatos a parceiros moleculares que executam diversas funções celulares, entre elas invasão do eritrócito, endocitose e exocitose. Os receptores foram transfectados em células de mamíferos e, através de ensaios de dinâmica de cálcio de high-throughput, sugere-se que PFSR10 codifique um receptor que participa na percepção de ATP extracelular e que PFSR25 codifique um sensor de KCl. O trabalho também sugere que KCl modula cálcio citosólico em P. falciparum e que parasitas nocaute para PFSR25 são incapazes de modular cálcio citosólico em resposta a KCl. / The malaria parasite P. falciparum perceives its milieu and elaborates adequate intracellular responses, that involve protein secretion, growth and cell differentiation. Factors related to second messengers generation and effectors of cell signaling are described in the literature. However, the function of receptors responsible for stimulus perception remains elusive. The in silico identification of putative seven transmembrane receptors in the Plasmodium falciparum genome allowed the exploration of their function. In the thesis, two putative receptors were characterized, PFSR10 and PFSR25. The proteic expression of the receptors was demonstrated in erythrocytic stages of P. falciparum. The receptors have putative interaction partners that participate in cellular functions such as invasion, exocytosis and endocytosis.The receptors were transfected in mammalian cells and, through high-throughput calcium dynamics assays, it is suggested that PFSR10 codes for a receptor that participates in extracellular ATP perception and that PFSR25 codes for a KCl sensor. It is also suggested that KCl modulates cytosolic calcium in response to KCl and that knockout parasites for PFSR25 are incapable of modulating cytosolic calcium in response to KCl.

Alterações genéticas nos genes RET, RAS e BRAF resultam na ativação constitutiva da sinalização MAPK e estão presentes em aproximadamente 70% dos carcinomas papilífero de tiroide, a forma mais prevalente de câncer de tiroide. Múltiplas vias de sinalização podem atuar em conjunto com a via MAPK na oncogênese tiroidiana. Nesse estudo, testamos a hipótese que a via MAPK regula a sinalização Notch e que o crosstalk entre as vias de sinalizações são importantes na regulação da diferenciação e proliferação celular no câncer de tiroide. A ativação condicional dos oncogenes RET/PTC3 e BRAFT1799A em linhagem de célula folicular normal de tiroide aumentou a atividade da via de sinalização Notch. Por outro lado, o bloqueio farmacológico da sinalização MAPK reduziu a sinalização Notch na linhagem celular TPC-1 derivada de carcinoma papilífero de tiroide. Glândulas tiroide de animais transgênicos expressando BRAFT1799A e amostras de carcinoma papilífero de tiroide apresentaram elevados níveis de NOTCH1. A superexpressão de NOTCH1 em célula folicular normal de tiroide aumentou a expressão proteica de NIS. A inibição farmacológica e por RNA de interferência da sinalização Notch apresentou um efeito anti-proliferativo em linhagem de CPT. Além disso, a combinação do inibidor farmacológico de Notch e MAPK diminuiu a proliferação de células de carcinoma papilífero de tiroide. Esses dados sugerem um importante papel da sinalização Notch na oncogênese do carcinoma papilífero de tiroide induzida pela sinalização MAPK e que a via Notch pode ser uma potencial terapia adjuvante no câncer de tiroide. / Genetic alterations in RET, RAS and BRAF result in constitutive activation of the MAPK signaling and are present in approximately 70% of papillary thyroid carcinomas, the most prevalent form of thyroid cancer. Multiple signaling pathways can act with MAPK pathway in thyroid oncogenesis. In this study, we tested the hypothesis that MAPK pathway control Notch signaling and that the crosstalk between these pathways plays an important role in thyroid cancer cell differentiation and proliferation. The conditional activation of RET/PTC3 and BRAFT1799A enhanced Notch signaling pathway in normal follicular thyroid cell. By contrast, pharmacological inhibition of MAPK reduced Notch signaling in TPC-1 cell line derived from papillary thyroid carcinoma. Transgenic mice expressing BRAFT1799A restrict in thyroid gland and human papillary thyroid carcinoma samples showed higher Notch1 expression. NOTCH1 overexpression in normal thyroid follicular cell increased NIS protein expression. Pharmacological inhibition and RNA interference of Notch signaling showed an anti-proliferative effect in papillary thyroid carcinoma cells. Furthermore, the combination of MAPK and Notch signaling inhibitors reduced papillary thyroid carcinoma proliferation. These data suggest an important role of Notch signaling in papillary thyroid carcinoma induced by MAPK-related oncogenes and that Notch signaling pathway could be a potential adjuvant therapy in thyroid cancer.

Orientadores: Carmen Verissima Ferreira, Maikel Petrus Peppelenbosch / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:42:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Queiroz_KarlaCristianedeSouza_D.pdf: 5700883 bytes, checksum: 11ab46407bbf600912fa23adf313688d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A eficiência do tratamento do câncer sob vários aspectos, mesmo com os avanços ¿farmacotecnológicos¿, ainda permanece como desafio para a medicina. Diante desse fato, novos agentes que atuem de forma alvo-específico, apresentem poucos efeitos colaterais e possam impedir o ¿escape¿ das células tumorais à indução de morte, são extremamente desejáveis. No presente trabalho, foram abordados 3 aspectos da atividade antitumoral da riboflavina: indução da apoptose das células de câncer prostático, indução da diferenciação de células leucêmicas e aumento da biodisponibilidade intracelular do quimioterápico mitoxantrona. Sob esses 3 aspectos, através do estudo de vias de sinalização, identificamos mediadores moleculares responsáveis pela ação da riboflavina como antitumoral. A atuação da riboflavina irradiada em células de câncer de próstata foi dependente da inibição da PI3K. De forma interessante, observamos uma potencial ação inibitória da metástase, evidenciada pela inibição das metaloproteinases 2 e 9 e da angiogênese pela diminuição da expressão do VEGF. Em relação à diferenciação das células leucêmicas evidenciamos o envolvimento do receptor TNFR1, bem como das proteínas ciclina D, JNK, Src quinase e das proteínas tirosinas fosfatases SHP2 e PTP!. Portanto, proteínas com diferentes localizações celulares foram afetadas, culminando com a diminuição da proliferação, manutenção da sobrevivência celular, interrupção da progressão do ciclo celular e reorganização do citoesqueleto, efeitos metabólicos essenciais para a ocorrência da diferenciação. Esse trabalho de tese também demonstrou a aplicabilidade da técnica do Pepchip para a identificação de diferenças metabólicas entre duas linhagens das células da leucemia eritroblástica, K562 e Lucena. Outra abordagem interessante nesse trabalho foi o uso da riboflavina com a finalidade de aumentar a biodisponibilidade celular de quimioterápicos tradicionais e a utilização de inibidores de proteínas fosfatases como estratégia para reverter a resistência de células tumorais. De acordo com os resultados, esse trabalho aponta de forma inédita uma nova função da vitamina B2 como antitumoral / Abstract: Cancer therapy efficiency, under several aspects, even with the progress of ¿pharmacotechnology¿, remains as a challenge for the medicine. According to this factor, new agents that act on specific target, present low side-effects and prevent cancer cells ¿escaping¿ from death induction, are extremely desirable. In this work, 3 aspects of antitumoral property of riboflavin were evaluated: apoptosis induction of prostate cancer cells, leukaemic cells differentiation and increase of intracellular bioavailability of chemotherapic (mitoxantrone). Under these 3 aspects, and by signal transduction approach, we identified molecular mediators responsible for antitumoral activity of riboflavin. The action of irradiated riboflavin on prostate cancer cells was dependent on PI3K inhibition. Interestingly, we also observed a potential inhibitory action of metastasis, as demonstrated by the inhibition of metalloproteinases 2 and 9 and decreasing of angiogenesis by downregulation of VEGF. In relation to leukaemic cells differentiation we demonstrated the involvement of TNFR1, as well as cyclin D, JNK, Src kinase and protein tyrosine phosphatases SHP2 and PTP!. Therefore, proteins with different cellular localizations were affected culminating in decreasing of cell proliferation, maintaining cell survival, cell cycle arrest and cytoskeleton rearrangement, crucial metabolic effects for the occurrence of differentiation process. This work also demonstrated the applicability of Pepchip technique for identifying the differences between 2 erytroblastic leukaemia cell lines, K562 and Lucena. Other interesting approach, in this work, was the use of riboflavin for improving chemotherapic cellular bioavailability and the strategical use of protein phosphatase inhibitors for reverting tumor cells resistance. According to our findings, this work spotlights the novel function of the vitamin B2 as an antitumoral agent / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Marcelo Menossi Teixeira, Eugenio Cesar Ulian. / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-06T07:07:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felix_JulianadeMaria_D.pdf: 2208995 bytes, checksum: 381046fcda413b39719db5fa437f223e (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Os processos associados ao acúmulo de sacarose e o metabolismo envolvido durante o crescimento e a maturação da cana-de-açúcar tem sido objeto de estudo intensivo. Uma estratégia para associar expressão gênica com uma característica desejada é comparar o perfil de expressão entre indivíduos pertencentes a uma população segregante para aquela determinada característica. Essa estratégia, denominada 'genetical genomics¿ foi utilizada nesse presente trabalho ao avaliar o perfil de expressão gênica de uma população de cana-de-açúcar que segrega para teor de sacarose. Para tal nós utilizamos cDNA microarrays que contém 1,280 elementos envolvidos em transdução de sinal, transcrição, desenvolvimento, ciclo celular, resposta à estresse e interação com patógenos, designado chip SUCAST (Sugarcane Signal Transduction). Com o objetivo de desvendar o envolvimento desses elementos no metabolismo de sacarose, foram comparados os perfis de expressão entre amostras de indivíduos de cana-de-açúcar de uma população segregante para teor de sacarose. Foram analisadas amostras de folha madura, sendo que 24 genes foram identificados como diferencialmente expressos. Também foram analisadas amostras de entrenós em desenvolvimento, sendo que 88 genes foram identificados como diferencialmente expressos em pelo menos uma amostra de entrenó analisada. Dada a complexidade genética da cana-de-açúcar, esta estratégia nos permitiu identificar genes candidatos que podem controlar vias metabólicas sinalizadas por açúcar envolvida na síntese e acúmulo de sacarose em cana-de-açúcar. E finalmente, no trabalho descrito no capítulo 4 nós procuramos por genes codificantes para proteínas tranportadoras de açúcar no banco de dados do SUCEST. A análise de seus diferentes padrões de expressão observado nesse trabalho sugerem seu possível envolvimento tanto em tecidos fonte quanto dreno, e também em diferentes estágios de desenvolvimento / Abstract: Due to the capacity of sugarcane for storing high concentrations of sucrose in the culm, the processes associated with sucrose accumulation and metabolism during sugarcane growth and maturation have been the subject of intensive study. A strategy for associating gene expression with a trait is described in which individuals exhibiting particular traits are selected from segregating populations of sugarcane and their gene expression profiles compared. In this current work we used the 'genetical genomics¿ strategy on a sugarcane population segregating for sugar content. For this purpose we used cDNA microarrays that contains 1,280 components involved in several aspects of signal transduction, transcription, development, cell cycle, stress responses and pathogen interaction, that was designed Sugarcane Signal Transduction (SUCAST) chip. In order to assess the involvement of these elements in sucrose metabolism, the expression profiles of individuals from a sugarcane population segregated for sugar content were compared. In the work described at chapter 2 we analyzed mature leaf samples, and twenty-four genes were identified as differentially expressed. We also analyzed maturing internodes samples, and 88 genes were identified as differentially expressed at least in one internode sample. Given the complex genetics of sugarcane, this strategy could identify candidate genes that may control sugar-signaling pathways involved in sucrose synthesis and accumulation in sugarcane. And finally, in the last chapter we searched for genes encoding sugar transport proteins in the SUCEST database. The differential expression patterns of these putative transporter genes in sugarcane plants observed in this work suggest that they have many roles in both source and sink tissues, and at different developmental stages / Doutorado / Genetica Vegetal e Melhoramento / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Orientador: Carmen Verissima Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-14T15:16:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ChavesNeto_AntonioHernandes_D.pdf: 8240508 bytes, checksum: 293949f75ca619cdc0fa61d29d1703ba (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Riboflavina (Rb - Vitamina B2) é o precursor das flavocoenzimas essenciais flavina mononucleotídeo (FMN) e flavina adenina dinucleotídeo (FAD). Estas coenzimas participam de processos enzimáticos dependentes das reações de transferências de elétrons, que ocorrem nas vias de produção de energia, biossíntese, desintoxicação e sequestro de elétrons. O aumento dietético da riboflavina e piridoxina foi associado com maiores densidades minerais em mulheres e homens idosos. Fotoderivados da riboflavina demonstraram efeitos citotóxicos em células cancerosas de próstata e leucemias, entretanto, o efeito direto da Rb e seus fotoderivados em osteoblastos não foram examinados. Neste trabalho os efeitos biológicos da Rb e riboflavina irradiada (IRb) foram investigados na linhagem de pré-osteoblastos MC3T3-E1, um modelo bem aceito de osteogênese in vitro caracterizado pela indução de genes específicos associados com o fenótipo osteoblástico quando tratados com ácido ascórbico e ß-glicerofosfato. A viabilidade celular foi avaliada através da redução do MTT, da incorporação do corante vermelho neutro e do conteúdo de ácidos nucléicos. Marcadores de diferenciação osteoblástica foram analisados através do RT-PCR semi-quantitativo (osteopontina e osteocalcina) e através de análises colorimétricas de atividade da fosfatase alcalina (FAL) e síntese de colágeno pela coloração de picrosirius. As atividades das metaloproteinases (MMP) -9 e -2 foram avaliadas pela zimografia de gelatina. Microarranjos de peptídeos com subtratos específicos para quinases e imunoblotting foram usados para identificar os efeitos na sinalização celular. As atividades de enzimas antioxidantes (superóxido dismutase, catalase, glutationa peroxidase e glutationa S-transferase) foram determinadas em lisados celulares usando métodos espectrofotométricos. As atividades das caspases-8, -9 e -3 foram analisadas através de métodos colorimétricos. Na primeira análise Rb e IRb causaram a parada do ciclo celular na fase G0/G1 e também a inibição da quinase AKT, um mediador da proliferação. Flavinas causaram a diferenciação de pré-osteoblastos, evidenciada pelo aumento da expressão de osteocalcina, osteopontina e BMP-2. Atividades mais elevadas de MMP-9 e MMP-2 também foram observadas. A capacidade das flavinas em engatilhar a diferenciação de osteoblastos foi reforçada pelo aumento da conexina 43, diminuição da caveolina-1 e repressão da sinalização Notch. Na segunda análise, nós encontramos que as interações entre Rb, em sua forma irradiada e não-irradiada, e indutores osteogênicos (ácido ascórbico e ß-glicerofosfato) afetaram significativamente a proliferação de osteoblastos, a atividade de FAL, biossíntese de colágeno, expressão de osteocalcina e osteopontina, a atividade das MMP-2 e MMP-9 e a expressão de fatores osteoclastogênicos (RANKL e osteoprotegerina). Nós também encontramos que os efeitos das flavinas em osteoblastos nesta segunda etapa foram independentes das suas propriedades antioxidantes. A atividade biológica da combinação de indutores osteogênicas com Rb e seus fotoprodutos foi associada com a ativação de diferentes vias de sinalização (AKT, FAK, CaMKII), caspases -8, -9 e -3 e aumento da expressão e/ou estabilização de fatores de transcrição osteoblásticos (Runx2 e ß-catenin). Este estudo nos trouxe fortes evidências que altas concentrações de Rb e IRb geraram um microambiente osteogênico através da modulação de diferentes vias de sinalização, além de promover um efeitos aditivo durante a diferenciação das células pré-osteoblasticas MC3T3 induzida por ácido ascórbico e ß- glicerofosfato. Em resumo, este estudo aponta para uma potencial aplicação da Rb e seus fotoprodutos no desenvolvimento do fenótipo osteoblástico e, consequentemente, uma alternativa terapêutica coadjuvante para osteoporose. / Abstract: Riboflavin (Rb-Vitamin B2) is the precursor of essential flavocoenzymes, flavin mononucleotide (FMN) and flavin adenine dinucleotide (FAD). These coenzymes participate in numerous enzymatic processes dependent on electron transfer reactions that occur in energyproducing, biosynthetic, and detoxifying and electron-scavenging pathways. Increase dietary riboflavin and pyridoxine intake has been associated with higher bone mineral density in elderly men and women. Photoderivatives of riboflavin have been shown strong activity in haematological malignancy and prostate cancer cells, however, the direct effect of Rb and its photoderivatives on osteoblast has not been examined. In this work, the biologic effects of Rb and irradiated riboflavin (IRb) were investigated in the MC3T3-E1 pre-osteoblastic cell line, a well-accepted model of osteogenesis in vitro characterized for the induction of specific genes associated with the osteoblastic phenotype when treated with ascorbic acid and ß-glycerophosphate. Cell viability was assessed by MTT reduction, neutral red uptake and nucleic acids content. Osteoblastic differentiation markers were analyzed by semiquantitative RT-PCR (osteopontin and osteocalcin), alkaline phosphatase (ALP) activity measured colorimetrically and collagen synthesis by Sirius red staining. Metalloproteinases (MMP) -9 and -2 activities were assayed by gelatin zymography. Peptide microarray of substrate specificity to kinases and immunoblotting were used to identify the effects on signal transduction pathways. Antioxidant enzyme activities (superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase and glutathione Stransferase) were determined in cellular lysate using spectrophotometric methods. Caspase-8, -9 and -3 activation were measured by a colorimetric assay. In the first analysis Rb and IRb caused cell cycle arrest at G0/G1 phase and accordingly inhibited AKT kinase, a proliferation mediator. Flavins caused differentiation of preosteoblast cells as evidenced by increase of osteocalcin, osteopontin and BMP2 expressions. In addition, higher MMP-9 and -2 activities were observed. Importantly, the capacity of flavins to trigger osteoblasts differentiation was also reinforced by upregulation of connexin 43, down regulation of caveolin-1 and negative modulation of Notch cascade. In the second analysis, we found that the interaction between Rb and IRb and osteogenic inductors (ascorbic acid and ß-glycerophosphate) significantly affected the osteoblast proliferation, alkaline phosphatase activity, collagen biosynthesis, osteopontin and osteocalcin mRNA expression, MMP-2 and MMP-9 activities and the expression of osteoclastogenesis factors (RANKL and OPG). We also showed that the effects of flavins in osteoblasts cells were independent on flavins antioxidant property. The biological activity of the combination of osteogenic medium with riboflavin and its photoderivatives was associated with the activation of different signaling pathways (AKT, FAK, CaMKII), caspases -8, -9 and -3, and up-regulation and/or stabilization of osteoblastic transcription factors (Runx2 and ß-catenin). This study brought out strong evidences that high concentration of Rb and IRb generates an osteogenic microenvironment through modulating different mediators of signaling pathways, besides of the additive effect of riboflavin and its photoproducts during the ascorbate and ß-glycerophosphateinduced osteoblast differentiation of MC3T3-E1 cells. In summary, this study pointed out the potential application of Rb and its photoproducts in osteoblasts phenotype development and, consequently, it is possible use as an alternative therapeutic adjuvant of osteoporosis. / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Carmen Verissima Ferreira, Jose Mauro Granjeiro, Maikel Peppelenbosch / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T21:31:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zambuzzi_WillianFernando_D.pdf: 4779822 bytes, checksum: 33696a8be638dbe16ec5d944f0e3b0d2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho teve como principal objetivo investigar os mecanismos de transdução de sinal disparados durante a diferenciação de células ósseas. Desta forma, vários aspectos moleculares desse processo foram analisados. A modulação da Src kinase pela proteína tirosina fosfatase de baixo peso molecular (LMWPTP) é essencial para a diferenciação dos pré-osteoblastos induzida pelo ácido ascórbico/glicerofosfato. Outro enfoque dado nesse trabalho foi a avaliação, sob o aspecto molecular e morfológico, da diferenciação de pré-osteoblastos em ¿osteocyte-like cells¿, processo esse induzido quando o Matrigel foi utilizado como substrato. De forma inédita demonstramos que nessa condição as células produziram a proteína sonic hedgehog (Shh), a qual também foi essencial para o processo de diferenciação. A análise do perfil quinômico dessas células apontou uma prevalência das quinases envolvidas com a comunicação celular. Este fato é coerente com a super-expressão de conexina 43 observada. Além disso, observamos que RECK e TIMP-1 modulam a atividade do rearranjo da matriz extracelular durante a diferenciação de osteoblastos, bem como o requerimento das proteínas PP2A e p38 MAPK durante a adesão de osteoblastos. Adicionalmente observamos uma modulação refinada das PTPs (LMWPTP, SHP2 e PTPa) bem como do status redox celular. Os resultados em conjunto demonstram que o estudo de transdução de sinal pode fornecer informações importantes para o entendimento do funcionamento celular bem como definir alvos moleculares que podem servir como ferramentas para diferentes aplicações / Abstract: The main goal of this work was to investigate the signal transduction pathways triggered during the bone cells differentiation. In this way, several molecular aspects of this process were analyzed. Src kinase modulation by the low molecular weight protein tyrosine phosphatase (LMWPTP) was essential for the occurrence of the differentiation induced by ascorbic acid and glycerophosphate. We also evaluated, under molecular and morphological patterns, the differentiation of pre-osteoblasts into osteocyte-like cells induced by 3D scaffold (matrigel as substrate). Interestingly, under this condition, the cells produced sonic hedgehog (Shh), which also was essential for stimulating the differentiation signaling pathway. Kinomic profiling of these cells revealed a prevalence of kinases involved in cellular communication, which is in agreement with the overexpression of connexin 43 observed. Besides we observed that RECK and TIMP-1 modulated the extracellular matrix rearrangement and that PP2A and p38 MAPK are required for osteoblasts adhesion. In addition, we observed that during pre-osteoblasts differentiation both PTPs and cellular redox are tightly regulated. Our findings demonstrated that the signal transduction evaluation can provide important information for understanding the cell biology as well as defining molecular targets that can be useful for different applications / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

O parasita da malária Plasmodium falciparum percebe o ambiente em que se encontra, elaborando respostas celulares adequadas, que envolvem secreção de proteínas, crescimento e diferenciação celular. Fatores relacionados com a geração de segundos-mensageiros e proteínas efetoras da sinalização celular estão descritos na literatura. Porém, a função de receptores responsáveis pela percepção de estímulos extracelulares no parasita é um tema pouco explorado. A identificação in silico de receptores de sete domínios transmembrânicos putativos no genoma de P. falciparum possibilitou a exploração da função dos mesmos. A tese caracteriza funcionalmente dois receptores, PFSR10 e PFSR25. A expressão proteica dos receptores foi demonstrada em fases eritrocíticas de P. falciparum. Os receptores possuem candidatos a parceiros moleculares que executam diversas funções celulares, entre elas invasão do eritrócito, endocitose e exocitose. Os receptores foram transfectados em células de mamíferos e, através de ensaios de dinâmica de cálcio de high-throughput, sugere-se que PFSR10 codifique um receptor que participa na percepção de ATP extracelular e que PFSR25 codifique um sensor de KCl. O trabalho também sugere que KCl modula cálcio citosólico em P. falciparum e que parasitas nocaute para PFSR25 são incapazes de modular cálcio citosólico em resposta a KCl. / The malaria parasite P. falciparum perceives its milieu and elaborates adequate intracellular responses, that involve protein secretion, growth and cell differentiation. Factors related to second messengers generation and effectors of cell signaling are described in the literature. However, the function of receptors responsible for stimulus perception remains elusive. The in silico identification of putative seven transmembrane receptors in the Plasmodium falciparum genome allowed the exploration of their function. In the thesis, two putative receptors were characterized, PFSR10 and PFSR25. The proteic expression of the receptors was demonstrated in erythrocytic stages of P. falciparum. The receptors have putative interaction partners that participate in cellular functions such as invasion, exocytosis and endocytosis.The receptors were transfected in mammalian cells and, through high-throughput calcium dynamics assays, it is suggested that PFSR10 codes for a receptor that participates in extracellular ATP perception and that PFSR25 codes for a KCl sensor. It is also suggested that KCl modulates cytosolic calcium in response to KCl and that knockout parasites for PFSR25 are incapable of modulating cytosolic calcium in response to KCl.

A colina quinase, 1ª enzima de uma via que forma 45% da membrana de P. falciparum foi clonada, expressa e purificada, e um anticorpo policlonal desenvolvido. Estudos de transporte da enzima demonstraram que a PfChok é transportada para o citossol por uma via independente do inibidor Brefeldina A. Obteve-se informação da estrutura secundária e uma modelagem da estrutura terciária da proteína, tendo sido localizados sítios de fosforilação para proteínas quinases. Através de uma nova abordagem em genômica funcional de Plasmodium, o gene da proteína adaptadora PfRACK foi códon otimizado e inserido em células de mamíferos. Estudos de dinâmica de Ca2+ em microscopia confocal indicaram que sua sinalização nas células estudadas é inibida na presença de PfRACK, dependente da interação direta com receptores de IP3. A enzima localiza-se distintivamente em relação à RACK1 endógena. Nossos resultados abrem a possibilidade de novos estudos, ao estabelecer a transfecção de genes do parasita para estudos de mecanismos de transdução de sinal na interação Plasmodium-hospedeiro. / Choline Kinase, the first enzyme of a pathway responsible for up to 45% of Plasmodium falciparum parasite membrane, was cloned, expressed and purified, and a policlonal antibody was developed to follow its localization along the intraerythrocytic cycle. The enzyme is transported to parasite´s cytosol, through a pathway independent of the Endoplasmic Reticulum to Golgi apparatus. Information about the secondary structure was obtained, as well a model of the tertiary structure, where several kinases phosphorylation sites were identified. The PfRACK gene was codon-optimized and transfected in mammalian cells. Dynamic Ca2+ studies by confocal microscope have revealed that Ca2+ signaling of the transfected cells was inhibited by PfRACK, dependent on direct interaction with InsP3 receptors. The protein co-localizes distinctly of the endogenous RACK1. Our results open new possibilities of malaria functional genomics, by establishing the transfection of parasites genes into mammalian cells with the aim to study transduction signals mechanisms of the Plasmodium-host interaction.