Modificações nas histonas são conhecidas por regular a estrutura conformacional da cromatina e a expressão gênica em células adultas e células-tronco pluripotentes. Tem sido postulado que a acetilação e deacetilação das histonas podem influenciar a expressão de genes envolvidos na iniciação, progressão e metástase tumoral, além de contribuir para o desenvolvimento de resistência à quimioterapia. Assim, buscou-se avaliar a influência das modificações nas histonas sobre a biologia do carcinoma epidermoide de cabeça e pescoço (CECP) e sua respectiva subpopulação de células semelhantes às células-tronco (CSC). Inicialmente, foi checado os níveis de acetilação da histona H3 (membro das histonas nucleares associado à compactação da cromatina) em um painel representativo de linhagens celulares de CECP. Posteriormente, para estudar a influência do estroma tumoral no padrão de acetilação da histona H3, o microambiente do tumor foi mimetizado através da utilização de meio condicionado derivado do cultivo de fibroblastos e cultura primária de células endoteliais humanas. Além disso, validamos esses resultados in vitro por meio de amostras humanas de CECP. Finalmente, a acetilação e deacetilação da cromatina foi induzida, respectivamente, pela administração dos inibidores das enzimas histona deacetilase tricostatina A (TSA) e histona acetiltransferase curcumina, em linhagens celulares de CECP. Foi feita a análise da formação de esferas (ensaio funcional de células-tronco), juntamente com a verificação dos níveis de ALDH, marcador de células-tronco (citometria de fluxo - FACS), além da determinação do índice de proliferação tumoral (Ki-67) e realização dos ensaios de invasão e migração celular. Linhagens celulares de CECP apresentaram níveis baixos de acetilação da histona H3 e demonstraram capacidade de retenção de uma subpopulação de CSC. Apenas o meio condicionado de células endoteliais humanas foi capaz de alterar a conformação da cromatina, uma vez que induziu o aumento da acetilação da histona H3. Interessantemente, foi também notado um concomitante aumento da agressividade de linhagens celulares de CECP (aumento dos níveis de BMI-1 e vimentina). Esses resultados foram confirmados em amostras humanas de CECP que mostraram, apenas no fronte de invasão, células com cromatina acetilada. Curiosamente, essas mesmas células também expressaram vimentina. Os tratamentos com TSA e curcumina resultaram na diminuição significativa da subpopulação de CSC, interrompendo a formação de esferas e reduzindo os níveis de ALDH. Além disso, o tratamento com curcumina mostrou resultados muito interessantes, uma vez que gerou uma redução evidente da invasão celular e impactou por completo o potencial de migração tumoral, sendo nesse sentido mais eficiente que a cisplatina, droga antineoplásica bem estabelecida. Por outro lado, o tratamento com TSA induziu a transição epitélio-mesenquimal nas linhagens celulares de CECP, detectada pelo aumento da expressão de vimentina e indução de um fenótipo fusiforme, juntamente com o aumento da invasão tumoral e os níveis de BMI-1. Portanto, a organização da cromatina está envolvida na modulação da presença de CSC e os altos níveis de acetilação das histonas intensificam o comportamento agressivo de células de CECP. / Histone modifications are known to regulate chromatin conformation structure and gene expression in adult cells and pluripotent stem cells. It has been postulated that histone acetylation and deacetylation could influence the expression of genes involved in cancer initiation, progression, metastasis, and development of resistance to chemotherapies. Here, we sought to evaluate the influence of histone modifications over the biology of head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) and its stem cell-like subpopulation (CSC). Initially, we checked the status of histone H3 acetylation (a member of the core histones associated to chromatin compaction) in a representative set of HNSCC cell lines. Subsequently, to analyze the influence of tumor stroma over the histone H3 acetylation, we mimicked the tumor microenvironment by using conditioned medium from fibroblasts and primary human endothelial cells. Further we validated these in vitro findings through human samples of HNSCC. Finally, we induced chromatin acetylation and deacetylation by the administration of the histone deacetylase inhibitor trichostatin A (TSA) and histone acetyltransferase inhibitor curcumin, respectively, in HNSCC cell lines. The analysis of spheres formation (stem cell functional assay), along with the levels of stem cells marker ALDH (showed by flow cytometry - FACS), tumor proliferation index (Ki-67), invasion and migration cellular potencial were verified. HNSCC cell lines showed lower levels of histone H3 acetylation and ability to retain a subpopulation of CSC. Only conditioned media from human endothelial cells was able to alter the conformation of chromatin, since it induced the increase of histone H3 acetylation. Interestingly, it was also noted a concomitant augment of HNSCC cell lines aggressiveness (enhanced BMI-1 and vimentin levels). These findings were confirmed in human samples of HNSCC that showed, only at the invasive front, cells with acetylated chromatin. Curiously, these same cells also expressed vimentin. TSA and curcumin treatments resulted in significant decrease of the CSC subpopulation by disrupting the spheres and reducing the levels of ALDH. Also, curcumin treatment showed exciting results since it caused an evident reduction of cellular invasion and it impacted the tumoral migration potential, being more efficient than cisplantin, a well-established antineoplastic drug. However, TSA induced epithelial to mesenchymal transition in HNSCC cell lines detected by the upregulation of vimentin and the induction of a fusiform phenotype along with augmented tumor invasion and the levels of BMI-1. Chromatin organization is involved in the modulation of CSC where high levels of histone acetylation intensify the aggressive behavior of HNSCC cells.

Os camarões do gênero Atya Leach, 1816 são os maiores camarões da família Atyidae, sendo que as 13 espécies reconhecidas estão distribuídas em rios e riachos das regiões tropicais e subtropicais da América (vertentes atlântica e pacífica) e oeste da África. O primeiro relato de uma Atya ocorreu no séc. XVII e, desde então, novas espécies foram descritas e descrições prévias revisadas, produzindo um histórico de instabilidade e reclassificações. Embora ao longo do séc. XX revisões taxonômicas tenham estabilizado a sistemática do gênero, a variabilidade morfológica e distribuição geográfica trans-ístmica da espécie A. innocous gerou questionamentos. Além disso, mais recentemente trabalhos de filogenia molecular da família Atyidae que incluíram representantes de Atya suscitaram questões em relação à sistemática do gênero (possível não monofilia) e de algumas espécies como A. gabonensis, A. margaritacea e A. scabra. Visto que o uso de marcadores moleculares nunca foi empregado para a delimitação das espécies de Atya e que seu uso de forma complementar à morfologia poderia aperfeiçoar a sistemática do gênero, o objetivo do presente estudo foi avaliar por meio de dados moleculares as hipóteses taxonômicas das espécies A. gabonensis, A. innocous, A. margaritacea e A. scabra. Sequências dos genes mitocondriais 16S e Citocromo Oxidase I e gene nuclear Histona 3 foram geradas por meio de protocolos de extração e sequenciamento de DNA a partir do tecido de espécimes obtidos em empréstimos/doações. Potenciais espécies evidenciadas pelas análises de similaridade nucleotídicas (distâncias genéticas), compartilhamento de caracteres em um contexto evolutivo (reconstruções filogenéticas), Automatic Barcode Gap Discovery, Poisson Tree Processes e Generalized Mixed Yule Coalescence foram confrontadas com as hipóteses taxonômicas específicas atuais. A avaliação sistemática com dados moleculares aqui realizada, adicionalmente às informações morfológicas existentes na literatura sustentaram A. gabonensis como uma espécie de distribuição anfi-atlântica, mas não corroborou a hipótese de A. innocous como uma espécie trans-ístmica. Assim, o uso do nome A. innocous para as populações do Mar do Caribe e A. tenella para aquelas restritas ao Pacífico é sugerido. A espécie A. margaritacea, distribuída ao longo da costa pacífica da América foi considerada uma espécie válida e distinta de A. scabra, amplamente distribuída na vertente atlântica da América do Sul, África e Mar do Caribe. Contudo, é discutida a possibilidade de uma espécie críptica restrita no Golfo do México existir. Adicionalmente, o conhecimento existente e pertinente para futuros estudos de sistemática e taxonomia sobre os camarões do gênero Atya foram sumarizados e são apresentados. / The genus Atya Leach, 1816 shrimps are the largest of the Atyidae family, and the 13 acknowledge species are geographically distributed in rivers and stream in the tropical and subtropical regions of America (Atlantic and Pacific drainages) and West Africa. The first registry of an Atya was in the XVII century and since then new species were described and previous description revised in an eventful taxonomic historic. Although throughout the XX century taxonomic revisions stabilized the genus systematics, the morphological variability and the trans-isthmic geographic distribution of A. innocous caused questioning. Moreover, molecular phylogenetic studies that included Atya representatives raised doubt on the genus systematics (possibly non-monophyletism) and some species A. gabonensis A. margaritacea and A. scabra hypothesis. As molecular markers have never been used concerning Atya species delimitation complementary to the morphology and it could improve the genus systematics, the goal of this study was to evaluate with molecular markers the taxonomic hypothesis of the species A. gabonensis, A. innocous, A. margaritacea e A. scabra. Sequences of the mitochondrial genes 16S and Cytochrome Oxidase I and nuclear gene Histone 3 were generated by means of DNA extraction and sequence protocols from specimens obtained in loans/donations. Putative species evidenced by the analysis of nucleotide similarity (genetic distances), character sharing (phylogenetic reconstitutions), Automatic Barcode Gap Discovery, Poisson Tree Processes and Generalized Mixed Yule Coalescence were compared to the prevailing taxonomic hypothesis. The systematic evaluation with the molecular data of this study, in addition with the morphological information in the literature sustain A. gabonensis as an amphi-atlantic distributed species, but do not corroborated A. innocous hypothesis as an trans-isthmian species. In this sense, the use of A. innocous stricto sensu for the Caribbeans Sea populations and A. tenella to that restricted to the pacific drainage of America is suggested. Atya margaritacea, distributed along the pacific drainage of America, is considered a valid species distinct from A. scabra, widespread distributed in the Atlantic drainage of America and Africa, besides Caribbean Sea. However, the possibility of a cryptic species in the Gulf of Mexico population is discussed. Aditionally, the relevant knowledge to future systematic and taxonomy studies about the shrimps of the genus Atya were summarized and are shown.

O butirato é um importante ácido graxo de cadeia curta proveniente da fermentação bacteriana de vários tipos de fibras no cólon. Diversos estudos têm demonstrado que o butirato desempenha um papel importante na prevenção do câncer e na manutenção da homeostase colônica, por meio da regulação da proliferação celular, diferenciação e apoptose. A acetilação das histonas tem sido proposta como um dos possíveis mecanismos de ação responsável pelo efeito quimiopreventivo do butirato. O objetivo desse trabalho foi avaliar o papel da tributirina (TB), um pró-fármaco do ácido butírico, na fase de pós-iniciação da carcinogênese de cólon induzida por dimetilhidrazina (DMH), enfatizando a expressão das histonas acetiladas (H3K9 e H4K16) e das proteínas pró e anti-apoptóticas da família Bcl-2 (Bak, Bcl-xL). Durante 5 semanas consecutivas, ratos Wistar receberam diariamente TB (200 mg/100 g peso corpóreo; grupo TB) ou maltodextrina (MD; 300 mg/100 g peso corpóreo; grupo MD; controle isocalórico). Focos de Criptas Aberrantes (FCAs) são lesões pré-neoplásicas e biomarcadores da carcinogênese de cólon. Esses foram analisados nos cólons corados com azul de metileno a 0,02%, porém, nenhuma diferença estatística foi encontrada entre os grupos, TB e MD (p>0,05). A mucosa colônica foi utilizada para analisar a expressão de H3K9 e H4K16 por western blot, contudo, não houve diferença significativa entre os grupos TB e MD. A expressão da proteína pró-apoptotica Bak também foi semelhante nos grupos TB e MD; todavia, a expressão da proteína anti-apoptótica Bcl-XL foi menor no cólon distai dos ratos tratados com TB sugerindo participação dessa na indução de apoptose. Portanto, apesar de trabalhos apontarem para os resultados benéficos do butirato, são necessários mais estudos in vivo para o melhor entendimento dos efeitos mediados pelo butirato na carcinogênese de cólon. / Butyrate is an important short-chain fatty acid, product of intestinal bacterial fermentation of mainly dietary fiber. Several studies have shown that butyrate has an important role in the maintenance of colonic homeostasis as regulator of colonocyte proliferation, differentiation and apoptosis. Thus may play a role in cancer prevention. Histone deacetylation has been proposed to be one of the possible mechanisms of action of butyrate mediated effects on colon carcinogenesis. The aim of this study was to evaluate the role of tributyrin (TB), a butyric acid pro-drug, on post-initiation phase of colon carcinogenesis induced by dimethylhydrazine (DMH), emphasizing the expression of acetylated histones (H3K9, H4K16) and BeI-2 family proteins (Bak, Bcl-XL) mediated apoptosis. During 5 consecutive weeks, Wistar rats received daily TB (200 mg/100 9 body weight; TB group) or maltodextrin (MD; 300 mg/100 9 body weight; MD group; isocaloric control). Aberrant Crypt Focus (ACFs) are considered pre-neoplastic cells and biomarker of colon carcinogenesis. ACFs were counted on colons stained with 0,02% methylene blue, under a light microscope. No statistic differences were found for ACF when compared both groups receiving TB or MD (p>0,05). Colonic mucosa scraping was used for analysis of H3K9 and H4K16 by Western Blot. No significant differences were demonstrated between TB and MD groups. Bak expression were similar between TB and MD groups, but Bcl-XL expression seems to be reduced only on distal colon of the TB group, suggesting that TB may induce apoptosis Although most studies point towards beneficial results of butyrate, more in vivo studies are needed to contribute to our current understanding of butyrate-mediated effects on colon carcinogenesis.

En el llevat Saccharomyces cerevisiae els canvis en les condicions osmòtiques del medi extracel.lular són sensades per la MAP cinasa Hog1, la qual permet dur a terme l'adaptació cel.lular mitjançant la modulació de l'expressió gènica, de la traducció i de la progressió del cicle cel.lular. A l'inici d'aquest projecte de tesi, els mecanismes pels quals Hog1 controla l'expressió gènica no eren del tot coneguts. El nostre objectiu va ser caracteritzar el mecanisme molecular pel qual Hog1 modula la transcripció en resposta a estrès osmòtic. Hem aconseguit demostrar que el reclutament de Hog1 als promotors sensibles a estrès osmòtic per part del factor de transcripció és essencial per al reclutament i activació de la RNA polimerasa II, mecanisme que podria estar conservat en les cèl.lules eucariotes. També hem identificat noves activitats remodeladores de cromatina implicades en la resposta gènica a osmoestrès mediada per Hog1. Vàrem realitzar un cribatge genètic per identificar mutacions que provoquessin osmosensibilitat i una reducció en l'expressió de gens de resposta a estrès osmòtic. Aquest cribatge ens va permetre identificar nous reguladors de la transcripció mediada per osmoestrès: la histona deacetilasa Rpd3 i els complexes SAGA i mediador. Els nostres resultats permeten, doncs, definir un important paper per a Rpd3, SAGA i mediador en la inducció gènica mediada per Hog1, i han estat importants per assolir una millor visió de com les cinases activades per estrès regulen la iniciació de la transcripció. / In Saccharomyces cerevisiae, changes in the extracellular osmotic conditions are sensed by the HOG MAPK pathway, which elicits the program for cell adaptation, including modulation of gene expression, translation and cell-cycle progression. At the beginning of this PhD Project, the mechanisms by which Hog1 was controlling gene transcription were not completely understood. Our main objective was to characterize the molecular mechanisms by which the Hog1 MAPK modulates transcription upon osmostress. We have shown that anchoring of Hog1 to osmoresponsive promoters by the transcription factor is essential for recruitment and activation of RNA polymerase II, a mechanism that might be conserved among eukaryotic cells. In addition, we identified novel chromatin modifying and remodelling activities involved in the Hog1-mediated osmostress gene expression. We performed a genome-wide genetic screening searching for mutations that render cells osmosensitive and displayed reduced expression of osmoresponsive genes. Rpd3 histone deacetylase, SAGA and Mediator complexes were identified as novel regulators of osmostress-mediated transcription. Thus, our results define a major role for Rpd3, SAGA and Mediator in the Hog1-mediated osmostress gene induction, and have been important to achieve a better view of how a SAPK regulates transcription initiation.

Germ-line mutations in the breast cancer susceptibility gene BRCA1 strongly increase the risk of developing breast and ovarian cancer in women. Different hypothesis have been proposed to explain this tissue specificity. One of the most argued hypothesis is the one that proposes a link between BRCA1 and ovarian hormones' action. Much data have been published in the last years pointing to an important role of progesterone receptor (PR) in inducing normal mammary development and also breast cancer formation. This study aimed to search for a functional relationship between BRCA1 and PR in breast cancer cells. We have found that BRCA1 inhibits the transcriptional activity of PR. We have investigated in more detail the mechanism of this effect. BRCA1 and PR interact in vivo in a ligand-independent fashion. Most importantly, BRCA1 alters the ligand-independent and dependent degradation of PR protein through its ubiquitination and this might have a direct effect on the level of PR recruitment on regulated promoters. BRCA1 is recruited to the hormone-responsive regions of PR-target genes and affects the presence of histone deacetylase activity and the level of monoubiquitinated histone H2A, linking BRCA1 action with chromatin status. These findings support a connection between BRCA1, the principal tumour suppressor responsible for familial breast cancer, and the progesterone receptor transcriptional activity. This relationship can be hypothesized to be reflected in the BRCA1-related breast tumourigenesis. / Mutaciones germinales en el gen breast cancer susceptibility gene BRCA1 aumentan altamente el riesgo de padecer cáncer de mama y ovario en mujeres. Se han propuesto diferentes hipótesis para explicar esta especificidad de tejido. Una de las hipótesis más argumentadas es la que propone una relación entre BRCA1 y la acción de las hormonas ováricas. En los últimos años se han publicado numerosos datos señalando al papel esencial del receptor de progesterona (PR) en la inducción del desarrollo normal de la mama y en la formación del cáncer de mama. Este estudio pretendía buscar una relación funcional entre BRCA1 y PR en células de cáncer de mama. Hemos demostrado que BRCA1 inhibe la actividad transcripcional de PR. Hemos investigado en más detalle el mecanismo de este efecto. BRCA1 y PR interaccionan in vivo de una manera independiente de ligando. Y lo que es más, BRCA1 altera la degradación independiente y dependiente de ligando de PR a través de su ubiquitinización y esto podría tener un efecto directo en el nivel de reclutamiento de PR en promotores regulados. BRCA1 es reclutado a las regiones de respuesta a hormona de genes diana de PR y afecta la presencia de actividad histona desacetilasa y el nivel de histona H2A monoubiquitinada, estableciendo un enlace entre la acción de BRCA1 y el estado de la cromatina. Estos hallazgos apoyan una conexión entre BRCA1, el principal supresor de tumor responsable del cáncer de mama hereditario, y la actividad transcripcional del receptor de progesterona. Se puede hipotetizar que esta relación se ve reflejada en el proceso de tumorigénesis BRCA1-dependiente.