Cancer is a disease that involves genomic instability, to which c-Myc contributes during its initiation and progression. Over 70% of all human cancers show deregulated levels of c-Myc protein. The term genomic instability refers to genetic and/or epigenetic changes that alter the normal organization and function of genes and chromosomes. Genomic instability is a hallmark of cancer and often is associated with cancer. Deregulated c-Myc expression generates genomic instability by initiating intra- and extrachromosomally locus-specific gene amplification, gene rearrangements and karyotypic instability that includes translocations, fusions, insertions and deletions. Out of the several outlined pathways by which deregulated levels of c-Myc can lead to genomic instability, the work described in this thesis focuses on three with direct relevance to tumorigenesis; gene amplification (increase in gene copy number), remodeling of the chromosomal and telomeric structures in the interphase nucleus and comparing the effect of Myc to that of Epstein Bar virus (EBV) infection in remodeling the nuclear structure that may lead to genomic instability.

Cancer is a disease that involves genomic instability, to which c-Myc contributes during its initiation and progression. Over 70% of all human cancers show deregulated levels of c-Myc protein. The term genomic instability refers to genetic and/or epigenetic changes that alter the normal organization and function of genes and chromosomes. Genomic instability is a hallmark of cancer and often is associated with cancer. Deregulated c-Myc expression generates genomic instability by initiating intra- and extrachromosomally locus-specific gene amplification, gene rearrangements and karyotypic instability that includes translocations, fusions, insertions and deletions. Out of the several outlined pathways by which deregulated levels of c-Myc can lead to genomic instability, the work described in this thesis focuses on three with direct relevance to tumorigenesis; gene amplification (increase in gene copy number), remodeling of the chromosomal and telomeric structures in the interphase nucleus and comparing the effect of Myc to that of Epstein Bar virus (EBV) infection in remodeling the nuclear structure that may lead to genomic instability.

The MDM2 and MDM4 oncoproteins are both involved in regulating the tumour suppressor, p53. While the MDM2–p53 interface is structurally and biophysically well characterised, the MDM4-p53 interaction has only recently attracted researchers’ attentions. The goal of this project was to establish structural and chemical ground rules for the disruption of the interactions between the N-terminal domains of MDM2/4 and p53, which is an attractive anticancer strategy. In the current work, successful recombinant production and purification protocols for both the N-terminal domains of MDM2 (i.e. MDM2-N, residues 11-118) and MDM4 (MDM4-N, residues 14-111) have been established, yielding protein in sufficient quantity and quality for analysis using nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR). Two screening strategies were employed to identify small-molecule antagonists of the MDM2-N:p53 interaction. First, a virtual screening exercise identified several compounds that were shown (by NMR) to bind to MDM2-N with μM KDs. Docking studies supported by NMR chemical shift perturbation analysis suggested proposals for binding modes. The results are discussed in relation to the previously reported binding to MDM2-N of well-characterised inhibitors of the MDM2:p53 interaction such as Nutlin-3. Second, a fragment-based library was screened against MDM2-N using TROSY-type NMR spectra to monitor binding. Several hits were identified and the results are discussed with regard to the “druggability” of the MDM2-N p53 interaction. To better understand the p53-binding groove of MDM4-N, multidimensional NMR was used to investigate the structure and backbone dynamics of double-isotopically labelled samples of MDM4-N, both free (i.e. apo-MDM4-N) and in complexes with a p53-derived peptide or Nutlin-3. The apo-MDM4-N is more conformationally dynamic than MDM2, since it contains unstructured regions. These regions appear to become structured upon binding of a ligand. MDM4 appears to bind its ligand through conformational selection and/or an induced fit mechanism involving reorganization of key sub-sites within the binding groove. This study highlighted Abstract differences between Nutlin-3 and peptide binding that suggest the rational design of specific inhibitors of the MDM4:p53 interaction.

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 Papilomavírus Bovino do tipo 1 (BPV-1) causa fibropapilomas em bovinos e sarcóide em equinos, associados à expressão de oncoproteínas virais, principalmente E6 e E7. A purificação de oncoproteínas a partir de sistema recombinante possibilita seu estudo. Os objetivos foram expressar o gene E6 do BPV-1, purificar e analisar in silico a proteína recombinante obtida. O amplificado foi clonado em E. coli e os plasmídeos foram sequenciados, confirmando a matriz correta de leitura. Após indução da expressão, a proteína recombinante foi identificada e purificada. A microscopia eletrônica mostrou a formação de corpúsculos de inclusão. As análises in silico apontaram as mutações das sequências gênica e proteica de E6-1 em relação às depositadas. Foi realizada a predição tridimensional da estrutura da proteína recombinante e identificadas as regiões conservadas, antigênicas e capazes de realizar ligações cátion-<font face=\"Symbol\">p. Logo, a proteína recombinante E6 do BPV-1 foi obtida e purificada com sucesso, possibilitando o início de novos experimentos e estudos mais detalhados. / Bovine Papillomavirus type 1 (BPV-1) causes fibropapillomas in cattle and sarcoid in equines, associated with the expression of viral oncoproteins, E6 and E7 particularly. Purification of oncoproteins from recombinant system allows their study. The aim of this study was cloning and expressing BPV-1 E6 gene, purify and analyze in silico recombinant protein. Amplicon was cloned into E. coli and the plasmids were sequenced to confirm the correct reading frame. After induction of expression, the recombinant protein was identified and purified. Electron microscopy showed the inclusion bodies formation. In silico analysis showed mutations in E6-1 gene and protein sequences when there were compared to sequences available in current database. Three-dimensional structure prediction of the recombinant protein was performed and conserved, antigenic and cation-<font face=\"Symbol\">p interaction regions were identified. Therefore, BPV-1 E6 recombinant protein was obtained and successfully purified enabling new experiments and more detailed studies.

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 Papilomavírus Bovino do tipo 1 (BPV-1) causa fibropapilomas em bovinos e sarcóide em equinos, associados à expressão de oncoproteínas virais, principalmente E6 e E7. A purificação de oncoproteínas a partir de sistema recombinante possibilita seu estudo. Os objetivos foram expressar o gene E6 do BPV-1, purificar e analisar in silico a proteína recombinante obtida. O amplificado foi clonado em E. coli e os plasmídeos foram sequenciados, confirmando a matriz correta de leitura. Após indução da expressão, a proteína recombinante foi identificada e purificada. A microscopia eletrônica mostrou a formação de corpúsculos de inclusão. As análises in silico apontaram as mutações das sequências gênica e proteica de E6-1 em relação às depositadas. Foi realizada a predição tridimensional da estrutura da proteína recombinante e identificadas as regiões conservadas, antigênicas e capazes de realizar ligações cátion-<font face=\"Symbol\">p. Logo, a proteína recombinante E6 do BPV-1 foi obtida e purificada com sucesso, possibilitando o início de novos experimentos e estudos mais detalhados. / Bovine Papillomavirus type 1 (BPV-1) causes fibropapillomas in cattle and sarcoid in equines, associated with the expression of viral oncoproteins, E6 and E7 particularly. Purification of oncoproteins from recombinant system allows their study. The aim of this study was cloning and expressing BPV-1 E6 gene, purify and analyze in silico recombinant protein. Amplicon was cloned into E. coli and the plasmids were sequenced to confirm the correct reading frame. After induction of expression, the recombinant protein was identified and purified. Electron microscopy showed the inclusion bodies formation. In silico analysis showed mutations in E6-1 gene and protein sequences when there were compared to sequences available in current database. Three-dimensional structure prediction of the recombinant protein was performed and conserved, antigenic and cation-<font face=\"Symbol\">p interaction regions were identified. Therefore, BPV-1 E6 recombinant protein was obtained and successfully purified enabling new experiments and more detailed studies.

As oncoproteínas E6 e E7 do Papilomavírus Humano (HPV) estão envolvidas na desregulação do sistema imune inato, provocando alterações na expressão dos receptores do tipo Toll (TLR). Considerando-se a função da via de sinalização iniciada por TLR, haveria uma vantagem para o vírus capaz de manipular a resposta desta via de modo que possa persistir nas células sem ser detectado pelo sistema imune ou ainda modulando essa resposta e criando um ambiente mais propício à manutenção da infecção. No entanto, muitos dos mecanismos que levam à eliminação da infecção ou persistência do HPV ainda são pouco conhecidos. O objetivo principal desse trabalho é investigar o papel das vias de TLR no processo de carcinogênese mediado por HPV. Inicialmente, foi analisada a expressão de genes da via de TLR em linhagens de tumores cervicais e em células expressando as oncoproteínas virais. Foram identificados vários genes diferencialmente expressos entre linhagens de células tumorais e queratinócitos normais, incluindo moléculas adaptadoras da via de TLR e genes associados à via da MAP quinase, ativação de NFkappaB e resposta imune antiviral. Cerca de 90% destes genes foram regulados negativamente. Entre eles, destacamos HMGB1, que apesar de possuir menos RNAm nas células tumorais possui um nível proteico muito maior, além de ter-se mostrado de grande importância para a viabilidade e proliferação das células tumorais, conforme demonstrado através de experimentos de supressão gênica. Em conjunto, os nossos dados indicam que E6 e E7 de HPVs de alto risco inibem proteínas da via de sinalização de TLR / Previous studies have shown that E6 and E7 HPV oncoproteins are involved in innate immune system dysregulation, causing alterations on Toll-like receptors (TLR) expression. Considering TLR pathway function, it would be advantageous for a virus to manipulate the response of this pathway so it can persist in cells without being detected by the immune system or to modulate this response to create a better environment for persistence of infection. However, many of the mechanisms leading to HPV infection clearance or persistence are still unknown and matter of active investigation. We analyzed in cervical cancer cell lines expression of genes from TLR pathway; several were differentially expressed between tumor cells lines and normal keratinocytes, including TLR adaptors molecules and genes associated with MAP kinase pathway, NFkappaB activation and antiviral immune response. About 90% of these genes were down regulated. Among them, we selected HMGB1 for further characterization due to its interference with tumor cell viability and proliferation. Altogether, our data indicate that high risk HPV E6 and E7 can inhibit TLR signaling pathway

As oncoproteínas E6 e E7 do Papilomavírus Humano (HPV) estão envolvidas na desregulação do sistema imune inato, provocando alterações na expressão dos receptores do tipo Toll (TLR). Considerando-se a função da via de sinalização iniciada por TLR, haveria uma vantagem para o vírus capaz de manipular a resposta desta via de modo que possa persistir nas células sem ser detectado pelo sistema imune ou ainda modulando essa resposta e criando um ambiente mais propício à manutenção da infecção. No entanto, muitos dos mecanismos que levam à eliminação da infecção ou persistência do HPV ainda são pouco conhecidos. O objetivo principal desse trabalho é investigar o papel das vias de TLR no processo de carcinogênese mediado por HPV. Inicialmente, foi analisada a expressão de genes da via de TLR em linhagens de tumores cervicais e em células expressando as oncoproteínas virais. Foram identificados vários genes diferencialmente expressos entre linhagens de células tumorais e queratinócitos normais, incluindo moléculas adaptadoras da via de TLR e genes associados à via da MAP quinase, ativação de NFkappaB e resposta imune antiviral. Cerca de 90% destes genes foram regulados negativamente. Entre eles, destacamos HMGB1, que apesar de possuir menos RNAm nas células tumorais possui um nível proteico muito maior, além de ter-se mostrado de grande importância para a viabilidade e proliferação das células tumorais, conforme demonstrado através de experimentos de supressão gênica. Em conjunto, os nossos dados indicam que E6 e E7 de HPVs de alto risco inibem proteínas da via de sinalização de TLR / Previous studies have shown that E6 and E7 HPV oncoproteins are involved in innate immune system dysregulation, causing alterations on Toll-like receptors (TLR) expression. Considering TLR pathway function, it would be advantageous for a virus to manipulate the response of this pathway so it can persist in cells without being detected by the immune system or to modulate this response to create a better environment for persistence of infection. However, many of the mechanisms leading to HPV infection clearance or persistence are still unknown and matter of active investigation. We analyzed in cervical cancer cell lines expression of genes from TLR pathway; several were differentially expressed between tumor cells lines and normal keratinocytes, including TLR adaptors molecules and genes associated with MAP kinase pathway, NFkappaB activation and antiviral immune response. About 90% of these genes were down regulated. Among them, we selected HMGB1 for further characterization due to its interference with tumor cell viability and proliferation. Altogether, our data indicate that high risk HPV E6 and E7 can inhibit TLR signaling pathway

O câncer cervical é o segundo câncer mais comum entre mulheres no mundo. A maioria dos casos (83%) ocorre em países em desenvolvimento, onde são encontrados em estágios relativamente avançados e, conseqüentemente, a sobrevida média é de cerca de 49% após cinco anos. Portanto, uma vacina eficaz contra as infecções pelo HPV pode levar ao controle do câncer do colo do útero. Apesar de prevenir, a vacina profilática não é acessível em função do alto custo, além de não eliminar o vírus em mulheres já infectadas pelo HPV. Assim, propusemos o desenvolvimento de uma vacina terapêutica eficaz utilizando duas abordagens: VLPs (virus-like particles) quiméricas, que poderiam apresentar propriedades profiláticas e terapêuticas, obtidas da fusão das proteína L1 e E7; proteínas quiméricas obtidas a partir da fusão de epítopos das proteínas E6 e E7 do HPV16, com e sem ubiquitina. Após subclonagens, com a obtenção dos vetores pPICHOLI-L1&#916;CE71-50 e pPICHOLI-L1&#916;CE743-77, partiu-se para a indução da expressão das VLPs quiméricas em Pichia pastoris, das quais não foram detectadas expressão protéica. Realizaram-se inúmeras modificações no protocolo de indução. Mesmo após essas alterações não foi detectada nenhuma expressão das fusões L1&#916;CE71-50 ou L1&#916;CE743-77. Como alternativa de uma vacina terapêutica, nos propusemos a expressar em E. coli proteínas sintéticas originadas da fusão entre epítopos das proteínas E6 e E7 do HPV16, com ou sem Ubiquitina, visando aumentar a apresentação de peptídeos via MHC de classe I de modo a estimular a eliminação de células infectadas com HPV16, evitando e regredindo o desenvolvimento dessas células cancerosas. Com a proteína E6E7 solúvel e purificada, realizou-se um ensaio de imunização. Nesse experimento, 20% dos animais imunizados com a proteína E6E7 não apresentaram desenvolvimento de tumor após a inoculação de células TC1. Assim isso nos leva a crer que com o aumento da concentração de proteína e utilização de adjuvantes seria possível aumentar o número de animais resistentes ao desenvolvimento do tumor. Em um segundo experimento de imunização, comparamos as proteínas E6E7 e E6E7Ub, em duas concentrações, 15 e 40 &#181;g, e também com ou sem o adjuvante whole cell pertussis (WCP). Independentemente da concentração e presença ou ausência de WCP, os grupos imunizados com E6E7Ub apresentaram proteção contra o tumor entre 80% e 100% dos camundongos, enquanto os grupos imunizados com E6E7 apresentaram proteção entre 0% e 25%. Esses resultados são promissores, ainda que preliminares, indicando um potencial de uso da proteína E6E7Ub como imunógeno para vacina terapêutica contra o câncer cervical induzido por HPV16 / Cervical cancer is the second most common cancer among women worldwide. Most cases (83%) occur in developing countries, where they are found in relatively advanced stages and, consequently, the median survival is about 49% after five years. Therefore, an effective vaccine against HPV infections can lead to control of cancer of the cervix. Although preventable, the prophylactic HPV vaccine is not accessible to all due to their high cost and in addition the vaccine does not eliminate the HPV in infected women. We have therefore proposed the development of effective therapeutic vaccines using two approaches: chimeric VLPs (virus-like particles), endowed with prophylactic and therapeutic properties, obtained from the fusion protein L1 and E7; chimeric proteins derived from the fusion of epitopes of proteins E6 and E7 of HPV16 with and without ubiquitin. After subcloning, we obtained the vectors pPICHOLI-L1&#916;CE71-50 and L1 pPICHOLI- L1&#916;CE743-77. After transformation of yeast Pichia pastoris with these constructions, the cells were induced, but it was not possible to detect any recombinant protein expression. As an alternative, we proposed the expression of synthetic proteins in E. coli derived from the fusion between epitopes of E6 and E7 proteins of HPV16 with or without Ubiquitin, in order to enhance the presentation of peptides through MHC class I to stimulate the elimination of HPV16-infected cells, preventing and regressing the development of cancer cells. Soluble E6E7 protein was purified and, 20% of the animals immunized with this protein did not develop tumor after inoculation of TC1 cells. In a second immunization experiment we compared the proteins E6E7 and E6E7Ub, in two concentrations, 15 and 40&#181;g, with or without the adjuvant whole cell pertussis (WCP). Regardless of concentration and presence or absence of WCP, all the groups immunized with E6E7Ub showed protection against tumor between 80% and 100%, while the groups immunized with E6E7 showed protection from 0% to 25%. These results are promising and although preliminary, indicate the potential of E6E7Ub protein as an immunogen, for a therapeutic vaccine against cervical cancer induced by HPV16