Os mecanismos da infertilidade relacionada à endometriose ainda não foram esclarecidos, embora diversos estudos proponham um efeito deletério desta doença sobre a qualidade oocitária (QO). No entanto, a análise de oócitos em pacientes com endometriose não é rotineiramente exequível, uma vez que os oócitos humanos raramente são doados para pesquisa e sua aplicação em técnicas invasivas impede sua utilização em procedimentos de reprodução assistida. Neste contexto, as evidências sugerem que as células cumulus (CC) podem ser utilizadas como biomarcadores indiretos capazes de prever a QO. Desta forma, através de um estudo inédito, objetivamos determinar o perfil diferencial de transcritos em CC de mulheres inférteis, com e sem endometriose avançada, submetidas à estimulação ovariana controlada para injeção intracitoplasmática de espermatozoides. Para tanto, realizamos um estudo caso-controle, que analisou via sequenciamento de nova geração de RNA (RNA-Seq), 3 grupos (controle, endometriose III/IV sem endometrioma e endometriose III/IV com endometrioma), com 3 pools de 3 pacientes cada. Dentre os principais genes desregulados identificados nas comparações entre os grupos com endometriose avançada e mulheres sem a doença foram evidenciados transcritos com expressão alterada envolvidos na via de fosforilação oxidativa, genes relacionados aos processos da acetilação e conjugação de ubiquitina, além de genes associados a via de biossíntese do colesterol e do estradiol. Esses resultados demonstram que as CC de mulheres inférteis com endometriose avançada apresentam alterações moleculares possivelmente relacionadas ao desenvolvimento folicular e oocitário. Através do enriquecimento dos principais genes desregulados, nossos dados indicam as potenciais vias alteradas nesse processo que podem interferir na aquisição da competência gamética e por sua vez, mediar o comprometimento da fertilidade dessas pacientes. / The endometriosis related infertility mechanisms still remain to be elucidated, although several studies propose a deleterious effect of this disease on oocyte quality. However, the oocyte analysis in patients with endometriosis is not routinely feasible, since human oocytes are rarely donated to researches and their application in invasive techniques precludes their use in reproduction procedures. In this context, evidences suggest that cumulus cells (CC) could be used as indirect biomarkers capable of predicting oocyte quality. Thus, through an unprecedented study, we aimed to determine the differential transcripts profile in CC of infertile women with and without advanced endometriosis and its different stages, undergoing controlled ovarian stimulation for intracytoplasmic sperm injection. Therefore, we performed a case-control study, which analyzed by RNA next generation sequencing (RNA-Seq), 3 groups (control, endometriosis III/IV without endometrioma and endometriosis III/IV with endometrioma), with 3 pools of 3 patients each. The comparison of top deregulated genes among groups of advanced endometriosis and control patients show us altered genes associated with oxidative pathways, acetylation and ubiquitination process, aside from genes related to cholesterol and estradiol regulation. These data elucidated that CC of infertile woman with advanced endometriosis carried essential molecular alteration linked with follicular and gametic development. Through enrichment of the top deregulated genes, we can point out the potential pathways altered in this process toward oocyte commitment and infertility in these patients.

Após o seqüenciamento completo do genoma humano, a busca e caracterização do conjunto completo de genes humanos constitui-se no principal desafio nesta área de investigação, sendo o passo limitante para o progresso na exploração dos dados contidos no seqüenciamento deste genoma. O projeto de transcriptoma denominado \"Transcript Finishing Initiative\" (TFI) surgiu neste contexto, com o objetivo principal de gerar fragmentos parciais de transcritos humanos, que não haviam sido descritos previamente e determinar sua seqüência, para iniciar a caracterização de novos genes humanos. A estratégia utilizada foi q alinhamento de todas as seqüências ORESTES e ESTs disponíveis com a seqüência pública do genoma humano e o agrupamento j c1usterização destas com base nas coordenadas deste genoma. Algumas das regiões que não eram cobertas por estas seqüências foram, então, completadas, por RT-PCR, utilizando-se primers ancorados nos clusters vizinhos. Cada par de clusters de ESTs selecionado para validação experimental foi designado como uma Unidade do \"Transcript Finishing\" (TFU), tendo sido validadas experimentalmente, pelo grupo TFI, Um total de 211 TFUs foram validadas, sendo que 197 seqüências consenso foram submetidas ao Genbank (CF272536-CF272733). Atualmente, apenas um pequeno número destas seqüências ainda são considerados genes novos, sem que haja um cDNA depositado em banco de dados; contudo para um número considerável destas TFUs não existe qualquer caracterização sobre sua função. Na tentativa de contribuir para melhor caracterização dos genes identificados no projeto TFI, e tendo, como base, a linha de pesquisa do laboratório, que busca genes diferencialmente expressos envolvidos em transformação maligna/tumorigênese, o presente trabalho propôs a utilização das seqüências TFUs para estudar sua possível associação com tumores de glia humanos e outros tipos de tumores (de próstata e de mama). Para tanto, as TFUs foram analisadas \"in silico\" para estabelecer seu grau de ineditismo como um novo gene ou um gene sem função conhecida, e, para análise de sua expressão diferencial entre tecidos normais e tumorais de cérebro, próstata e mama. Para validar estas análises computacionais na bancada, foram gerados macro- e microarranjos de DNA utilizando-se as TFUs disponíveis como clones físicos ou amplicons, para o rastreamento com sondas das linhagens celulares A172 e T98G de glioblastomas. Os resultados das análises destes dados foram confirmados por PCR quantitativo tanto nas linhagens como em amostras clínicas de astrocitomas que apresentam diversos graus de malignidade. Como resultado, foi possível organizar um Banco de Clones Físicos de TFUs, além de identificar e selecionar uma TFU (168), cuja expressão correlaciona diretamente com o grau de malignidade dos tumores de glia. Esta seqüência corresponde a um novo gene, já que não existe a seqüência de cDNA completo nos bancos de dados. Em vista disto, a TFU168 foi selecionada para estudos funcionais posteriores, que já estão em andamento, através da obtenção de suaseqüência completa de cDNA para ensaios de superexpressão e do silenciamento gênico através de RNAi. / Upon complete sequencing of the human genome, identification and characterization of the complete set of human genes constitutes the major challenge in this research field, constituting the limiting step for progress in exploration of the informations contained in the genome sequencing data. The Transcript Finishing Initiative (TFI) transcriptome project arose in this context, aiming at the generation, sequencing and characterization of partial new human transcripts and genes. The strategy adopted was the alignment of the alI the available ORESTES and EST sequences data with the public human genome sequence and their clusterization based on the coordinates of this genome. Thus, some of the regions which were not cover by ESTs and ORESTES (gaps) were then completed by RT-PCR using primers anchored in the neighboring clusters. Each pair of EST clusters selected for experimental validation was named Transcript Finishing Unit (TFU). A large number (211) of TFU s were validated and 197 -consensus sequences were submitted to the Genbank (CF272536-CF272733). At present, only a few of these sequences are considered as new genes without a full-Iength cDNA sequence deposited in the data bank, however, no functional characterization is yet available for a large number of these sequences. In an attempt to contribute to further characterization of these genes identified in the TFI project and keeping in mind the main interest of our laboratory, which is the identification of differentially expressed genes in tumor versus normal tissue, the present work aims at utilizing these TFUs to find differentially expressed genes associated with human glial tumors and with other kinds of tumors. To this end, these sequences were first subjected to in silico analysis in order to establish their degree of ineditism (new sequences and/or sequences with unknown function) and their expression profile between normal and tumoral tissues of brain, mammary gland and prostate. To validate this computational analysis, DNA macro- and microarrays were generated with the TFU sequences and screened with cDNA probes obtained from the A172 and T98G glioblastomas cell lines. The results of these screenings were confirmed by quantitative PCR both in cell lines and in tumor samples of different degrees of malignancy. The results obtained in this work allowed the organization of a TFUs Physical Clones Bank and the identification and selection of one sequence (TFU 168), whose expression is directly re1ated to the degree of tumor malignancy. This sequence constitutes a new gene, since no complete cDNA sequence is available in the data banks. Therefore, TFU168 was selected for further functional studies by obtaining its full-Iength cDNA sequence to be used for over expression by silencing this gene using RNAi.

A identidade na segmentação do corpo de diversos organismos, durante o desenvolvimento, é devida, em grande parte, à ação das proteínas homeóticas. Em especial, dois grupos de proteínas, Trithorax (trxG) e Polycomb (PcG) têm um papel fundamental na manutenção, respectivamente, da ativação e da repressão da transcrição gênica, associando-se à cromatina. A importância das PcG nos estimulou a buscar a caracterização das proteínas humanas ortólogas ao \"Enhancer of Polycomb\" (Epc) de Drosophila, até então não descritas no genoma humano. Para tanto, buscamos: - obter a sequência completa e mapear o cDNA do novo gene humano homólogo ao \"Enhancer of Polycomb\" de Drosophila; - analisar sua expressão em tecidos fetais, adultos e tumorais e fazer estudos buscando sua caracterização funcional. Encontramos, mapeamos e obtivemos a seqüência completa de dois genes humanos, ortólogos de Epc1 (10p11-22) e de Epc2 (2q21-23) de camundongo, publicando estes dados em 2001 (Camargo et al., 2001). Ambos os genes são bastante conservados entre várias espécies, sendo que o cDNA de hEPC2 humano, por exemplo, é 94% idêntico ao Epc2 de camundongo e possui 96% de identidade ao nível de proteína, sugerindo que a função do gene deve ter sido mantida durante a evolução. No entanto, as seqüências protéicas de hEPC1 e hEPC2 humanos possuem apenas 68% de identidade entre si. Portanto, é provável que após a duplicação dos parálogos, estes tenham divergido funcionalmente. A expressão de ambos os genes foi avaliada utilizando \"dot-blots\" contendo 76 mRNAs de amostras de tecidos fetais, adultos e tumorais, mostrando-se fraca e ubíqua. Análises in silico sugeriram a existência de 4 isoformas de splicing para hEPC2, as quais foram validadas por RT-PCR ou \"Northern blots\". Uma das isoformas (de 2.7 Kpb) se mostrou mais abundante em todas as linhagens tumorais estudadas através de análises de \"Northern blot\", principalmente nas linhagens de linfoma de Burkitt\'s Raji e na linhagem de leucemia pró-mielocítica HL-60. Esta isoforma é gerada através de um sítio alternativo de poli-adenilação, que reduz sua porção 3\'UTR, retirando 4 dos 5 \"elementos ricos em adenilatos e uridilatos\" (AREs), envolvidos com a degradação de mRNAs lábeis que codificam proteínas regulatórias. Estes resultados se encontram em um manuscrito recentemente submetido à publicação (anexo à tese). Interação entre hEPC2 e SMADs e sua modulação por TGF-β. Durante a montagem da seqüência completa de hEPC2, verificamos que duas ESTs patenteadas mostravam alta identidade com o gene. Estas seqüências foram descritas como sendo parte de uma nova proteína de interação com as proteínas da família SMAD, envolvidas com transdução de sinais desencadeados por TGF-β. Esta citocina por sua vez, regula a proliferação, diferenciação e morte celular. Partimos para a avaliação da possível interação entre hEPC2 e as SMADs, em colaboração com o grupo do Dr. Aristidis Moustakas, do Ludwig Institute for Cancer Research de Uppsala, Suécia. Os resultados de co-imunoprecipitação sugeriram que as SMADs 2, 3, 4, 7 e 8 interagem com hEPC2, sendo que a interação entre as SMAD2, SMAD3, SMAD4 e hEPC2 nas células tratadas com TGF-β1, mostraram uma redução na co-imunoprecipitação. Este resultado sugere que TGF-β1 modula negativamente a interação entre essas proteínas. Da mesma maneira, foi observada uma redução na interação de hEPC2 com SMAD8 após o tratamento com BMP-7. Esse resultado é ainda mais destacado para as SMADs 2 e 3. Estes dados foram observados para ambas as construções de hEPC2, o que sugere fortemente a veracidade da interação entre estas proteínas. A localização celular de hEPC2, e também sua co-localização com SMAD2 foram investigadas através de imunofluorescência indireta e confirmaram a predição do programa PSORTII, de que hEPC2 se localiza no núcleo. No entanto, não foi possível observar a co-localização entre hEPC2 e SMAD2. É possível que hEPC2 não se ligue diretamente ao DNA, necessitando se associar como parceiro de um fator de transcrição. Esta foi uma das hipóteses para a atuação de hEPC2, como um co-fator que se associe com uma das SMADs e se ligue a um elemento específico de ligação a SMAD (SBE). Para investigar essa hipótese um ensaio de gene repórter foi feito utilizando uma construção de um repórter contendo 12 repetições da seqüência CAGA (seqüência específica de ligação das SMADs 2,3 e 4) fusionado com o gene da luciferase. No entanto, este ensaio não demonstrou que a transcrição de SMAD2 é dependente de hEPC2 e o experimento deverá ser repetido. Para confirmar a interação entre hEPC2 e as SMADs, será feito um experimento de \"pull-down\". Para tal o cDNA de hEPC2 foi clonado no vetor pET-32A de expressão indutível em bactérias. A proteína recombinante já foi produzida, tendo sido induzida e posteriormente purificada em condições desnaturantes. Apesar de dezenas de genes PcG terem sido caracterizados em Drosophila, poucos destes genes foram estudados em mamíferos. Portanto, a descrição do gene hEPC2 e seus transcritos alternativos, contribui para o conhecimento de PcG humanos, indicando a associação de maior expressão de uma de suas isoformas em linhagens celulares tumorais. Em relação à interação de hEPC2 com as SMADs, é interessante observar que nenhuma outra proteína foi descrita por possuir a particularidade de interagir com as SMADs de diferentes categorias. Talvez este seja um dado importante, que indique o papel singular de hEPC2 na sinalização de TGF-β1. / The identity of body segmentation in several organisms during development is, to a large extent, due to the action of the homeotic proteins. In particular, two groups of proteins, the Trithorax (trxG) and Polycomb (PcG), have a major role in maintenance of respectively, transcription activation and repression, when associated to the chromatin. The importance of PcGs has motivated us to pursue the isolation and characterization of two new human proteins that are orthologs of the \"Enhancer of Polycomb\" (Epc) of Drosophila. To achieve this goal we undertook the task of the cloning and mapping of complete cDNA sequence of the novel genes hEPC1 and hEPC2, analyzing its expression in fetal, adult and tumoral tissues and functionally characterizing the hEPC2 protein. In 2001, we published the mapping and cloning of the complete cDNA sequences of both genes, as being orthologs of the mouse Epc1 (10p11-22) and Epc2 (2q21-23), together with the strategy used to obtain the full-length cDNAs (Camargo et al., 2001). Both genes are shown to be highly conserved among several species. Thus, the human hEPC2 cDNA is 94% identical to the mouse Epc2 and displays 96% identity at the protein level, suggesting maintenance of its function during the evolution. However, the protein sequences of the human hEPC1 and hEPC2 display only 68% identity. Therefore, it is likely that they have undergone a functional divergence after their duplication. The expression of both genes was evaluated using \"dot-blots\" containing 76 mRNAs samples from fetal, adult and tumoral tissues and is shown to be weak and ubiquitous. \"In silico\" analysis suggested the existence of 4 hEPC2 splicing isoforms that were validated by RT-PCR and/or Northern-blots. One of the isoforms (of 2.7 Kbp) is shown to be more abundant in all of the tumoral cell lines evaluated using Northern-blot analysis, mainly in the Burkit\'s Raji lymphoma and in the promyelocytic leukemia HL-60. This isoform results from the use of an alternative polyadenylation site that reduces the 3\'UTR, abolishing 4 of 5 \"adenylates and urilates rich elements\" (AREs), involved in the degradation of labile mRNAs that codify to regulatory proteins. These results have been recently submitted to publication (manuscript attached to this thesis). Interaction between the hEPC2/SMADs and its modulation by TGF-β. During the assembly of the hEPC2 full-length cDNA sequence, we found two patented ESTs that tagged a portion of the gene. These sequences were described as partial sequences of a \"new SMAD interacting protein\", involved in signal transduction of TGF-β, a cytokine that regulates cell proliferation, differentiation and death. To evaluate this putative interaction between hEPC2 and the SMADs proteins, we begun a collaboration with the TGF-β signalling group of the Dr. Aristidis Moustakas, from the Uppsala Ludwig Institute for Cancer Research, Sweden. The results of co-imunoprecipitation assays suggested that SMADs 2, 3, 4, 7 e 8 interact with hEPC2. Moreover, the interaction among SMAD2, SMAD3, SMAD4 and hEPC2 in cells treated with TGF-β1 showed decreased co-imunoprecipitation. This result suggests that TGF-β1 negatively modulates the interaction of these proteins. Likewise, we observed a reduction in hEPC2 interaction with SMAD8 upon BMP-7 treatment. This effect was even more dramatic for SMADs 2 and 3. These data were observed for both hEPC2 plasmid constructs, which strongly suggest the veracity of these proteins interaction. The cell localization of the hEPC2 protein, as well as its co-localization with the SMAD2, were investigated through indirect immunofluorescence assay, confirming the predicted localization of hEPC2 in the cell nucleus using the PSORTII program. However, we were not able to confirm the co-localization of hEPC2 and SMAD2. It is possible that hEPC2 does not bind directly to the DNA, requiring an association with a partner such as a transcription factor. This raises the hypothesis of hEPC2 having a role as a co-factor associated to one of the SMADs and binding to a \"SMAD binding element\" (SBE). To investigate this hypothesis, gene reporter assays were undertaken using a reporter construct containing 12 CAGA sequence repetitions (specific binding sequence of the SMADs 2, 3 and 4) fused to the luciferase gene. However, this assay could not demonstrate that the transcription of the SMAD is dependent on hEPC2. This experiment must be repeated. To confirm the interaction of hEPC2 and SMADs, a pull-down assay will be performed. To this end, the coding region of hEPC2 was cloned into the pET-32A bacterial inducible expression vector. The recombinant protein was already produced, having been induced and purified under denaturing conditions. Despite the dozens of PcG genes that were described in Drosophila, only a few of these genes have been characterized in mammals. Therefore, the description of the hEPC2 and its alternative transcripts is a contribution to better knowledge of the human PcGs. Regarding the hEPC2 and SMADs interaction, it\'s it is noteworthy that this is the first protein described to interact with SMADs of distinct categories. This may be an important indication of a unique role for hEPC2 in the TGF-β1 signaling pathway.

O carcinoma de célula renal (RCC) subtipo célula clara é o câncer mais letal e prevalente do sistema urinário. O diagnóstico deste tipo de câncer frequentemente é tardio em conseqüência da falta de sintomas perceptíveis aos pacientes. Um dos objetivos deste trabalho é a identificação de novos marcadores moleculares para diagnóstico precoce, o que ajudaria a diminuir a mortalidade em função de complicações resultantes do avanço da doença. Outro objetivo é a identificação de um conjunto de marcadores moleculares de prognóstico, de modo à prever com acurácia a evolução clínica da doença e, por conseqüência, o tempo de sobrevida do paciente. As modificações transcricionais associadas à carcinogênese e à progressão do câncer de rim ainda não foram completamente elucidadas. Além dos oncogenes e genes supressores de tumor, RNAs não-codificadores (ncRNAs) recentemente foram apontados como importantes reguladores da expressão gênica em humanos, e podem ter um papel importante na transformação maligna do câncer de rim. Para analisar a expressão gênica de ncRNAs e de genes codificadores para proteína foram utilizados dois microarranjos desenvolvidos por nosso grupo, enriquecidos em sondas para ncRNAs. Uma das plataformas possui 4 mil sondas de cDNA, das quais 822 sondas são para ncRNAs mapeando em regiões intrônicas. Outra possui 44 mil elementos e combina sondas de oligonucleotídeos (60-mer) intrônicas e exônicas de um mesmo locus genômico. Análises estatísticas foram feitas com a ferramenta Significance Analysis of Microarrays (q &#8804; 0,05) combinadas ou com a técnica de \"patient leave-one-out\" (genes com presença em 8 100% dos subconjuntos), ou alternativamente com o teste discriminante de Golub (p &#8804; 0,01 ou p < 0,05). Com a plataforma de 4 mil sondas foram estudadas 30 amostras de tecido renal de 18 pacientes com RCC subtipo célula clara. Um conjunto de 36 ncRNAs foi identificado como diferencialmente expresso entre amostras tumorais e não-tumorais. Uma assinatura adicional de 265 genes codificadores de proteínas foi identificada, indicando possíveis novos marcadores moleculares. Uma análise estatística supervisionada com dados de 16 pacientes identificou uma assinatura de ncRNAs correlacionada com sobrevida de 5 anos, formada por 27 ncRNAs com significativa expressão alterada em pacientes livres da doença em comparação com pacientes que morreram em função da doença. Uma assinatura adicional de 64 genes codificadores de proteínas também foi identificada como significativamente correlacionada com o acompanhamento clínico dos pacientes. Com a plataforma de 44 mil sondas foram analisados 17 pacientes, com amostras pareadas de tecido renal tumoral e não-tumoral agrupadas em 8 pools, sendo 4 de amostras tumorais e 4 de não-tumorais. Um conjunto de 66 ncRNAs parcialmente intrônicos antisenso e outro de 52 ncRNAs totalmente intrônicos antisenso foram identificados como diferencialmente expressos. Identificamos um subconjunto de 28 ncRNAs totalmente intrônicos antisenso e senso cuja expressão do gene codificador de proteína do mesmo locus estava simultaneamente alterada. Estes dados apontam para possíveis redes de regulação da expressão gênica dos ncRNAs em câncer. A extensa lista de ncRNAs e de genes codificadores para proteína identificados neste estudo podem ser promissores marcadores moleculares de carcinoma renal subtipo célula clara. / Renal cell carcinoma (RCC) is the most common malignancy of the adult kidney, and the clear cell subtype is the most prevalent and lethal cancer of the urinary system. Late diagnosis for this type of cancer is frequent, usually as a consequence of the lack of symptoms. One of the objectives of the present work is the identification of new molecular markers for the early diagnosis, which would help decrease mortality that develops as a function of disease progression. Another objective is the identification of a set of prognosis molecular markers, so as to accurately predict the clinical outcome of the disease, and consequently, patient survival. Transcriptional changes associated to carcinogenesis and to kidney cancer progression have not been entirely elucidated. Besides oncogenes and tumor suppressor genes, non-coding RNAs (ncRNAs) have been recently indicated as important regulators of gene expression in humans, and could have an important role in the malignant transformation in renal cancer. In order to measure ncRNA and protein-coding gene expression we have used two microarray platforms developed by our group, which are enriched in ncRNA probes. One of the platforms has 4 thousand cDNA probes, of which 822 are for ncRNAs that map to intronic regions. Another has 44 thousand elements and combines 60-mer oligonucleotide probes for intronic and exonic regions from the same genomic locus. Statistical analyses have been performed with the Significance Analysis of Microarrays tool (q &#8804; 0.05) combined with a patient leave-one-out approach (genes present in 100% of the sub-sets), or alternatively with Golubs discriminant test (p &#8804; 0.01 or p < 0.05). 11 With the 4-thousand probes platform we studied 30 samples from renal tissue of 18 RCC patients with clear cell subtype. A set of 36 ncRNAs has been identified as differentially expressed between tumor and non-tumor tissue. An additional signature of 265 protein-coding genes has been identified, indicating possible new molecular markers. A supervised statistical analysis with data from 16 patients has identified a ncRNA signature correlated to 5-year survival outcome, comprised of 27 ncRNAs with significantly altered expression in diseasefree patients compared to patients who died from cancer within the 5-year follow-up. An additional 64-gene signature of protein-coding genes has been identified as significantly correlated to clinical outcome. With the 44-thousand probes platform we have analyzed 17 patients, with paired tumor and non-tumor samples grouped into 8 pools, of which 4 were from tumor and 4 from nontumor samples. A set of 66 partially intronic antisense ncRNAs and another of 52 totally intronic antisense ncRNAs have been identified as differentially expressed between tumor and non-tumor tissue. A sub-set of 28 totally intronic antisense or sense ncRNAs were identified as having a simultaneous change in expression of the protein-coding gene from the same locus. Overall, the data point to a possible ncRNA regulatory network in cancer. The extensive lists of ncRNAs and of protein-coding genes identified in the present study can be seen as promising molecular markers of RCC from the clear-cell subtype.

O carcinoma de célula renal (RCC) subtipo célula clara é o câncer mais letal e prevalente do sistema urinário. O diagnóstico deste tipo de câncer frequentemente é tardio em conseqüência da falta de sintomas perceptíveis aos pacientes. Um dos objetivos deste trabalho é a identificação de novos marcadores moleculares para diagnóstico precoce, o que ajudaria a diminuir a mortalidade em função de complicações resultantes do avanço da doença. Outro objetivo é a identificação de um conjunto de marcadores moleculares de prognóstico, de modo à prever com acurácia a evolução clínica da doença e, por conseqüência, o tempo de sobrevida do paciente. As modificações transcricionais associadas à carcinogênese e à progressão do câncer de rim ainda não foram completamente elucidadas. Além dos oncogenes e genes supressores de tumor, RNAs não-codificadores (ncRNAs) recentemente foram apontados como importantes reguladores da expressão gênica em humanos, e podem ter um papel importante na transformação maligna do câncer de rim. Para analisar a expressão gênica de ncRNAs e de genes codificadores para proteína foram utilizados dois microarranjos desenvolvidos por nosso grupo, enriquecidos em sondas para ncRNAs. Uma das plataformas possui 4 mil sondas de cDNA, das quais 822 sondas são para ncRNAs mapeando em regiões intrônicas. Outra possui 44 mil elementos e combina sondas de oligonucleotídeos (60-mer) intrônicas e exônicas de um mesmo locus genômico. Análises estatísticas foram feitas com a ferramenta Significance Analysis of Microarrays (q &#8804; 0,05) combinadas ou com a técnica de \"patient leave-one-out\" (genes com presença em 8 100% dos subconjuntos), ou alternativamente com o teste discriminante de Golub (p &#8804; 0,01 ou p < 0,05). Com a plataforma de 4 mil sondas foram estudadas 30 amostras de tecido renal de 18 pacientes com RCC subtipo célula clara. Um conjunto de 36 ncRNAs foi identificado como diferencialmente expresso entre amostras tumorais e não-tumorais. Uma assinatura adicional de 265 genes codificadores de proteínas foi identificada, indicando possíveis novos marcadores moleculares. Uma análise estatística supervisionada com dados de 16 pacientes identificou uma assinatura de ncRNAs correlacionada com sobrevida de 5 anos, formada por 27 ncRNAs com significativa expressão alterada em pacientes livres da doença em comparação com pacientes que morreram em função da doença. Uma assinatura adicional de 64 genes codificadores de proteínas também foi identificada como significativamente correlacionada com o acompanhamento clínico dos pacientes. Com a plataforma de 44 mil sondas foram analisados 17 pacientes, com amostras pareadas de tecido renal tumoral e não-tumoral agrupadas em 8 pools, sendo 4 de amostras tumorais e 4 de não-tumorais. Um conjunto de 66 ncRNAs parcialmente intrônicos antisenso e outro de 52 ncRNAs totalmente intrônicos antisenso foram identificados como diferencialmente expressos. Identificamos um subconjunto de 28 ncRNAs totalmente intrônicos antisenso e senso cuja expressão do gene codificador de proteína do mesmo locus estava simultaneamente alterada. Estes dados apontam para possíveis redes de regulação da expressão gênica dos ncRNAs em câncer. A extensa lista de ncRNAs e de genes codificadores para proteína identificados neste estudo podem ser promissores marcadores moleculares de carcinoma renal subtipo célula clara. / Renal cell carcinoma (RCC) is the most common malignancy of the adult kidney, and the clear cell subtype is the most prevalent and lethal cancer of the urinary system. Late diagnosis for this type of cancer is frequent, usually as a consequence of the lack of symptoms. One of the objectives of the present work is the identification of new molecular markers for the early diagnosis, which would help decrease mortality that develops as a function of disease progression. Another objective is the identification of a set of prognosis molecular markers, so as to accurately predict the clinical outcome of the disease, and consequently, patient survival. Transcriptional changes associated to carcinogenesis and to kidney cancer progression have not been entirely elucidated. Besides oncogenes and tumor suppressor genes, non-coding RNAs (ncRNAs) have been recently indicated as important regulators of gene expression in humans, and could have an important role in the malignant transformation in renal cancer. In order to measure ncRNA and protein-coding gene expression we have used two microarray platforms developed by our group, which are enriched in ncRNA probes. One of the platforms has 4 thousand cDNA probes, of which 822 are for ncRNAs that map to intronic regions. Another has 44 thousand elements and combines 60-mer oligonucleotide probes for intronic and exonic regions from the same genomic locus. Statistical analyses have been performed with the Significance Analysis of Microarrays tool (q &#8804; 0.05) combined with a patient leave-one-out approach (genes present in 100% of the sub-sets), or alternatively with Golubs discriminant test (p &#8804; 0.01 or p < 0.05). 11 With the 4-thousand probes platform we studied 30 samples from renal tissue of 18 RCC patients with clear cell subtype. A set of 36 ncRNAs has been identified as differentially expressed between tumor and non-tumor tissue. An additional signature of 265 protein-coding genes has been identified, indicating possible new molecular markers. A supervised statistical analysis with data from 16 patients has identified a ncRNA signature correlated to 5-year survival outcome, comprised of 27 ncRNAs with significantly altered expression in diseasefree patients compared to patients who died from cancer within the 5-year follow-up. An additional 64-gene signature of protein-coding genes has been identified as significantly correlated to clinical outcome. With the 44-thousand probes platform we have analyzed 17 patients, with paired tumor and non-tumor samples grouped into 8 pools, of which 4 were from tumor and 4 from nontumor samples. A set of 66 partially intronic antisense ncRNAs and another of 52 totally intronic antisense ncRNAs have been identified as differentially expressed between tumor and non-tumor tissue. A sub-set of 28 totally intronic antisense or sense ncRNAs were identified as having a simultaneous change in expression of the protein-coding gene from the same locus. Overall, the data point to a possible ncRNA regulatory network in cancer. The extensive lists of ncRNAs and of protein-coding genes identified in the present study can be seen as promising molecular markers of RCC from the clear-cell subtype.

A identidade na segmentação do corpo de diversos organismos, durante o desenvolvimento, é devida, em grande parte, à ação das proteínas homeóticas. Em especial, dois grupos de proteínas, Trithorax (trxG) e Polycomb (PcG) têm um papel fundamental na manutenção, respectivamente, da ativação e da repressão da transcrição gênica, associando-se à cromatina. A importância das PcG nos estimulou a buscar a caracterização das proteínas humanas ortólogas ao \"Enhancer of Polycomb\" (Epc) de Drosophila, até então não descritas no genoma humano. Para tanto, buscamos: - obter a sequência completa e mapear o cDNA do novo gene humano homólogo ao \"Enhancer of Polycomb\" de Drosophila; - analisar sua expressão em tecidos fetais, adultos e tumorais e fazer estudos buscando sua caracterização funcional. Encontramos, mapeamos e obtivemos a seqüência completa de dois genes humanos, ortólogos de Epc1 (10p11-22) e de Epc2 (2q21-23) de camundongo, publicando estes dados em 2001 (Camargo et al., 2001). Ambos os genes são bastante conservados entre várias espécies, sendo que o cDNA de hEPC2 humano, por exemplo, é 94% idêntico ao Epc2 de camundongo e possui 96% de identidade ao nível de proteína, sugerindo que a função do gene deve ter sido mantida durante a evolução. No entanto, as seqüências protéicas de hEPC1 e hEPC2 humanos possuem apenas 68% de identidade entre si. Portanto, é provável que após a duplicação dos parálogos, estes tenham divergido funcionalmente. A expressão de ambos os genes foi avaliada utilizando \"dot-blots\" contendo 76 mRNAs de amostras de tecidos fetais, adultos e tumorais, mostrando-se fraca e ubíqua. Análises in silico sugeriram a existência de 4 isoformas de splicing para hEPC2, as quais foram validadas por RT-PCR ou \"Northern blots\". Uma das isoformas (de 2.7 Kpb) se mostrou mais abundante em todas as linhagens tumorais estudadas através de análises de \"Northern blot\", principalmente nas linhagens de linfoma de Burkitt\'s Raji e na linhagem de leucemia pró-mielocítica HL-60. Esta isoforma é gerada através de um sítio alternativo de poli-adenilação, que reduz sua porção 3\'UTR, retirando 4 dos 5 \"elementos ricos em adenilatos e uridilatos\" (AREs), envolvidos com a degradação de mRNAs lábeis que codificam proteínas regulatórias. Estes resultados se encontram em um manuscrito recentemente submetido à publicação (anexo à tese). Interação entre hEPC2 e SMADs e sua modulação por TGF-&#946;. Durante a montagem da seqüência completa de hEPC2, verificamos que duas ESTs patenteadas mostravam alta identidade com o gene. Estas seqüências foram descritas como sendo parte de uma nova proteína de interação com as proteínas da família SMAD, envolvidas com transdução de sinais desencadeados por TGF-&#946;. Esta citocina por sua vez, regula a proliferação, diferenciação e morte celular. Partimos para a avaliação da possível interação entre hEPC2 e as SMADs, em colaboração com o grupo do Dr. Aristidis Moustakas, do Ludwig Institute for Cancer Research de Uppsala, Suécia. Os resultados de co-imunoprecipitação sugeriram que as SMADs 2, 3, 4, 7 e 8 interagem com hEPC2, sendo que a interação entre as SMAD2, SMAD3, SMAD4 e hEPC2 nas células tratadas com TGF-&#946;1, mostraram uma redução na co-imunoprecipitação. Este resultado sugere que TGF-&#946;1 modula negativamente a interação entre essas proteínas. Da mesma maneira, foi observada uma redução na interação de hEPC2 com SMAD8 após o tratamento com BMP-7. Esse resultado é ainda mais destacado para as SMADs 2 e 3. Estes dados foram observados para ambas as construções de hEPC2, o que sugere fortemente a veracidade da interação entre estas proteínas. A localização celular de hEPC2, e também sua co-localização com SMAD2 foram investigadas através de imunofluorescência indireta e confirmaram a predição do programa PSORTII, de que hEPC2 se localiza no núcleo. No entanto, não foi possível observar a co-localização entre hEPC2 e SMAD2. É possível que hEPC2 não se ligue diretamente ao DNA, necessitando se associar como parceiro de um fator de transcrição. Esta foi uma das hipóteses para a atuação de hEPC2, como um co-fator que se associe com uma das SMADs e se ligue a um elemento específico de ligação a SMAD (SBE). Para investigar essa hipótese um ensaio de gene repórter foi feito utilizando uma construção de um repórter contendo 12 repetições da seqüência CAGA (seqüência específica de ligação das SMADs 2,3 e 4) fusionado com o gene da luciferase. No entanto, este ensaio não demonstrou que a transcrição de SMAD2 é dependente de hEPC2 e o experimento deverá ser repetido. Para confirmar a interação entre hEPC2 e as SMADs, será feito um experimento de \"pull-down\". Para tal o cDNA de hEPC2 foi clonado no vetor pET-32A de expressão indutível em bactérias. A proteína recombinante já foi produzida, tendo sido induzida e posteriormente purificada em condições desnaturantes. Apesar de dezenas de genes PcG terem sido caracterizados em Drosophila, poucos destes genes foram estudados em mamíferos. Portanto, a descrição do gene hEPC2 e seus transcritos alternativos, contribui para o conhecimento de PcG humanos, indicando a associação de maior expressão de uma de suas isoformas em linhagens celulares tumorais. Em relação à interação de hEPC2 com as SMADs, é interessante observar que nenhuma outra proteína foi descrita por possuir a particularidade de interagir com as SMADs de diferentes categorias. Talvez este seja um dado importante, que indique o papel singular de hEPC2 na sinalização de TGF-&#946;1. / The identity of body segmentation in several organisms during development is, to a large extent, due to the action of the homeotic proteins. In particular, two groups of proteins, the Trithorax (trxG) and Polycomb (PcG), have a major role in maintenance of respectively, transcription activation and repression, when associated to the chromatin. The importance of PcGs has motivated us to pursue the isolation and characterization of two new human proteins that are orthologs of the \"Enhancer of Polycomb\" (Epc) of Drosophila. To achieve this goal we undertook the task of the cloning and mapping of complete cDNA sequence of the novel genes hEPC1 and hEPC2, analyzing its expression in fetal, adult and tumoral tissues and functionally characterizing the hEPC2 protein. In 2001, we published the mapping and cloning of the complete cDNA sequences of both genes, as being orthologs of the mouse Epc1 (10p11-22) and Epc2 (2q21-23), together with the strategy used to obtain the full-length cDNAs (Camargo et al., 2001). Both genes are shown to be highly conserved among several species. Thus, the human hEPC2 cDNA is 94% identical to the mouse Epc2 and displays 96% identity at the protein level, suggesting maintenance of its function during the evolution. However, the protein sequences of the human hEPC1 and hEPC2 display only 68% identity. Therefore, it is likely that they have undergone a functional divergence after their duplication. The expression of both genes was evaluated using \"dot-blots\" containing 76 mRNAs samples from fetal, adult and tumoral tissues and is shown to be weak and ubiquitous. \"In silico\" analysis suggested the existence of 4 hEPC2 splicing isoforms that were validated by RT-PCR and/or Northern-blots. One of the isoforms (of 2.7 Kbp) is shown to be more abundant in all of the tumoral cell lines evaluated using Northern-blot analysis, mainly in the Burkit\'s Raji lymphoma and in the promyelocytic leukemia HL-60. This isoform results from the use of an alternative polyadenylation site that reduces the 3\'UTR, abolishing 4 of 5 \"adenylates and urilates rich elements\" (AREs), involved in the degradation of labile mRNAs that codify to regulatory proteins. These results have been recently submitted to publication (manuscript attached to this thesis). Interaction between the hEPC2/SMADs and its modulation by TGF-&#946;. During the assembly of the hEPC2 full-length cDNA sequence, we found two patented ESTs that tagged a portion of the gene. These sequences were described as partial sequences of a \"new SMAD interacting protein\", involved in signal transduction of TGF-&#946;, a cytokine that regulates cell proliferation, differentiation and death. To evaluate this putative interaction between hEPC2 and the SMADs proteins, we begun a collaboration with the TGF-&#946; signalling group of the Dr. Aristidis Moustakas, from the Uppsala Ludwig Institute for Cancer Research, Sweden. The results of co-imunoprecipitation assays suggested that SMADs 2, 3, 4, 7 e 8 interact with hEPC2. Moreover, the interaction among SMAD2, SMAD3, SMAD4 and hEPC2 in cells treated with TGF-&#946;1 showed decreased co-imunoprecipitation. This result suggests that TGF-&#946;1 negatively modulates the interaction of these proteins. Likewise, we observed a reduction in hEPC2 interaction with SMAD8 upon BMP-7 treatment. This effect was even more dramatic for SMADs 2 and 3. These data were observed for both hEPC2 plasmid constructs, which strongly suggest the veracity of these proteins interaction. The cell localization of the hEPC2 protein, as well as its co-localization with the SMAD2, were investigated through indirect immunofluorescence assay, confirming the predicted localization of hEPC2 in the cell nucleus using the PSORTII program. However, we were not able to confirm the co-localization of hEPC2 and SMAD2. It is possible that hEPC2 does not bind directly to the DNA, requiring an association with a partner such as a transcription factor. This raises the hypothesis of hEPC2 having a role as a co-factor associated to one of the SMADs and binding to a \"SMAD binding element\" (SBE). To investigate this hypothesis, gene reporter assays were undertaken using a reporter construct containing 12 CAGA sequence repetitions (specific binding sequence of the SMADs 2, 3 and 4) fused to the luciferase gene. However, this assay could not demonstrate that the transcription of the SMAD is dependent on hEPC2. This experiment must be repeated. To confirm the interaction of hEPC2 and SMADs, a pull-down assay will be performed. To this end, the coding region of hEPC2 was cloned into the pET-32A bacterial inducible expression vector. The recombinant protein was already produced, having been induced and purified under denaturing conditions. Despite the dozens of PcG genes that were described in Drosophila, only a few of these genes have been characterized in mammals. Therefore, the description of the hEPC2 and its alternative transcripts is a contribution to better knowledge of the human PcGs. Regarding the hEPC2 and SMADs interaction, it\'s it is noteworthy that this is the first protein described to interact with SMADs of distinct categories. This may be an important indication of a unique role for hEPC2 in the TGF-&#946;1 signaling pathway.