Human prostate tumor growth in athymic mice: inhibition by androgens and stimulation by finasteride.

When the human prostate cancer cell line, LNCaP 104-S, the growth of which is stimulated by physiological levels of androgen, is cultured in androgen-depleted medium for > 100 passages, the cells, now called LNCaP 104-R2, are proliferatively repressed by low concentrations of androgens. LNCaP 104-R2 cells formed tumors in castrated male athymic nude mice. Testosterone propionate (TP) treatment prevented LNCaP 104-R2 tumor growth and caused regression of established tumors in these mice. Such a tumor-suppressive effect was not observed with tumors derived from LNCaP 104-S cells or androgen receptor-negative human prostate cancer PC-3 cells. 5 alpha-Dihydrotestosterone, but not 5 beta-dihydrotestosterone, 17 beta-estradiol, or medroxyprogesterone acetate, also inhibited LNCaP 104-R2 tumor growth. Removal of TP or implantation of finasteride, a 5 alpha-reductase inhibitor, in nude mice bearing TP implants resulted in the regrowth of LNCaP 104-R2 tumors. Within 1 week after TP implantation, LNCaP 104-R2 tumors exhibited massive necrosis with severe hemorrhage. Three weeks later, these tumors showed fibrosis with infiltration of chronic inflammatory cells and scattered carcinoma cells exhibiting degeneration. TP treatment of mice with LNCaP 104-R2 tumors reduced tumor androgen receptor and c-myc mRNA levels but increased prostate-specific antigen in serum- and prostate-specific antigen mRNA in tumors. Although androgen ablation has been the standard treatment for metastatic prostate cancer for > 50 years, our study shows that androgen supplementation therapy may be beneficial for treatment of certain types of human prostate cancer and that the use of 5 alpha-reductase inhibitors, such as finasteride or anti-androgens, in the general treatment of metastatic prostate cancer may require careful assessment.

Surface-epitope masking and expression cloning identifies the human prostate carcinoma tumor antigen gene PCTA-1 a member of the galectin gene family.

The selective production of monoclonal antibodies (mAbs) reacting with defined cell surface-expressed molecules is now readily accomplished with an immunological subtraction approach, surface-epitope masking (SEM). Using SEM, prostate carcinoma (Pro 1.5) mAbs have been developed that react with tumor-associated antigens expressed on human prostate cancer cell lines and patient-derived carcinomas. Screening a human LNCaP prostate cancer cDNA expression library with the Pro 1.5 mAb identifies a gene, prostate carcinoma tumor antigen-1 (PCTA-1). PCTA-1 encodes a secreted protein of approximately 35 kDa that shares approximately 40% sequence homology with the N-amino terminal region of members of the S-type galactose-binding lectin (galectin) gene family. Specific galectins are found on the surface of human and marine neoplastic cells and have been implicated in tumorigenesis and metastasis. Primer pairs within the 3' untranslated region of PCTA-1 and reverse transcription-PCR demonstrate selective expression of PCTA-1 by prostate carcinomas versus normal prostate and benign prostatic hypertrophy. These findings document the use of the SEM procedure for generating mAbs reacting with tumor-associated antigens expressed on human prostate cancers. The SEM-derived mAbs have been used for expression cloning the gene encoding this human tumor antigen. The approaches described in this paper, SEM combined with expression cloning, should prove of wide utility for developing immunological reagents specific for and identifying genes relevant to human cancer.

Inhibition of cyclin D-CDK4/CDK6 activity is associated with an E2F-mediated induction of cyclin kinase inhibitor activity.

Alterations of various components of the cell cycle regulatory machinery that controls the progression of cells from a quiescent to a growing state contribute to the development of many human cancers. Such alterations include the deregulated expression of G1 cyclins, the loss of function of activities such as those of protein p16INK4a that control G1 cyclin-dependent kinase activity, and the loss of function of the retinoblastoma protein (RB), which is normally regulated by the G1 cyclin-dependent kinases. Various studies have revealed an inverse relationship in the expression of p16INK4a protein and the presence of functional RB in many cell lines. In this study we show that p16INK4a is expressed in cervical cancer cell lines in which the RB gene, Rb, is not functional, either as a consequence of Rb mutation or expression of the human papillomavirus E7 protein. We also demonstrate that p16INK4a levels are increased in primary cells in which RB has been inactivated by DNA tumor virus proteins. Given the role of RB in controlling E2F transcription factor activity, we investigated the role of E2F in controlling p16INK4a expression. We found that E2F1 overexpression leads to an inhibition of cyclin D1-dependent kinase activity and induces the expression of a p16-related transcript. We conclude that the accumulation of G1 cyclin-dependent kinase activity during normal G1 progression leads to E2F accumulation through the inactivation of RB, and that this then leads to the induction of cyclin kinase inhibitor activity and a shutdown of G1 kinase activity.

Antisense DNA downregulation of the ERBB2 oncogene measured by a flow cytometric assay.

A causal role has been inferred for ERBB2 overexpression in the etiology of breast cancer and other epithelial malignancies. The development of therapeutics that inhibit this tyrosine kinase cell surface receptor remains a high priority. This report describes the specific downregulation of ERBB2 protein and mRNA in the breast cancer cell line SK-BR-3 by using antisense DNA phosphorothioates. An approach was developed to examine antisense effects which allows simultaneous measurements of antisense dose and gene specific regulation on a per cell basis. A fluorescein isothiocyanate end-labeled tracer oligonucleotide was codelivered with antisense DNA followed by immunofluorescent staining for ERBB2 protein expression. Two-color flow cytometry measured the amount of both intracellular oligonucleotide and ERBB2 protein. In addition, populations of cells that received various doses of nucleic acids were physically separated and studied. In any given transfection, a 100-fold variation in oligonucleotide dosage was found. ERBB2 protein expression was reduced greater than 50%, but only in cells within a relatively narrow uptake range. Steady-state ERBB2 mRNA levels were selectively diminished, indicating a specific antisense effect. Cells receiving the optimal antisense dose were sorted and analyzed for cell cycle changes. After 2 days of ERBB2 suppression, breast cancer cells showed an accumulation in the G1 phase of the cell cycle.

The human papilloma virus 16E6 gene sensitizes human mammary epithelial cells to apoptosis induced by DNA damage.

Programmed cell death (apoptosis) is a normal physiological process, which could in principle be manipulated to play an important role in cancer therapy. The key importance of p53 expression in the apoptotic response to DNA-damaging agents has been stressed because mutant or deleted p53 is so common in most kinds of cancer. An important strategy, therefore, is to find ways to induce apoptosis in the absence of wild-type p53. In this paper, we compare apoptosis in normal human mammary epithelial cells, in cells immortalized with human papilloma virus (HPV), and in mammary carcinoma cell lines expressing wild-type p53, mutant p53, or no p53 protein. Apoptosis was induced with mitomycin C (MMC), a DNA cross-linking and damaging agent, or with staurosporine (SSP), a protein kinase inhibitor. The normal and HPV-transfected cells responded more strongly to SSP than did the tumor cells. After exposure to MMC, cells expressing wild-type p53 underwent extensive apoptosis, whereas cells carrying mutated p53 responded weakly. Primary breast cancer cell lines null for p53 protein were resistant to MMC. In contrast, two HPV immortalized cell lines in which p53 protein was destroyed by E6-modulated ubiquitinylation were highly sensitive to apoptosis induced by MMC. Neither p53 mRNA nor protein was induced in the HPV immortalized cells after MMC treatment, although p53 protein was elevated by MMC in cells with wild-type p53. Importantly, MMC induced p21 mRNA but not p21 protein expression in the HPV immortalized cells. Thus, HPV 16E6 can sensitize mammary epithelial cells to MMC-induced apoptosis via a p53- and p21-independent pathway. We propose that the HPV 16E6 protein modulates ubiquitin-mediated degradation not only of p53 but also of p21 and perhaps other proteins involved in apoptosis.

Apoptosis induced by a human milk protein.

To the breast-fed infant, human milk is more than a source of nutrients; it furnishes a wide array of molecules that restrict microbes, such as antibodies, bactericidins, and inhibitors of bacterial adherence. However, it has rarely been considered that human milk may also contain substances bioactive toward host cells. While investigating the effect of human milk on bacterial adherence to a human lung cancer cell line, we were surprised to discover that the milk killed the cells. Analysis of this effect revealed that a component of milk in a particular physical state--multimeric alpha-lact-albumin--is a potent Ca(2+)-elevating and apoptosis-inducing agent with broad, yet selective, cytotoxic activity. Multimeric alpha-lactalbumin killed all transformed, embryonic, and lymphoid cells tested but spared mature epithelial elements. These findings raise the possibility that milk contributes to mucosal immunity not only by furnishing antimicrobial molecules but also by policing the function of lymphocytes and epithelium. Finally, analysis of the mechanism by which multimeric alpha-lactalbumin induces apoptosis in transformed epithelial cells could lead to the design of antitumor agents.

Alterazione della proteostasi a livello del reticolo endoplasmatico: un potenziale target terapeutico nel carcinoma prostatico

Nel sesso maschile il carcinoma della prostata (CaP) è la neoplasia più frequente ed è tra le prime cause di morte per tumore. Ad oggi, sono disponibili diverse strategie terapeutiche per il trattamento del CaP, ma, come comprovato dall’ancora alta mortalità, spesso queste sono inefficaci, a causa soprattutto dello sviluppo di fenomeni di resistenza da parte delle cellule tumorali. La ricerca si sta quindi focalizzando sulla caratterizzazione di tali meccanismi di resistenza e, allo stesso tempo, sull’individuazione di combinazioni terapeutiche che siano più efficaci e capaci di superare queste resistenze. Le cellule tumorali sono fortemente dipendenti dai meccanismi connessi con l’omeostasi proteica (proteostasi), in quanto sono sottoposte a numerosi stress ambientali (ipossia, carenza di nutrienti, esposizione a chemioterapici, ecc.) e ad un’aumentata attività trascrizionale, entrambi fattori che causano un accumulo intracellulare di proteine anomale e/o mal ripiegate, le quali possono risultare dannose per la cellula e vanno quindi riparate o eliminate efficientemente. La cellula ha sviluppato diversi sistemi di controllo di qualità delle proteine, tra cui gli chaperon molecolari, il sistema di degradazione associato al reticolo endoplasmatico (ERAD), il sistema di risposta alle proteine non ripiegate (UPR) e i sistemi di degradazione come il proteasoma e l’autofagia. Uno dei possibili bersagli in cellule tumorali secretorie, come quelle del CaP, è rappresentato dal reticolo endoplasmatico (RE), organello intracellulare deputato alla sintesi, al ripiegamento e alle modificazioni post-traduzionali delle proteine di membrana e secrete. Alterazioni della protestasi a livello del RE inducono l’UPR, che svolge una duplice funzione nella cellula: primariamente funge da meccanismo omeostatico e di sopravvivenza, ma, quando l’omeostasi non è più ripristinabile e lo stimolo di attivazione dell’UPR cronicizza, può attivare vie di segnalazione che conducono alla morte cellulare programmata. La bivalenza, tipica dell’UPR, lo rende un bersaglio particolarmente interessante per promuovere la morte delle cellule tumorali: si può, infatti, sfruttare da una parte l’inibizione di componenti dell’UPR per abrogare i meccanismi adattativi e di sopravvivenza e dall’altra si può favorire il sovraccarico dell’UPR con conseguente induzione della via pro-apoptotica. Le catechine del tè verde sono composti polifenolici estratti dalle foglie di Camellia sinesis che possiedono comprovati effetti antitumorali: inibiscono la proliferazione, inducono la morte di cellule neoplastiche e riducono l’angiogenesi, l’invasione e la metastatizzazione di diversi tipi tumorali, tra cui il CaP. Diversi studi hanno osservato come il RE sia uno dei bersagli molecolari delle catechine del tè verde. In particolare, recenti studi del nostro gruppo di ricerca hanno messo in evidenza come il Polyphenon E (estratto standardizzato di catechine del tè verde) sia in grado, in modelli animali di CaP, di causare un’alterazione strutturale del RE e del Golgi, un deficit del processamento delle proteine secretorie e la conseguente induzione di uno stato di stress del RE, il quale causa a sua volta l’attivazione delle vie di segnalazione dell’UPR. Nel presente studio su due diverse linee cellulari di CaP (LNCaP e DU145) e in un nostro precedente studio su altre due linee cellulari (PNT1a e PC3) è stato confermato che il Polyphenon E è capace di indurre lo stress del RE e di determinare l’attivazione delle vie di segnalazione dell’UPR, le quali possono fungere da meccanismo di sopravvivenza, ma anche contribuire a favorire la morte cellulare indotta dalle catechine del tè verde (come nel caso delle PC3). Considerati questi effetti delle catechine del tè verde in qualità di induttori dell’UPR, abbiamo ipotizzato che la combinazione di questi polifenoli bioattivi e degli inibitori del proteasoma, anch’essi noti attivatori dell’UPR, potesse comportare un aggravamento dell’UPR stesso tale da innescare meccanismi molecolari di morte cellulare programmata. Abbiamo quindi studiato l’effetto di tale combinazione in cellule PC3 trattate con epigallocatechina-3-gallato (EGCG, la principale tra le catechine del tè verde) e due diversi inibitori del proteasoma, il bortezomib (BZM) e l’MG132. I risultati hanno dimostrato, diversamente da quanto ipotizzato, che l’EGCG quando associato agli inibitori del proteasoma non produce effetti sinergici, ma che anzi, quando viene addizionato al BZM, causa una risposta simil-antagonistica: si osserva infatti una riduzione della citotossicità e dell’effetto inibitorio sul proteasoma (accumulo di proteine poliubiquitinate) indotti dal BZM, inoltre anche l’induzione dell’UPR (aumento di GRP78, p-eIF2α, CHOP) risulta ridotta nelle cellule trattate con la combinazione di EGCG e BZM rispetto alle cellule trattate col solo BZM. Gli stessi effetti non si osservano invece nelle cellule PC3 trattate con l’EGCG in associazione con l’MG132, dove non si registra alcuna variazione dei parametri di vitalità cellulare e dei marcatori di inibizione del proteasoma e di UPR (rispetto a quelli osservati nel singolo trattamento con MG132). Essendo l’autofagia un meccanismo compensativo che si attiva in seguito all’inibizione del proteasoma o allo stress del RE, abbiamo valutato che ruolo potesse avere tale meccanismo nella risposta simil-antagonistica osservata in seguito al co-trattamento con EGCG e BZM. I nostri risultati hanno evidenziato, in cellule trattate con BZM, l’attivazione di un flusso autofagico che si intensifica quando viene addizionato l’EGCG. Tramite l’inibizione dell’autofagia mediante co-somministrazione di clorochina, è stato possibile stabilire che l’autofagia indotta dall’EGCG favorisce la sopravvivenza delle cellule sottoposte al trattamento combinato tramite la riduzione dell’UPR. Queste evidenze ci portano a concludere che per il trattamento del CaP è sconsigliabile associare le catechine del tè verde con il BZM e che in futuri studi di combinazione di questi polifenoli con composti antitumorali sarà importante valutare il ruolo dell’autofagia come possibile meccanismo di resistenza.

Identificazione di miRNA correlati ad EGFR: nuovi potenziali biomarcatori di risposta alla terapia di 2a-3a linea in pazienti con NSCLC metastatico

La diagnosi di neoplasia epiteliale maligna polmonare è legata tradizionalmente alla distinzione tra carcinoma a piccole cellule (small-cell lung cancer, SCLC) e carcinoma non-a piccole cellule del polmone (non-small-cell lung cancer, NSCLC). Nell’ambito del NSCLC attualmente è importante di-stinguere l’esatto istotipo (adenocarcinoma, carcinoma squamocellulare e carcinoma neuroendocrino) perchè l’approccio terapeutico cambia a seconda dell’istotipo del tumore e la chemioterapia si dimostra molto spesso inefficace. Attualmente alcuni nuovi farmaci a bersaglio molecolare per il gene EGFR, come Erlotinib e Gefitinib, sono utilizzati per i pazienti refrattari al trattamento chemioterapico tradizionale, che non hanno risposto a uno o più cicli di chemioterapia o che siano progrediti dopo questa. I test per la rilevazione di specifiche mutazioni nel gene EGFR permettono di utilizzare al meglio questi nuovi farmaci, applicandoli anche nella prima linea di trattamento sui pazienti che hanno una maggiore probabilità di risposta alla terapia. Sfortunatamente, non tutti i pazienti rispondono allo stesso modo quando trattati con farmaci anti-EGFR. Di conseguenza, l'individuazione di biomarcatori predittivi di risposta alla terapia sarebbe di notevole importanza per aumentare l'efficacia dei questi farmaci a target molecolare e trattare con farmaci diversi i pazienti che con elevata probabilità non risponderebbero ad essi. I miRNAs sono piccole molecole di RNA endogene, a singolo filamento di 20-22 nucleotidi che svolgono diverse funzioni, una delle più importanti è la regolazione dell’espressione genica. I miRNAs possono determinare una repressione dell'espressione genica in due modi: 1-legandosi a sequenze target di mRNA, causando così un silenziamento del gene (mancata traduzione in proteina), 2- causando la degradazione dello specifico mRNA. Lo scopo della ricerca era di individuare biomarcatori capaci di identificare precocemente i soggetti in grado di rispondere alla terapia con Erlotinib, aumentando così l'efficacia del farmaco ed evitan-do/riducendo possibili fenomeni di tossicità e il trattamento di pazienti che probabilmente non ri-sponderebbero alla terapia offrendo loro altre opzioni prima possibile. In particolare, il lavoro si è fo-calizzato sul determinare se esistesse una correlazione tra la risposta all'Erlotinib ed i livelli di espressione di miRNAs coinvolti nella via di segnalazione di EGFR in campioni di NSCLC prima dell’inizio della terapia. Sono stati identificati 7 microRNA coinvolti nel pathway di EGFR: miR-7, -21, 128b, 133a, -133b, 146a, 146b. Sono stati analizzati i livelli di espressione dei miRNA mediante Real-Time q-PCR in campioni di NSCLC in una coorte di pazienti con NSCLC metastatico trattati con Erlotinib dal 1° gennaio 2009 al 31 dicembre 2014 in 2°-3° linea dopo fallimento di almeno un ciclo di chemioterapia. I pazienti sottoposti a trattamento con erlotinib per almeno 6 mesi senza presentare progressione alla malattia sono stati definiti “responders” (n=8), gli altri “non-responders” (n=25). I risultati hanno mostrato che miR-7, -133b e -146a potrebbero essere coinvolti nella risposta al trat-tamento con Erlotinib. Le indagini funzionali sono state quindi concentrate su miR-133b, che ha mo-strato la maggiore espressione differenziale tra i due gruppi di pazienti. E 'stata quindi studiata la capacità di miR-133b di regolare l'espressione di EGFR in due linee di cellule del cancro del polmone (A549 e H1299). Sono stati determinati gli effetti di miR-133b sulla crescita cellulare. E’ stato anche analizzato il rapporto tra miR-133b e sensibilità a Erlotinib nelle cellule NSCLC. L'aumento di espressione di miR-133b ha portato ad una down-regolazione del recettore di EGF e del pathway di EGFR relativo alla linea cellulare A549. La linea cellulare H1299 era meno sensibili al miR-133b up-regulation, probabilmente a causa dell'esistenza di possibili meccanismi di resistenza e/o di com-pensazione. La combinazione di miR-133b ed Erlotinib ha aumentato l'efficacia del trattamento solo nella linea cellulare A549. Nel complesso, questi risultati indicano che miR-133b potrebbe aumentare / ripristinare la sensibilità di Erlotinib in una frazione di pazienti.

Ruolo di Clusterina nella progressione del tumore prostatico

Clusterina (CLU) è una proteina ubiquitaria, presente nella maggior parte dei fluidi corporei e implicata in svariati processi fisiologici. Dalla sua scoperta fino ad oggi, CLU è risultata essere una proteina enigmatica, la cui funzione non è ancora stata compresa appieno. Il gene codifica per 3 varianti trascrizionali identificate nel database NCBI con i codici: NM_001831 (CLU 1 in questo lavoro di tesi), NR_038335 (CLU 2 in questo lavoro di tesi) e NR_045494 (CLU 3 in questo lavoro di tesi). Tutte le varianti sono trascritte come pre-mRNA contenenti 9 esoni e 8 introni e si differenziano per l’esone 1, la cui sequenza è unica e caratteristica di ogni variante. Sebbene in NCBI sia annotato che le varianti CLU 2 e CLU 3 non sono codificanti, tramite analisi bioinformatica è stato predetto che da tutti e tre i trascritti possono generarsi proteine di differente lunghezza e localizzazione cellulare. Tra tutte le forme proteiche ipotizzate, l’unica a essere stata isolata e sequenziata è quella tradotta dall’AUG presente sull’esone 2 che dà origine a una proteina di 449 aminoacidi. Il processo di maturazione prevede la formazione di un precursore citoplasmatico (psCLU) che subisce modificazioni post-traduzionali tra cui formazione di ponti disolfuro, glicosilazioni, taglio in due catene denominate β e α prima di essere secreta come eterodimero βα (sCLU) nell’ambiente extracellulare, dove esercita la sua funzione di chaperone ATP-indipendente. Oltre alla forma extracellulare, è possibile osservare una forma intracellulare con localizzazione citosolica la cui funzione non è stata ancora completamente chiarita. Questo lavoro di tesi si è prefissato lo scopo di incrementare le conoscenze in merito ai trascritti CLU 1 e CLU 2 e alla loro regolazione, oltre ad approfondire il ruolo della forma citosolica della proteina in relazione al signaling di NF-kB che svolge un ruolo importante nel processo di sviluppo e metastatizzazione del tumore. Nella prima parte, uno screening di differenti linee cellulari, quali cellule epiteliali di prostata e di mammella, sia normali sia tumorali, fibroblasti di origine polmonare e linfociti di tumore non-Hodgkin, ha permesso di caratterizzare i trascritti CLU 1 e CLU 2. Dall’analisi è emerso che la sequenza di CLU 1 è più corta al 5’ rispetto a quella depositata in NCBI con l’identificativo NM_001831 e il primo AUG disponibile per l’inizio della traduzione è localizzato sull’esone 2. È stato dimostrato che CLU 2, al contrario di quanto riportato in NCBI, è tradotto in proteina a partire dall’AUG presente sull’esone 2, allo stesso modo in cui viene tradotto CLU 1. Inoltre, è stato osservato che i livelli d’espressione dei trascritti variano notevolmente tra le diverse linee cellulari e nelle cellule epiteliali CLU 2 è espressa sempre a bassi livelli. In queste cellule, l’espressione di CLU 2 è silenziata per via epigenetica e la somministrazione di farmaci capaci di rendere la cromatina più accessibile, quali tricostatina A e 5-aza-2’-deossicitidina, è in grado di incrementarne l’espressione. Nella seconda parte, un’analisi bioinformatica seguita da saggi di attività in vitro in cellule epiteliali prostatiche trattate con farmaci epigenetici, hanno permesso di identificare, per la prima volta in uomo, una seconda regione regolatrice denominata P2, capace di controllare l’espressione di CLU 2. Rispetto a P1, il classico promotore di CLU già ampiamente studiato da altri gruppi di ricerca, P2 è un promotore debole, privo di TATA box, che nelle cellule epiteliali prostatiche è silente in condizioni basali e la cui attività incrementa in seguito alla somministrazione di farmaci epigenetici capaci di alterare le modificazioni post-traduzionali delle code istoniche nell’intorno di P2. Ne consegue un rilassamento della cromatina e un successivo aumento di trascrizione di CLU 2. La presenza di un’isola CpG differentemente metilata nell’intorno di P1 spiegherebbe, almeno in parte, i differenti livelli di espressione di CLU che si osservano tra le diverse linee cellulari. Nella terza parte, l’analisi del pathway di NF-kB in un modello sperimentale di tumore prostatico in cui CLU è stata silenziata o sovraespressa, ha permesso di capire come la forma citosolica di CLU abbia un ruolo inibitorio nei confronti dell’attività del fattore trascrizionale NF-kB. CLU inibisce la fosforilazione e l’attivazione di p65, il membro più rappresentativo della famiglia NF-kB, con conseguente riduzione della trascrizione di alcuni geni da esso regolati e coinvolti nel rimodellamento della matrice extracellulare, quali l’urochinasi attivatrice del plasminogeno, la catepsina B e la metallo proteinasi 9. È stato dimostrato che tale inibizione non è dovuta a un’interazione fisica diretta tra CLU e p65, per cui si suppone che CLU interagisca con uno dei componenti più a monte della via di segnalazione responsabile della fosforilazione ed attivazione di p65.

Análise química e atividades biológicas de Guatteria elliptica R. E. Fries (Annonaceae)

A espécie endêmica G. elliptica R. E. Fries não apresentava estudos fitoquímicos e biológicos detalhados na literatura. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar a composição química e as propriedades biológicas dos óleos essenciais, extratos brutos, alcaloides totais, tortas, frações das tortas, amostras isoladas dessa espécie. O material vegetal foi coletado em Paranapiacaba (Santo André, SP, Brasil). O óleo essencial extraído das folhas por destilação à vapor apresentou um rendimento de 0,2%. A análise histológica das folhas encontrou óleo em células oleíferas localizadas no parênquima esponjoso. A composição do óleo (CG-EM) indicou espatulenol e óxido de cariofileno como compostos majoritários. Os alcaloides totais foram obtidos dos extratos brutos das folhas e dos galhos e analisados por CG-EM, identificando quatro aporfinas (nornuciferina, estefarina, corituberina e asimilobina) e duas protoberberinas (discretamina e caseadina). Os alcaloides totais foram fracionados em coluna cromatográfica ou por Extração em Fase Sólida e purificados por cromatografia em camada preparativa, originando duas amostras (Amostra 9 e 10). Na Amostra 9, foram identificados dois alcaloides aporfinicos nornuciferina e asimilobina (CG-EM e RMN-1H). Na Amostra 10, foram identificados (LC-EM/EM) cinco alcaloides aporfínicos (desidronantenina, glaunidina, liriodenina, N-óxido de oliverina e telikovina) e um alcaloide protoberberínico (caseadina). Caseadina, glaunidina, N-óxido de oliverina e telikovina não foram previamente identificados em Guatteria. Os resíduos dos extratos brutos livres de alcaloides foram fracionados pelo método de partição com solventes de polaridade crescente. Os extratos brutos e as frações acetato de etila e butanólicas de folhas e galhos apresentaram flavonoides (NP-PEG). Nos ensaios biológicos, a melhor atividade antioxidante (sequestro do radical DPPH) foi encontrada para a fração clorofórmica dos galhos (EC50=24,25±1,14 µg/mL) e a torta dos galhos (EC50=26,23±4,20 µg/mL). No ensaio antimicrobiano pelo método turbidimétrico a atividade mais importante foi obtida contra Staphylococcus aureus (ATCC 6538) para os alcaloides totais dos galhos (CIM/CBM=0,12±0,01/0,26 mg/mL) e das folhas (CIM/CBM=0,21±0,01/0,28 mg/mL), e fração hexânica das folhas (CIM/CBM=0,24±0,02/>1 mg/mL). Uma alta atividade antitumoral foi observada frente a células humanas de mama (MCF-7) para Amostra 10 (IC50=2,28±0,18 µg/mL), fração de acetato de etila das folhas (IC50=4,47±0,40 µg/mL), óleo essencial (IC50=7,01±0,23 µg/mL) e os alcaloides totais das folhas (IC50=9,32±0,36 µg/mL). Para as células de próstata (PC-3), foi encontrada atividade para a Amostra 10 (IC50=1,37±0,36 µg/mL) e o óleo essencial (IC50=5,32±0,35 µg/mL). A futura aplicação dos extratos e frações de G. elliptica como um agente antitumoral parece ser segura, pois mantiveram uma viabilidade celular maior do que 90% no ensaio de citotoxicidade com culturas de fibroblasto murino (BALB/c 3T3, ATCC CCL-163) nas concentrações onde a atividade antitumoral foi promissora (<30 µg/mL) contra MCF-7 e/ou PC-3.

Expressão de metaloproteinases de matriz (MMPS) e de seus inibidores (TIMPS e RECK) em modelo de progressão tumoral de Câncer de mama e sua correlação com dados clínicos-patológicos

O câncer de mama é o tipo de câncer mais comumente detectado em mulheres de todo o mundo. Na maioria das pacientes, a causa de morte se deve, principalmente, à doença metastática que pode se desenvolver a partir do tumor primário. O processo metastático envolve uma complexa cascata de eventos, incluindo a quebra organizada dos componentes da matriz extracelular por metaloproteinases de matriz (MMPs). A atividade das MMPs é precisamente regulada por inibidores específicos, os inibidores teciduais das MMPs (TIMPs). Dado seu papel na progressão tumoral, níveis elevados de MMPs têm sido associados com prognóstico desfavorável para pacientes com câncer. Por outro lado, sendo os TIMPs proteínas multifuncionais, níveis elevados de TlMP-1 e de TIMP-2 correlacionam com agressividade do tumor e prognóstico ruim em diferentes tipos de câncer, incluindo o câncer de mama. O gene supressor de metástase RECK codifica uma glicoproteína de membrana capaz de inibir a invasão e a metástase tumoral através da regulação negativa da atividade de MMPs envolvidas em carcinogênese: MMP-2, MMP-9 e MMP-14 (MT1-MMP). A fim de analisar o papel das MMPs e de seus inibidores (TIMPs e RECK) na progressão tumoral do câncer de mama, o perfil de expressão destes genes foi detectado, através de ensaios de Real-Time PCR, em um painel de cinco linhagens celulares de carcinoma de mama humano com diferentes potenciais invasivos e metastáticos e em 72 amostras teciduais de tumores primários de mama e 30 amostras teciduais de borda normal adjacente ao tumor. O perfil de expressão protéica de RECK foi avaliado em 236 amostras de tumores primários de mama através de ensaios de Tissue Microarray. Além disso, a atividade proteolítica das MMPs foi detectada em ensaios de Zimografia. Os resultados obtidos indicam que a progressão do câncer de mama humano está relacionada com um aumento dos níveis de expressão das MMPs e de seus inibidores específicos. O aumento dos níveis de expressão dos TIMPs parece estar relacionado ao seu papel como proteína multifuncional que pode estar funcionando de maneira a promover, mais do que suprimir, a progressão tumoral. Níveis elevados da expressão protéica de RECK estão associados com pior prognóstico. No entanto, para pacientes em estádios clínicos avançados, altos níveis de expressão de RECK podem estar correlacionados com melhor prognóstico, dependendo do balanço MMP/inibidor. Os níveis de expressão das MMPs apresentaram correlação positiva em relação aos níveis de expressão de seus inibidores específicos, sugerindo a existência de fatores e vias de sinalização comuns envolvidas na regulação coordenada destes genes. Além disso, a síntese do inibidor pode estar relacionada a uma resposta celular ao aumento da expressão e atividade de proteases. O balanço transcricional enzima/inibidor favorece a enzima nas amostras tumorais e, de modo contrário, o inibidor específico nas amostras de borda normal, sugerindo o balanço como o principal fator na determinação da degradação da MEC em processos invasivos e metastáticos. Os resultados obtidos podem contribuir para um melhor entendimento da complexidade dos mecanismos envolvidos na metástase do câncer de mama.

Interações moleculares no mecanismo de ação da galectina-4 humana

A galectina-4 humana (HGal-4), pertencente à família das galectinas, possui dois domínios de reconhecimento de carboidratos (CRDs) com alta afinidade para β-galactosídeos e se encontra amplamente distribuída em células normais e neoplásicas de diferentes organismos. Suas funções snglobam uma grande variedade de eventos celulares, tais como processos inflamatórios, neoplásicos, progressão tumoral e metástase. Entretanto, muitas perguntas sobre suas interações com diferentes carboidratos, a especificidade destas interações e o papel específico das galectinas permanecem ainda sem resposta. No presente trabalho, propomos a investigação das interações galectina-glicano da galectina-4 humana e de seus domínios CRDs independentes (CRD-I e CRD-II) através de um conjunto de métodos biofísicos. Através do método de dicroísmo circular (CD), usando várias regiões espectrais, e fluorescência fomos capazes de entender mudanças ocorrentes na estrutura secundária e terciária das protéinas quando da interação com lactose/sacarose. Estes dados, juntamente com testes de hemaglutinação, mostraram que a glectina-4 e os CRDs respondem de forma distinta à ligação com açúcar. Por diferentes técnicas (fluorescência, ITC e MST) determinamos as constantes de dissociação para os domínios CRDs (Kd ~0,5 mM) e para HGal-4 e, de forma qualitativa, os valores obtidos indicaram possíveis estados oligoméricos dessas proteínas. A investigação da interação proteína-membrana da HGal-4 foi feita, primeiramente, com miméticos de membranas e monitorada pela técnica de RPE em crescente complexidade de composição de tais miméticos, indo desde composições mais simples, passando por lipid rafts na presença de diferentes glicolipídeos (GM1, LPS) e chegando-se à interação com células tumorais (U87MG, T98G e HT-29). Tais experimentos mostraram que galectina-4 reconhece e se liga naqueles modelos onde existem glicanos complexos na superfície. Investigamos também a participação de HGal-4 endógena e exógena no tratamento quimioterápico de células tumorais e verificamos um papel importante de HGal-4 para células HT-29. Finalizando esta tese, apresentamos o trabalho realizado em um ano de estágio na University of Oxford, durante o qual, investigamos a estrutura da região C-terminal de um receptor da família GPCR, qual seja o receptor de neurotensina NTS1. Aqui, mais uma vez, foi empregada a técnica de RPE que aliada à produção/marcação de mutantes do receptor, permitiu determinar que a hélice H8 se estabiliza quando em proteolipossomos.

Systematic proteomic strategies to map the human signaling landscape

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-05

Antiproliferative and phenotype-transforming antitumor agents derived from cysteine

Selective destruction of malignant tumor cells without damaging normal cells is an important goal for cancer chemotherapy in the 21st century. Differentiating agents that transform cancer cells to either a nonproliferating or normal phenotype could potentially be tissue-specific and avoid side effects of current drugs. However, most compounds that are presently known to differentiate cancer cells are histone deacetylase inhibitors that are of low potency or suffer from low bioavailability, rapid metabolism, reversible differentiation, and nonselectivity for cancer cells over normal cells. Here we describe 36 nonpeptidic compounds derived from a simple cysteine scaffold, fused at the C-terminus to benzylamine, at the N-terminus to a small library of carboxylic acids, and at the S-terminus to 4-butanoyl hydroxamate. Six compounds were cytotoxic at nanomolar concentrations against a particularly aggressive human melanoma cell line (MM96L), four compounds showed selectivities of greater than or equal to5:1 for human melanoma over normal human cells (NFF), and four of the most potent compounds were further tested and found to be cytotoxic for six other human cancer cell lines (melanomas SK-MEL-28, DO4; prostate DU145; breast MCF-7; ovarian JAM, CI80-13S). The most active compounds typically caused hyperacetylation of histones, induced p21 expression, and reverted phenotype of surviving tumor cells to a normal morphology. Only one compound was given orally at 5 mg/kg to healthy rats to look for bioavailaiblity, and it showed reasonably high levels in plasma (C-max 6 mug/mL, T-max 15 min) for at least 4 h. Results are sufficiently promising to support further work on refining this and related classes of compounds to an orally active, more tumor-selective, antitumor drug.

IGF-1 phosphorylates AMPK-alpha subunit in ATM-dependent and LKB1-independent manner

Serine/threonine protein kinase AMP-activated protein kinase (AMPK) is a key metabolic stress-responsive factor that promotes the adaptation of cells to their microenvironment. Elevated concentrations of intracellular AMP, caused by metabolic stress, are known to activate AMPK by phosphorylation of the catalytic subunit. Recently, the tumor suppressor serine/threonine protein kinase LKB1 was identified as an upstream kinases, AMPKKs. In the current study, we found that stimulation with growth factors also caused AMPK-alpha subunit phosphorylation. Interestingly, even an LKB1-nonexpressing cancer cell line, HeLa, exhibited growth factor-stimulated AMPK-alpha subunit phosphorylation, suggesting the presence of an LKB1-independent pathway for AMPK-alpha subunit phosphorylation. In the human pancreatic cancer cell line PANC-1, AMPK-alpha subunit phosphorylation promoted by IGF-I was suppressed by antisense ataxia telangiectasia mutated (ATM) expression. We found that IGF-1 also induced AMPK-alpha subunit phosphorylation in the human normal fibroblast TIG103 cell line, but failed to do so in a human fibroblast AT2-KY cell line lacking ATM. Immunoprecipitates of ATM collected from IGF-1-stimulated cells also caused the phosphorylation of the AMPK-alpha subunit in vitro. IGF-1-stimulated ATM phosphorylation at both threonine and tyrosine residues, and our results demonstrated that the phosphorylation of tyrosine in the ATM molecule is important for AMPK-alpha subunit phosphorylation during IGF-1 signaling. These results suggest that IGF-1 induces AMPK-alpha subunit phosphorylation via an ATM-dependent and LKB1-independent pathway. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.