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Diferentes técnicas de cultivos tridimensionais (3D) foram avaliadas a fim de estabelecer um modelo de câncer de bexiga com capacidade de recapitular in vitro características do tumor in vivo. Na primeira parte, utilizando a linhagem celular de câncer de bexiga RT4, compararam-se sistemas de cultivo 3D livres de suporte, utilizando as técnicas de flutuação forçada (Placas ULA, Ultra low attachment) e gota suspensa (Placas HD, hanging drop), e sistemas de cultivo dependentes de suporte, utilizando microcarregadores e hidrogéis (Matrigel, Alginato e HydroMatrix), quanto à formação de esferoides RT4. Estes foram caracterizados quanto aos aspectos morfológicos, de crescimento celular e metabolismo. Somente os cultivos utilizando as técnicas ULA, HD e os suportes Matrigel (50% v/v) e HydroMatrix (0,25% v/v) foram capazes de gerar esferoides com parâmetros de forma adequados (solidez > 0,95; esfericidade ~ 0,90; arredondamento entre 0,7 e 0,9). Nos cultivos ULA e HD, foi gerado um único esferoide por poço, com diâmetros entre 200 e 600 μm. O crescimento celular foi reduzido e, consequentemente, a atividade metabólica menos intensa nos esferoides quando comparados aos cultivos 2D. Os cultivos em Matrigel e HydroMatrix, por sua vez, geraram vários esferoides por poço, com diâmetros que não ultrapassaram 200 μm. Os esferoides em Matrigel apresentaram crescimento celular e metabolismo superiores aos observados nos cultivos 2D. Foram selecionados os esferoides RT4 gerados em ULA e em Matrigel para a avaliação da sensibilidade à Doxorrubicina (DOX) e da expressão de genes comumente superexpressos em tumores sólidos de bexiga. Os esferoides RT4 gerados em ULA foram menos sensíveis ao tratamento com DOX (IC50 8,62 ± 1,53 μM) do que os cultivos 2D (IC50 2,35 ± 0,39 μM) e Matrigel (IC50 3,31 ± 1,28 μM). Nos esferoides RT4 em ULA, houve maior expressão dos genes ALDH1A1 e H-RAS, dois dos principais genes envolvidos nos mecanismos de resistência e reincidência de tumores de bexiga. Já nos cultivos em Matrigel, quase todos os genes analisados foram mais expressos (HIF-1α, IFIT5, MDR-1, IL3, ALDH1A1 e H-RAS). Na segunda parte do projeto, a estratégia de cultivo em ULA com 5% Matrigel foi utilizada com sucesso para a geração de esferoides com células primárias de tumor de bexiga humano (BL0293 e BL0808) derivados de modelos PDX (patient-derived xenografts). Os perfis de sensibilidade dos esferoides BL0293 e BL0808 à Cisplatina e à Gemcitabina foram semelhantes aos obtidos previamente nos ensaios in vivo com os modelos PDX BL0293 e BL0808. De forma geral, foi possível concluir que os cultivos 3D realizados utilizando a técnica de gota suspensa em placas ULA e em Matrigel foram capazes de recapitular in vitro características do tumor in vivo, podendo ser considerados como promissores modelos 3D de câncer de bexiga. O presente trabalho traz de forma inédita uma análise comparativa entre os esferoides de tumor de bexiga gerados com diferentes técnicas de cultivo 3D em relação a morfologia e a capacidade em recapitular algumas característica do tumor in vivo. Different three-dimensional (3D) cell cultures techniques were evaluated in order to establish a bladder cancer model with the ability to recapitulate in vitro the tumor features observed in vivo. Using the bladder cancer cell line RT4, the first part of the project focused on comparing the scaffold-free 3D cell culture systems, employing forced floating (Ultra-low attachment plates, ULA) and hanging drop (HD plates) techniques, and scaffold-dependent systems, employing microcarriers and hydrogels (Matrigel, Alginate and HydroMatrix), to generate RT4 spheroids. These were characterized regarding morphological parameters, cell growth and metabolism. Only 3D cell culture using the forced floating and hanging drop techniques, and Matrigel (50% v/v) and HydroMatrix (0.25% v/v) scaffolds, were able to generate spheroids with suitable parameters (solidity>0.95; sphericity~0.90; rounding between 0.70- 0.90). In the ULA and HD cell cultures, a single spheroid was generated per well, with diameters ranging between 200 and 600 μm. The cell growth and, consequently, the metabolism observed in these spheroids were lower than in 2D cultures. The Matrigel and HydroMatrix cultures, on the other hand, generated several spheroids per well, with diameters that did not exceed 200 μm. The spheroids in Matrigel showed cell growth and metabolism higher than those observed in 2D cultures. RT4 spheroids generated in ULA plates and Matrigel were selected to assess the Doxorubicin (DOX) sensitivity and the expression of commonly overexpressed genes in solid bladder tumors. ULA plates\' spheroids were less sensitive to DOX treatment (IC50 8.62 ± 1.53 μM) than 2D (IC50 2.35 ± 0.39 μM) and Matrigel (IC50 3.31 ± 1.28 μM) cultures. Moreover, it was observed a higher expression of ALDH1A1 and HRAS genes in RT4 spheroids generated in ULA, two of the main genes involved in the mechanisms of resistance and recurrence of bladder tumors. Almost all the analyzed genes (HIF-1α, IFIT5, MDR-1, IL3, ALDH1A1 and HRAS) were more expressed in Matrigel cultures. In the second part of the project, the strategy based on the use of ULA cultures with 5% of Matrigel (v/v) was successfully applied to generate spheroids using primary human bladder tumor cells (BL0293 and BL0808) derived from PDX models (patient-derived xenografts). The sensitivity profiles of the BL0293 and BL0808 spheroids to Cisplatin and Gemcitabine were similar to those obtained previously in the in vivo tests using PDX models BL0293 and BL0808. In general, it was possible to conclude that both 3D cultures generated using the forced floating technique (ULA plates) and Matrigel scaffold were able to recapitulate in vitro some characteristics of the solid tumor in vivo and can be considered as promising 3D models of bladder cancer. The present work shows an unprecedented comparative analysis between the bladder tumor spheroids generated with different 3D cell culture techniques regarding the morphology and the ability to recap some features of the tumor in vivo.

O câncer de mama é a segunda maior causa de morte em mulheres em todo o mundo. Nas últimas décadas, a terapia fotodinâmica (TFD) tem sido investigada em estudos clínicos como uma alternativa minimamente invasiva para recidivas em pele na parede torácica após mastectomia. Para entender os efeitos da TFD em tumores sólidos, estudos in vitro em modelos que mimetizem a morfologia e ambiente natural de ocorrência do tumor são essenciais. Nesse contexto, existem modelos de cultura tridimensional (3D), como o método de levitação magnética (MLM) que permite a formação de esferoides da ordem de milímetros em poucos dias. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar o crescimento dos tumores no MLM com MCF-7, uma linhagem de células de câncer de mama, investigar citotoxicidade e distribuição dos fotossensibilizadores (FS) nesse modelo, avaliar os efeitos da TFD nas culturas 3D milimétricas in vitro e em modelo de membrana corioalantóica (CAM). A protoporfirina IX (PpIX) e um derivado de clorina e6 (PDZ) foram utilizados nas investigações de citotoxicidade e distribuição. Os protocolos de TFD foram realizados com PDZ ativado por baixas fluências de luz (1, 3 e 4 J/cm2), para obtenção de tumor remanescente, entregues por uma fonte de luz emitindo em 660 nm. Nossos resultados mostraram que com o MLM foi possível gerar tumores do tamanho de interesse (2,39 ± 0,04 mm de diâmetro aparente médio) e foi observado que a PpIX não foi distribuída por todo tumor nos parâmetros analisados. Já o PDZ se distribuiu homogeneamente por todo tumor na concentração de 100 μg/mL e com 50 μg/mL foi possível reproduzir uma distribuição heterogênea do FS como ocorre in vivo. Protocolos de TFD com baixa fluência de luz foram padronizados para gerar baixa taxa de morte e destruição parcial dos tumores. Nos protocolos de uma sessão de 3 J/cm2 e 3 sessões de 1 J/cm2, a microspectroscopia Raman identificou sinais de apoptose a curto prazo e dano na matriz extracelular a longo prazo. Nossos resultados demonstraram possíveis efeitos da TFD em tumores sólidos quando há presença de tumor remanescente. Acreditamos que esses resultados podem auxiliar futuros estudos referentes à resistência de tumores à TFD, aumento de agressividade e metástase. Os testes em CAM foram inconclusivos, mas sugerem a possibilidade de interação do tumor com a membrana. Breast cancer is the second leading cause of death in women around the world. In the last decades, Photodynamic Therapy (PDT) has been investigated in clinical studies as a minimally invasive alternative for chest wall recurrence after mastectomy. To understand the effects of PDT on solid tumors, in vitro studies on models that mimic the morphology and natural environment of the tumor are essential. In this context, there are three-dimensional (3D) culture models, such as the magnetic levitation method (MLM) that allows formation of milimetric tumors in few days. The purpose of this work were to characterize the growth of MLM tumors with MCF-7, a breast cancer cell line, to investigate cytotoxicity and distribution of the photosensitizer (PS) in the model, to evaluate the effects of PDT on millimetric 3D cultures in vitro and in a model of chorioallantoic membrane (CAM). Protoporphyrin IX (PpIX) and a chlorin e6 derivative (PDZ) were used for the cytotoxicity assay and distribution investigations. The PDT protocols were performed with PDZ activated by low fluences of light (1, 3 e 4 J/cm2), aiming to obtain a remaining tumor, delivered by a light source emitting at 660 nm. Our results showed that with the MLM it was possible to generate tumors of interest size (2.39 ± 0.04 mm of mean diameter). PDZ was homogeneously distributed throughout the tumor at a concentration of 100 μg/mL, and at 50 μg/mL it was possible to reproduce a heterogeneous distribution of the PS as seen in vivo. Low-fluence PDT protocols were standardized to generate death rate and partial destruction of tumors. After the protocols of one session of 3 J/cm2 and 3 sessions of 1 J/cm2, Raman microspectroscopy identified signs of apoptosis in short-term and extracellular matrix damage in long-term. Our results demonstrated some possible effects of PDT on solid tumors when there is presence of tumor remaining. We believe that these results may support future studies regarding tumor resistance to PDT, increase of aggressiveness and metastasis. The CAM tests were inconclusive, but there is a possibility of tumor-to-membrane interaction.

As septinas fazem parte de uma família de proteínas de ligação ao nucleotídeo guanina. As septinas têm mostrado ter um papel importante na citocinese e outros processos celulares, incluindo a determinação da polaridade celular e reorganização do citoesqueleto. Todos os membros da família de septinas são compostos por três domínios: um N-terminal variável, um domínio central GTPase e uma região C-terminal que inclui sequências de coiled-coil. Septinas possuem uma característica de polimerizarem para formar complexos hetero-oligoméricos altamente organizados, in vivo e in vitro. Estruturas homo-oligoméricas também foram observadas, embora sua função ainda não esteja bem estabelecida. A Septina 2 humana (SEPT2) se acumula no sulco de clivagem de células em divisão, desde a anáfase até a telófase, além de interagir com a actina, e também está envolvida em doenças neurodegenerativas, como mal de Azheimer. Nesse estudo, a ORF que codifica SEPT2, bem como os fragmentos que codificam seus domínios, foram clonados, expressos em E.coli e purificados por cromatografia de afinidade e cromatografia de exclusão molecular. Os produtos foram analisados por espectroscopia de dicroísmo circular, espalhamento de luz a ângulo fixo e espectroscopia de fluorescência extrínseca, usando Tioflavina-T, que é um marcador clássico para fibras amilóides. Em todos os casos, os produtos formaram homodímeros in vitro, e também agregaram em temperaturas fisiológicas. O desenovelamento térmico das proteínas recombinantes revelou a presença de uma população intermediária de desenovelamento, rica em folhas-β, e que ligam Tioflavina-T, sugerindo uma estrutura amiloidogênica para essa proteína, confirmada pelos programas de predição TANGO e WALTZ. Imagens dessas fibras foram obtidas usando Microscopia eletrônica de Transmissão, evidenciando uma agregação organizada das proteínas. Além disso, usando monocamadas de Langmuir, foi possível confirmar a ligação específica de SEPT2 ao fosfolipídeo fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2). Essa ligação específica mantém a estrutura secundária de SEPT2, observada pela técnica PM-IRRAS, algo que não ocorre caso o lipídio seja inespecífico, sugerindo uma associação de SEPT2 com a membrana plasmática e podendo ter um papel na regulação das septinas. Por meio da técnica de duplo híbrido em levedura, identificamos proteínas que interagem com a SEPT2, como a MPBI e a DCTN2, auxiliando na elucidação de processos em que a SEPT2 possa participar. O conjunto dos resultados sobre a estabilidade, os processos de agregação de SEPT2 e a identificação de novos parceiros protéicos de interação, obtidos nesse trabalho, contribuíram para o melhor entendimento da função da SEPT2 e de seu envolvimento em desordens neurodegerenativas. Septins are members of a conserved group of GTP-binding and filament-forming proteins. They are involved in a variety of cellular processes, such as microtubule regulation, vesicle trafficking, the formation of scaffolding platforms and actin dynamics. Human Septin 2 (SEPT2) has an N-terminal polybasic region responsible for lipid binding, a GTPase domain, and a C-terminal domain. SEPT2 is essential for cytokinesis and it is found in many tissues, mainly in the brain. Together with SEPT1 and SEPT4, it is accumulated in deposits known as neurofibrillary tangles in Alzheimers disease, which is evidence that SEPT2 may be involved in this process. In this study, the human SEPT2, and its domains, were cloned, expressed in E.coli and purified by affinity and size-exclusion chromatographies. The proteins form homodimers in vitro, suggesting that the GTPase domain is enough to promote the oligomerization. Thermal unfolding revealed the formation of aggregates under physiological conditions, which have the ability to bind a specific amyloid dye, Thioflavin-T, suggesting them to be an amyloidal fiber. Besides, in silico prediction programs, TANGO and WALTZ, corroborate that SEPT2 contain regions with high probability of aggregation and amyloidogenic formation, respectively. Moreover, we observed 20-50 nm thick filamentous structures by electron microscopy of negatively stained. Using Langmuir monolayers at the cell membrane lipid packing, SEPT2 and SEPT2NG bound to the phospholipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2). Results from in situ PM-IRRAS experiments indicated that the secondary structure of SEPT2 is preserved upon interacting with PtdIns(4,5)P2, but not when interacting with DPPC - which is not specific for SEPT2 - at the air/water interface suggesting an association with the plasma membrane and a role in septin regulation. Furthermore, we also identified protein partners of SEPT2, from both human leukocyte and brain fetal cDNA libraries, using the yeast two-hybrid system. SEPT2 was shown to interact with: septins 6 and 4; a serine-protease and a MAP inhibitory protein; an ubiquitin-conjugating enzyme; and proteins related to cellular division. Thus, taken together this study contributed for the knowledgment of the stability and the aggregation kinetic of the SEPT2, leading to a better understanding of this protein and their role in neurodegenerative disorders.

A atividade de cisteíno proteases (CP) tem sido relacionada a diferentes patologias, como no caso da leishmaniose, doença de Chagas de alguns tipos de câncer. Devido a homologia entre as cisteíno proteases presentes em altos níveis nesses sistemas celulares, foi investigada aqui a importância dessas enzimas para o desenvolvimento e estabelecimento dessas doenças a partir da atividade biológica in vitro de novos inibidores reversíveis de cisteíno proteases. De maneira geral, as substâncias apresentaram relevante atividade inibitória de cisteíno proteases expressas pelos diferentes sistemas celulares, com máximo de inibição de 42% para o Neq0554 em relação à atividade de CP expressas por Leishmania spp. e 76% em relação a atividade de CP expressas por células de câncer de pâncreas. Diferentes níveis de atividade biológica foram observados entre os sistemas celulares, porém todos apresentaram supressão em relação aos parâmetros citostáticos após a inibição da atividade de CP. Quando testados em Leishmania spp. o crescimento celular foi suprimido em pelo menos 67%, com máximo de inibição de 95% para o Neq0551 a 10 μM. Da mesma maneira, em células de câncer de pâncreas, alterações no ciclo celular e supressão dos processos de migração e formação de colônias foram os resultados mais evidentes, comretenção de 50% da capacidade de formação de colônias das células Mia-Paca2 pelo Neq0554 a 10 μM. Já em relação aos protozoários da capa Y de Trypanosoma cruzi os inibidores testados apresentaram interessante seletividade contra os parasitos, em relação à célula hospedeira LLC-MK2, além de promoverem a supressão de cerca de 80% do processo de invasão celular in vitro quando a célula hospedeira foi previamente tratada com 10 μM do inibidor Neq0662 por 2 h antes do processo de infecção. Por fim, a encapsulação do Neq0554 em apoferritina promoveu um incremento na atividade anticancerígena para células de câncer de pâncreas, com IC50 de 79 μM contra > 200 μM em relação às células de fibroblasto, aumentando sua seletividade. De maneira geral, os resultados corroboram a hipótese de a inibição de cisteíno proteases nos sistemas celulares é eficiente para promover efeitos citostáticos, podendo ser utilizada com controle e supressão do desenvolvimento das patologias. Além disso, a atividade de CP nas células de protozoários e câncer de pâncreas apresentou perfil semelhante de ação, no qual inibidores de CP não promoveram a morte em nível significativo das células, mas ressaltaram os efeitos citostáticos em relação ao crescimento celular. Cysteine proteases (CP) activity has been related to different pathologies, such as leishmaniasis, Chagas disease and some types of cancer. Due to the homology between cysteine proteases expressed by these cellular systems, it was investigated here the importance of these enzymes for the development and establishment of these diseases based on the in vitro biological activity of novel reversible cysteine protease inhibitors. In general, the inhibitor showed a significant inhibitory activity of cysteine proteases expressed by the different cellular systems, with a maximum inhibition of 42% for Neq0554 concerning the CP activity expressed by Leishmania spp. and 76% to CP activity expressed by pancreatic cancer cells. Different profiles of biological activity were observed between the cellular systems, but all substances had significant CP activity suppression, in cytostatic levels after the inhibition of CPA. When the inhibitors were tested against Leishmania spp., the cell growth was suppressed by at least 67%, with maximum inhibition of 95% for Neq0551 at 10 μM. Similarly in pancreatic cancer cells, changes in the cell cycle profile were the most evident results, as well as the suppression of migration and colony formation ability, with 50% retention of the colony development of Mia-Paca2 cells by Neq0554 at 10 μM. In contrast, to protozoa from Trypanosoma cruzi Y strain, the inhibitors tested showed an interesting selectivity against the parasites concerning the host cell LLC-MK2, also promoting the in vitro cell invasion suppression in about 80% when the host cell was pre-treated with Neq0662 10 μM for 2 h. Finally, the encapsulation of Neq0554 promoted an increase in its anticancer activity against pancreatic cancer cells, with IC50 of 79 μM alongside > 200 μM to fibroblast cells, besides increasing its selectivity. In general, the results corroborate the hypothesis that the inhibition of cysteine proteases in the cellular systems is efficient to promote cytostatic effects, being an interesting tool to be used as control and development suppression of some pathologies. Also, CP activity in protozoa cells and pancreatic cancer showed a similar profile of action, in which cysteine protease inhibitors did not promote death at a significant level for the cells, but emphasized cytostatic effects about cell growth.

Immunotoxins (ITs), which consist of antibodies conjugated to toxins, have been proposed as a treatment for cancer and chronic infections. To develop and improve the ITs, different toxins such as ricin, have been used, aiming for higher efficacy against target cells. The toxin pulchellin, isolated from the Abrus pulchellus plant, has similar structure and function as ricin. Here we have compared two plant toxins, recombinant A chains from ricin (RAC) and pulchellin (PAC) toxins, for their ability to kill HIV Env-expressing cells. Briefly, RAC and PAC were produced in E. coli, and chromatographically purified, then chemically conjugated to two different anti-HIV monoclonal antibodies (MAbs), anti-gp120 MAb 924 or anti-gp41 MAb 7B2. These conjugates were characterized biochemically by microcapillary electrophoresis and BCA assay and immunologically by a variety of ELISA tests. We performed a side-by-side comparison of their ability to bind, enter and kill HIV infected cells (H9/NL4-3) or Env-transfected 293T cells, as well as their non-specific toxicity on uninfected or non-transfected parental cells. Cell binding and internalization were studied by flow cytometry and confocal microscopy. Results showed that PAC can function within an effective IT. The ITs demonstrated specific binding against native antigens on persistently HIV-infected cells and recombinant antigens on Env-transfected cells. An irrelevant antibody conjugated to either RAC or PAC had no effect. PAC cytotoxicity appears somewhat less than RAC, the standard for comparison. This is the first report that PAC may have utility for the design and construction of therapeutic ITs, highlighting the potential role for specific cell targeting not only for AIDS also for cancer therapy. As toxinas imunológicas (TIs), que consistem em anticorpos conjugados com toxinas, foram propostas como tratamento para câncer e infecções crônicas. Para desenvolver e melhorar as TI, diferentes toxinas, como a ricina, foram usadas, visando uma maior eficácia contra células alvo. A toxina pulchellina, isolada da planta de Abrus Pulchellus, tem estrutura e função semelhantes à da ricina. Aqui, comparamos duas toxinas de plantas, cadeias A recombinantes de toxinas de ricina (RAC) e pulchellina (PAC), por sua capacidade de matar células que expressam HIV. Resumidamente, RAC e PAC foram produzidos em E. coli e purificados por cromatografia, depois conjugados quimicamente com dois anticorpos monoclonais anti corpo-HIV diferentes (MAcs), MAc 924 anti-gp120 ou MAc 7B2 anti-gp41. Estes conjugados foram caracterizados bioquimicamente por eletroforese microcapilar e teste BCA e imunologicamente por uma variedade de testes ELISA. Realizamos uma comparação lado-a-lado de sua capacidade de ligar, entrar e matar células infectadas pelo HIV (H9 / NL4-3) ou células 293T transfectadas com Env, bem como a sua toxicidade não específica em parentes não infectados ou não transfectados Células. A ligação celular e a internalização foram estudadas por citometria de fluxo e microscopia confocal. Os resultados mostraram que PAC pode funcionar dentro de uma TI efetiva. As TI demonstraram ligação específica contra antígenos nativos em células persistentemente infectadas pelo HIV e antígenos recombinantes em células transfectadas com Env. Um anticorpo irrelevante conjugado com RAC ou PAC não teve efeito. A citotoxicidade de PAC aparece um pouco menor que o RAC, o padrão de comparação. Este é o primeiro relatório que o PAC pode ter utilidade para o projeto e a construção de TI terapêuticas, destacando o papel potencial para o direcionamento celular específico, não apenas para a AIDS, também para a terapia do câncer.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) In this work, we describe a semisynthetic derivative of [6]-gingerol called SSi6, which induces cytotoxic effects on the MDA-MB-231 breast tumor, showing a greater selectivity for these cells when compared to the non-tumor MCF-10A , In addition, the substance was determined to induce autophagy and apoptosis in tumor cells, with less pronounced effects on non-tumor cells. The coexistence of both events (autophagy and apoptosis) was demonstrated by flow cytometry, which evidenced an increase in the percentage of apoptotic cells after 24 hours of treatment, these results were also confirmed by the analysis of the gene and protein expression of caspase-3 using Real-time PCR and western blotting respectively. Induction of autophagy in SSi6-treated cells has been demonstrated through acid vesicle organelle (AVOs) detection assays and the expression of genes encoding the LC3-I and II microtubule-associated proteins to quantify the abundance of autophagosomes in MDA-MB-231 cells. Thus, these results indicate that SSi6 has the potential to induce autophagy and apoptosis, as well as antitumor and antimetastatic properties in MDA-MB-231 breast tumor cells. Neste trabalho, descrevemos um derivado semissintético do [6]-gingerol chamado de SSi6, que induz efeitos citotóxicos sobre a linhagem tumoral de mama MDA-MB-231, mostrando uma maior seletividade para estas células, quando comparado à linhagem não tumoral MCF-10A, além disso, foi determinado que a substância provoca a indução de autofagia e apoptose nas células tumorais, com efeitos menos pronunciados nas células não tumorais. A coexistência de ambos eventos (autofagia e apoptose) foi demonstrada através de citometria de fluxo, que evidenciou o aumento da porcentagem de células apoptóticas após 24 horas de tratamento, estes resultados também foram confirmados pela análise da expressão gênica e proteica da caspase-3 utilizando PCR em tempo real e western blotting respectivamente. A indução da autofagia nas células tratadas com SSi6 foi comprovada através dos ensaios de detecção das organelas vesiculares ácidas (AVOs) e a expressão dos genes que codificam para as proteínas associadas a microtúbulos LC3-I e II permitindo quantificar a abundância de autofagossomos nas células MDA-MB-231. Desta forma, esses resultados indicam que o SSi6 tem potencial para induzir autofagia e apoptose, além de possuir propriedades antitumorais e antimetastásicas nas células tumorais de mama MDA-MB-231.

A doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativa e a principal causa de demência em idosos. Os mecanismos fisiopatológicos mais envolvidos na DA são: o acúmulo do peptídeo beta amiloide (A?) em agregados extracelulares, e a formação dos emaranhados neurofibrilares (ENF). A Proteína Precursora do Amiloide (APP) é clivada pelas secretases alfa (ADAM10), beta (BACE1) e y (Presenilina 1 [PSEN1]). As plaquetas contêm 95% da APP circulante e possuem toda a maquinaria necessária para estudar perifericamente a APP e suas secretases. A pesquisa de biomarcadores na DA tem como objetivo identificar, em vida, os indicadores do processo patogênico em fluídos corporais e/ou por métodos de imagem cerebral. O objetivo do presente estudo foi investigar proteínas envolvidas no metabolismo da APP em plaquetas de pacientes com DA e o potencial de modificação destas vias pela ação do tratamento com cloridrato de donepezila. Para tanto foram analisadas amostras de 23 pacientes com DA leve ou moderada, avaliados antes e depois de 6 meses de tratamento e 38 indivíduos idosos cognitivamente saudáveis (controles). As variáveis de desfecho estudadas foram: (1) expressão protéica de ADAM10, BACE1 e PSEN1; (2) expressão protéica dos metabólitos secretados da APP de 110 e 130kDa, possibilitando o cálculo da razão de APP (rAPP); e (3) atividade enzimática das APP-secretases ADAM10 e BACE1. Foram utilizados os métodos de western blotting e o fluorimétrico. Encontramos, nos pacientes com DA pré-tratamento, uma diminuição da rAPP em relação aos controles; porém, não identificamos diferenças após seis meses de tratamento. Os níveis de ADAM10 mostraram-se menores em pacientes com DA na avaliação basal quando comparados aos controles, mas também sem modificação com o tratamento, o tratamento mostrou-se associado a uma redução da expressão de BACE1 em pacientes com DA, embora não tenhamos encontrado diferenças entre pacientes e controles na avaliação basal. A expressão de PSEN1 mostrou-se menor nos pacientes com DA pré-tratamento quando comparada aos controles, sem contudo haver alteração em resposta ao tratamento. Quanto à atividade enzimática de ADAM10 e BACE1, não observamos diferenças nos valores pré e pós-tratamento. Nossos achados reforçam a utilidade da utilização de plaquetas como matriz biológica para o estudo do metabolismo da APP em tecidos periféricos e para a investigação de efeitos modificadores da patogenia da DA a partir do tratamento com drogas antidemência Alzheimer\'s disease (AD) is a neurodegenerative disease and the major cause of dementia in the elderly. The main mechanisms in AD are: extracellular aggregates of beta amyloid peptide (Abeta) and neurofibrillary tangles formation (NFT). Amyloid Precursor Protein (APP) is cleaved by the secretases alfa (ADAM10), beta (BACE1) and ? (Presenilin 1 [PSEN1]). Platelets containing 95% of the circulating APP and possess all the machinery necessary to study peripherically APP and its secretases. The search for biomarkers in AD aims to identify, in life, the pathogenic process indicators in body fluids and/or brain image methods. The aim of this study was to investigate proteins involved in APP metabolism in platelets of AD patients, and the potential modification of these pathways by treatment with Donepezil hydrochloride. Therefore, 23 patients with mild to moderate AD evaluated before and after 6 months treatment and 38 healthy elderly subjects (controls) were analyzed. Outcome variables were: (1) ADAM10, BACE1 and PSEN1 expression; (2) APP secreted metabolites expression (110 and 130kDa), allowing the APP ratio (rAPP) estimate; (3) APP-secretase ADAM10 and BACE1 enzymatic activity. Western blotting and fluorimetric methods were used. We found in AD patients pre-treatment, a decrease of rAPP compared to controls; however, we did not identify differences of this parameter after six months of treatment. The ADAM10 levels were lower in AD patients at baseline when compared to controls, however no differences were observed after treatment. Treatment was associated with a reduction of BACE1 expression in AD patients, although we have not found differences between patients and controls at baseline. PSEN1 expression was lower in pre-treatment AD patients compared to controls. No differences were observed after treatment. Concerning to BACE1 and ADAM10 enzymatic activity, we did not observe differences in pre and post-treatment. Our findings strengthen the use of platelets as a biological matrix for the APP metabolism as well as the modifying effects on AD pathogenicity of antidementia drugs

Câncer é a denominação para um grupo de doenças devastadoras caracterizadas pelo crescimento e multiplicação descontrolados de células anormais que são capazes de invadir estruturas próximas e se espalhar por diversas regiões do organismo.Trata-se de um grande problema de saúde pública mundial, fazendo milhares de novas vítimas a cada ano. De acordo com o Instituto Nacional do Câncer (INCA), são estimados cerca de 580 mil casos novos da doença no Brasil para 2014. A presente tese de doutorado teve como foco principal a identificação e o desenvolvimento de novas moléculas com atividade anticâncer, através de triagens biológicas de compostos de origem natural e sintética, e do estudo das relações entre a estrutura e atividade (SAR). Triagens in vitro de derivados sintéticos do ácido gálico, ácido protocatecuico e guanidínicos, além de uma variedade de produtos naturais, possibilitaram a identificação de agentes inibidores da migração e proliferação de células tumorais metastáticas. Uma série de derivados sintéticos indólicos e espirocicloexadienonas, com potente efeito inibitório da migração celular, teve caracterizada a sua ação frente à proteína tubulina, alvo molecular de compostos importantes como o taxol, a vimblastina e a colchicina. Ensaios de imunofluorescência revelaram a ação dos compostos associada a alterações do citoesqueleto celular. Também foram realizados o planejamento e a síntese de três cadeias peptídicas por meio da metodologia de síntese peptídica em fase sólida. Os resultados da avaliação biológica dos peptídeos indicaram o efeito de inibição na migração e proliferação de células tumorais de mama. Finalmente, estudos de metabolômica de duas linhagens tumorais de mama foram conduzidos através de análises de RMN do material celular cultivado. Cancer is a group of devastating diseases characterized by the abnormal growth of defective cells which invade adjacent tissues and eventually disseminate to several locations of the body. It is a major public health problem, affecting thousands of people each year. According to the brazilian National Institute of Cancer (INCA), approximately 580,000 new cases of cancer are predicted for the year of 2014 in Brazil. The main goal of this PhD thesis was the identification and development of new molecules possessing anticancer activity, through biological screenings of compounds from natural and synthetic sources, as well as the investigation of structure-activity relationships (SAR). In vitro screening of synthetic derivatives of gallic acid, protocatechuic acid and guanidines, along with a diverse set of natural products, allowed the identification of inhibitors of cellular migration and metastatic cell proliferation. A series of synthetic indolic derivatives and cyclohexanediones, having potent inhibitory activity in cellular migration, was characterized upon tubulin, an important macromolecular target for compounds such as taxol, vinblastine and colchicine. Immunofluorescence assays revealed that the compounds act by altering the cellular cytoskeleton. The design and synthesis of three polypeptides were also performed through solid phase synthesis. The biological evaluation of the peptides demonstrated their inhibition effects on the migration and proliferation of breast cancer cells. Finally, metabolomic studies of two strains of breast cancer cells were conducted by NMR analyses of cellular cultures.

Infecções causadas por tripanossomatídeos causam milhares de mortes anualmente, além de levarem a redução da capacidade produtiva, com elevada morbidade na população acometida. A eficácia terapêutica é limitada na maioria dos casos, sendo o benzonidazol o único fármaco aprovado para uso do tratamento do Trypanosoma cruzi, sendo ativo somente na fase aguda da Doença de Chagas, com grande efeitos colaterais. No caso das leishmanioses, as substâncias de tratamento existentes causam toxicidade renal e cardíaca, além de induzirem a resistência e apresentarem eficácia insuficiente. Observando todo o contexto torna-se necessário a busca por novas substâncias que sejam mais eficazes e menos tóxicas. Assim, o trabalho representa uma contribuição para a busca de novas moléculas bioativas para o tratamento da doença de Chagas e leishmaniose a partir da padronização e realização de ensaios celulares usando a forma epimastigota da cepa Y do T. cruzi e promastigota para Leishmania chagasi e L. amazonensis. A padronização do método colorimétrico de MTT foi realizada a partir da comparação com o método tradicional de contagem por microscopia usando câmara de Neubauer, seguido do estudo de viabilidade por citometria de fluxo, como método confirmatório e, finalmente a padronização do ensaio de ciclo celular usando os fármacos de referência benzonidazol (T. cruzi) e anfotericina B (Leishmania spp.). Os compostos testados neste estudo são proveniente de classes distintas de inibidores de alvos macromoleculares (cisteíno proteases, DHODH, GAPDH, quinases) e foram planejados e/ou selecionados pelo Grupo de Química Medicinal (NEQUIMED). Dentre todas as substâncias, inibidores de quinases apresentaram maior potencial para estudos subsequentes, sendo o T. cruzi o parasito mais sensível, onde um grande número de substâncias apresentou atividade nos estudos de triagem. Para uma delas (Neq0474) foi realizado o ensaio de dose-resposta, com EC50 = 53 &micromol/L. L. chagasi apresentou a maior resistência dentre todos os parasitos estudados neste trabalho, enquanto que L. amazonensis foi sensível para Neq0438. Algumas substâncias estudadas apresentaram potencial para estudos mais aprofundados visando identificar novas alternativas terapêuticas para estas doenças parasitárias. Infections caused by trypanosomatides lead to thousands of deaths annually, besides the reduction of the quality of life and working capability, with high morbidity to the patients. The therapy efficacy is limited in most cases, being benznidazole the only approved drug in Brazil, which works only in the acute phase of the Chagas Disease with severe collateral effects. For leishmaniasis, the drugs cause renal and cardiac toxicity and trigger resistance. In this context, novel efficacious and secure substantes are necessary to improve the current therapeutic strategies, which was the goal of this project by means of cell-based assays. The first step was the standardization of the MTT colorimetric assay for the epimastigote form of the Y strain of Trypanosoma cruzi and promastigote form of Leishmania chagasi and Leishmania amazonensis. This was achieved by comparing the results with the standard counting using the Neubauer chamber. The use flow cytometry for the determination of cell viability and the perturbation of the cell cycle were also standardized using the reference drugs benznidazole (T. cruzi) and amphotericin B (Leishmania spp.). New compounds tested in this project were designed or selected based on different macromolecular targets (cysteine proteases, DHODH, GAPDH, kinases) by the Medicinal Chemistry Group (NEQUIMED). Among them, many kinase inhibitors promoted the most dramatic results for T. cruzi, reducing the cell viability of this parasite. One of them (Neq0474) was subjected for a follow-up dose-response assay, with EC50 = 53 &micromol/L. L. chagasi was the most resistant parasite in this work, whereas L. amazonensis was sensitive to Neq0438. Some of these new compounds are of interest for more in-depth studies to these parasitic diseases.

Centrinas são proteínas componentes essenciais nos centro organizadores de microtubulos em diversos organismos. Pertencem à família das proteínas EF-Hand ligantes de cálcio e podem ser divididas em duas subfamílias: uma definida pela centrina da alga Chlamydomonas reinhardtii CrCenp, associada a funções contráteis, e a outra pela centrina da levedura Saccharomices cerevisiae ScCdc31p, relacionada a duplicação de centros mitóticos. Curiosamente o fungo Blastocladiella emersonii possui duas formas de centrinas em seu genoma : BeCen1 mais parecida com a CrCenp, e BeCen3 com a ScCdc31p, enquanto todos os outros fungos já descritos possuem apenas uma forma, pertencente ao grupo ScCdc31p. Diante desse fato curioso, descrito em 2005, estudos estruturais e termodinâmicos comparativos entre as proteínas recombinantes BeCen1 e BeCen3, foram desenvolvidos para identificar e caracterizar diferenças relevantes, que pudessem justificar a presença dessas duas proteínas no fungo Blatocladiella emersonii. Ambas as centrinas foram expressas em E. coli e purificadas por cromatografia, resultando em um rendimento de aproximadamente 5mg/l. Analises estruturais foram realizadas utilizando técnicas de dicroísmo circular (CD) , fluorescência, espalhamento de luz (DLS e RALS), microscopias de força atômica (AFM) e eletrônica de transmissão (MET). Por calorimetria de titulação isotérmica (ITC) parâmetros termodinâmicos foram obtidos para BeCen1 e BeCen3 em relação a ligação de cálcio. Ambas apresentaram conteúdo predominante de hélices alfa e diferenças físico-químicas e estruturais marcantes. BeCen1, após desnaturação a 90ºC e deixada a temperatura de 4°C por 24 horas horas, mostrou um espectro de CD compatível com um processo de reenovelamento; a TM foi de 42°C e aumentou cerca de 4°C na forma holo; os espectros de CD são modificados na presença de cálcio, mostrando uma forma característica de movimentação de hélices das proteínas ligantes de cálcio; pelos dados obtidos por ITC liga cálcio em três sítios EF-Hand por uma reação endotérmica; na presença de magnésio apresentou mudanças conformacionais, compatíveis com a ligação deste nos sítios de cálcio; a partir de 40°C é observado um processo de agregação chegando a formação de filamentos, que foram visualizados por AFM e MET. BeCen3 após ser desnaturada e colocada nas mesmas condições de BeCen1, permanece desnaturada; A TM é de 49°C e aumentou em aproximadamente 5°C na forma holo; os espectros de CD, na presença de cálcio, apresentam aspectos característicos de movimentação de -hélices das proteínas ligantes de cálcio; liga cálcio em apenas dois sítios EF-Hand por uma reação exotérmica, sofre mudanças conformacionais na presença de magnésio e a partir de 30°C já sofre um processo de agregação, formando filamentos. Neste trabalho foi estabelecido o primeiro protocolo para a expressão e purificação das centrinas de B. emersonii, além dos estudos de caracterização estrutural e termodinâmica destas proteínas. O estudo também foi pioneiro quanto a obtenção de imagens no processo de formação de filamentos destas centrinas na ausência de cálcio. As centrinas de B. emersonii apresentam diferenças importantes nas respostas em função da presença de cálcio e também do magnésio. Os dados obtidos são fortes indicativos que estas centrinas têm mecanismos de ação diferentes dentro do fungo B. emersonii. Centrin proteins are essential component of the microtubule organizing centers in a large range of organisms. They belong to the EF-Hand calcium binding proteins family e can be divided in two subfamilies: one defined by the green algae Chlamydomonas reinhardtii CrCenp, related to contractile functions and the other centrin of the yeast Saccharomices cerevisiae ScCdc31p, related to duplication of centrossome mitotic centers. Interesantly, Blastocladiella emersonii fungus posses two centrin forms in it genome: BeCen1 closely related to CrCenp and BeCen3 closely related to ScCdc31p. All other known fungus have only one form of centrin: ScCdc31p. With this curious finding, described in 2005, compared structural and thermodynamics studies between recombinant proteins BeCen1 and BeCen3 were performed, in attempt to identify relevant differences that could explain the presence of two forms of centrins in this fungus. Both centrins were expressed in E. coli and purified by chromatography resulting in 5mg/l protein yield. Structural analyses were performed with circular dichroism (CD), fluorescence, light scattering (DLS AND RALS), atomic force microscopy (AFM) and transmission electronic microscopy (TEM). Using isothermal titration calorimetry (ITC) thermodynamics parameters about the calcium binding were defined. Both showed alpha helix predominant content and structural physical-chemistry differences. After denaturation at 90°C and cooled overnight at 4°C, BeCen1 showed a CD spectrum consistent to a renaturation process; the calculated TM was 42°C and raised 4°C in the holo state; CD spectra were modified under calcium presence showing characteristics changes of calcium binding proteins; ITC data exhibited tree calcium binding motifs through an endothermic reaction and the presence of magnesium also showed conformational changes; From 40°C a aggregation process leading to filament formation was observed and visualized with AFM and TEM. After denaturation at 90°C and cooled overnight at 4°C, BeCen3 remained denaturated; Calculated TM was 49°C and raised 5°C in the holo state; CD spectra were modified under calcium presence showing characteristics changes of calcium binding proteins; ITC data exhibited only two calcium binding motifs through an exothermic reaction and the presence of magnesium also showed conformational changes; From 30°C BeCen3 already suffered a aggregation process forming filaments. In this study it was established the first expression and purification protocol for B. emersonii centrins, besides the structural and thermodynamic characterization of these proteins. This is the first study containing filaments images of the centrins of B. emersonii. These centrins showed important response differences in calcium and magnesium binding. All the obtained data are strong indications that the two centrins have distinct functions in the fungus.