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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-5755-570X
Document type: Tese
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2025-02-28
Title: Pollonein-LAAO: uma nova L-aminoácido oxidase isolada de Bothrops moojeni induz estresse oxidativo em células tumorais de próstata e células endoteliais interferindo na progressão tumoral in vitro
Alternate title (s): Pollonein-LAAO: a new L-amino acid oxidase from Bothrops moojeni induces oxidative stress in prostate cancer cells and endothelial cells interfering in tumor progression in vitro
Author: Polloni, Lorena
First Advisor: Ávila, Veridiana de Melo Rodrigues
First coorientator: Costa, Tássia Rafaella
Second coorientator: Lopes, Daiana Silva
First member of the Committee: Soares, Andreimar Martins
Second member of the Committee: Zuliani, Juliana Pavan
Third member of the Committee: Rodrigues, Renata Santos
Fourth member of the Committee: Goulart, Vivian Alonso
Summary: As células cancerosas produzem níveis anormais de espécies reativas de oxigênio (EROs) que contribuem para sua progressão. Devido à importância das EROs no surgimento do fenótipo maligno, tem sido amplamente estudado que o aumento dos níveis intracelulares de EROs acima do limiar citotóxico pode desencadear a morte das células cancerosas. Neste contexto, foi levantado a hipótese de que a alteração na concentração de EROs intracelular em células de câncer de próstata (PC-3) e células endoteliais (HUVECs) poderia prejudicar etapas cruciais da progressão tumoral in vitro. Deste modo, o objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos do estresse oxidativo induzido por uma nova L-aminoácido oxidase obtida da peçonha de Bothrops moojeni (Pollonein-LAAO) na proliferação e invasão de células PC-3 e na angiogênese tumoral utilizando HUVECs como modelo. A Pollonein-LAAO foi citotóxica para as células PC-3 tanto em ensaios bidimensionais (IC50 = 2,4 µg/mL) quanto em tridimensionais (esferoide tumoral) in vitro. Além disso, a Pollonein-LAAO aumentou a produção de EROs intracelular que culminou na morte celular por apoptose pelas vias intrínseca e extrínseca que está relacionada com a regulação positiva da expressão dos genes TP53, BAX, BAD, TNFRSF10B e CASP8. Foi observado que a Pollonein-LAAO teve capacidade de reduzir o potencial de membrana mitocondrial e alterar a progressão do ciclo celular, causando aprisionamento das células na fase G0/G1, devido à regulação positiva de CDKN1A e regulação negativa da expressão de CDK2 e E2F. Curiosamente, a Pollonein-LAAO inibiu a migração, invasão e adesão de células PC-3. Esses resultados podem estar relacionados com a capacidade da Pollonein-LAAO de regular negativamente genes que participam de etapas essenciais do processo de invasão celular (SNAI1, VIM, MMP2, ITGA2, ITGAV e ITGB3). Também foi observado que a Pollonein-LAAO aumentou os níveis intracelulares de EROs de HUVECs, que culminaram na redução da formação do tubo capilar endotelial no modelo de matrigel e na inibição de etapas críticas da angiogênese, como migração, invasão e adesão. Além disso, Pollonein-LAAO exibiu propriedades anti-angiogênicas significativas em modelo de co-cultura tridmensional. Esses resultados podem estar associados a capacidade da Pollonein-LAAO de modular negativamente a expressão de genes que participam de diferentes etapas da angiogênese tumoral (VEGFA, ANGPT-2, MMP-2 e MMP-9). Interessantemente, Pollonein-LAAO diminuiu a expressão da proteína VEGF e α2β1 e reduziu a formação da fibra de estresse de actina. Vale ressaltar que os efeitos demonstrados da Pollonein-LAAO em células PC-3 e HUVECs foram abolidos na presença de catalase. Portanto, esses resultados demonstram que o estresse oxidativo desempenha um papel intrigante no mecanismo subjacente à progressão tumoral, uma vez que a Pollonein-LAAO afetou a sobrevivência, invasão e angiogênese tumoral. Além de ressaltar a aplicação da Pollonein-LAAO como uma ferramenta biotecnológica no estudo da biologia tumoral no intuito de auxiliar o desenvolvimento de estratégias terapêuticas mais eficazes contra o câncer.
Abstract: Cancer cells produce abnormal levels of reactive oxygen species (ROS) that contribute to their progression. Due to the importance of ROS in promoting malignant phenotype, it has been widely accepted that augmenting intracellular ROS levels above threshold can trigger cancer cell death. In this framework, we hypothesized that the change in ROS concentration of prostate cancer cells (PC-3) and endothelial cells (HUVECs) could impair critical steps of turmor progression in vitro. Therefore, the purpose of this study was to evaluate the use of a new L-amino acid oxidase obtained from Bothrops moojeni venom (Pollonein-LAAO) as a ROS-based anti-tumorigenic and anti-angiogenic agent. Our results demonstrated that Pollonein-LAAO was cytotoxic to PC-3 cells in two-dimensional (IC50=2.4 µg/mL) and three-dimensional (tumor spheroid) in vitro assays. Pollonein-LAAO was able to increase the intracellular ROS generation that culminates in cell death from apoptosis by both intrinsic and extrinsic pathways due to the up-regulation of TP53, BAX, BAD, TNFRSF10B and CASP8. Additionally, Pollonein-LAAO reduced mitochondrial membrane potential and impaired cell cycle progression by causing G0/G1 phase to delay, due to the up-regulation of CDKN1A and the down-regulation of the expression of CDK2 and E2F. Interestingly, Pollonein-LAAO inhibited PC-3 cell migration, invasion and adhesion in collagen IV and fibronectin. Those results may be explained by the ability of Pollonein-LAAO to down-regulate genes that participate in critical steps of the cellular invasion process (SNAI1, VIM, MMP2, ITGA2, ITGAV and ITGB3). We also observed that Pollonein-LAAO increased intracellular ROS levels, which culminate in reduction of endothelial capillary-tube formation in matrigel model and inhibition of critical angiogenesis steps such as migration, invasion and adhesion. Moreover, Pollonein-LAAO exhibited significant anti-angiogenic properties in 3D co-culture models. Those results may be explained to Pollonein-LAAO negatively modulates expression of genes that participate in critical steps of tumor angiogenesis (VEGFA, ANGPT-2, MMP-2 and MMP-9). Interestingly, Pollonein-LAAO decreased VEGF and α2β1 protein expression and reduced formation of actin fiber stress. Furthermore, the Pollonein-LAAO effects in PC-3 and HUVECs were abolished in the presence of catalase. Altogether, these results demonstrate that oxidative stress plays an intriguing role in the mechanism underlying tumor survival and invasion and tumor angiogenesis, since Pollonein-LAAO affected several malignant phenotypes. In this context, Pollonein-LAAO is an intriguing ROS-based agent that can be used as a biotechnological tool to enhance the current understanding of cancer treatment strategies.
Keywords: AlphaVbeta3
Apoptosis
G0/G1 arrest
p53
ROS
tumor spheroid
Alpha2beta1
MMP
VEGF
3D co-culture
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR
Subject: Bioquímica
Próstata - Câncer
Tumores - Crescimento
Células cancerosas
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Genética e Bioquímica
Quote: POLLONI, Lorena. Pollonein-LAAO: uma nova L-aminoácido oxidase isolada de Bothrops moojeni induz estresse oxidativo em células tumorais de próstata e células endoteliais interferindo na progressão tumoral in vitro. 2023. 122 f. Tese (Doutorado em Genética e Bioquímica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.7006
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.7006
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37384
Date of defense: 24-Jan-2023
Appears in Collections:TESE - Genética e Bioquímica

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