Identificação de alterações bioquímicas em células epiteliais bronquiais humanas normais expostas a fumarato

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Oliveira, Joseana de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cell Transformation; Epigenética; Epigenetics; Fumarate; Fumarato; Metabolism; Metabolismo; Oncometabolite; Oncometabólito; Transformação Celular
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9143/tde-25062021-153409/

A reprogramação metabólica de células do câncer é apontada como uma característica essencial para o desenvolvimento da doença (cancer hallmark). Estudos mostram que mutações na enzima fumarato hidratase levam ao aumento da concentração intra e extracelular de fumarato, o que ocorre paralelamente à indução da transformação maligna. Neste trabalho, a fim de entender se o excesso de fumarato extracelular pode propiciar a transformação de células normais, foram quantificados alguns endpoints relacionados aos efeitos do fumarato e à transformação maligna, além de alterações metabólicas em células imortalizadas de epitélio brônquico humano normal (BEAS-2B) expostas ao fumarato. Uma vez que fumarato nas concentrações de 0,1 a 10 mM ao longo de 144 h não foi citotóxico, foram selecionadas as concentrações de 1 mM, 5 mM e 10 mM para as incubações. Fumarato induziu a formação de colônias em soft-agar após o período de sete dias (168 h) de exposição, o que indica a indução de transformação celular. Fumarato é um oncometabólito que inibe enzimas que dependem de α-cetoglutarato como co-substrato, dentre as quais as enzimas ten eleven translocation (TET) que catalisam a formação de 5-hidroximetilcitosina (5-hmC) a partir de 5-metilcitosina (5-mC), o primeiro passo da sequência de reações que levam à desmetilação do DNA. Os níveis totais de 5-hmC estavam diminuídos no DNA das células expostas. Colônias retiradas do soft-agar (controle, 1, 5 e 10 mM de fumarato) foram cultivadas e, após 90 dias em cultura, as células foram submetidas ao ensaio de invasão e migração em câmara de Boyden (transwell), tendo sido observada maior capacidade de migração/invasão das células anteriormente expostas ao fumarato. Foi observada indução de estresse redox nas células expostas ao fumarato. A partir da quantificação de metabólitos intracelulares por HPLC-ESI-MS/MS e HPLC-ESI-Q-TOF, verificamos que as células BEAS-2B absorveram o fumarato adicionado ao meio de cultura, o qual foi convertido intracelularmente a malato, aspartato, argininosuccinato, citrato, succinato e glutamato. O oncometabólito 2-L-hidroxiglutarato foi detectado em níveis aumentados nas células expostas a fumarato, assim como adenosina, enquanto que NAD+ e NADP+ apareceram diminuídos. As alterações metabólicas na presença de fumarato contribuíram para a manutenção do balanço energético das células, ou mesmo para um saldo positivo de energia. A exposição das células a [13C4]fumarato permitiu a análise do fluxo inicial do fumarato absorvido pelas células. A partir dessa análise verificamos que o fumarato absorvido entra no ciclo de Krebs, gerando malato, que é em grande parte desviado para reações externas ao ciclo, como a geração de aspartato e argininosuccinato. Citrato proveniente das reações de [13C4]fumarato no ciclo de Krebs foi detectado em níveis inferiores aos endógenos. O uso de [13C4]fumarato permitiu a visualização da geração de [13C4]succinato, que tem como possível fonte a atividade reversa da succinato desidrogenase. Verificamos também a geração de [13C3]glutamato. Supõe-se que as alterações metabólicas induzidas pelo fumarato absorvido pelas células BEAS-2B contribuam para a modulação da expressão de genes e da atividade de proteínas que favorecem o processo tumorigênico.