Estudos biofísicos moleculares e celulares na presença do composto anticâncer (Piperlongumina) utilizando microscopia de força atômica e técnicas espectroscópicas
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Data
2021-12-16
Orientador
Cornélio, Marinônio Lopes 
Kiang, Ching-Hwa
Coorientador
Pós-graduação
Biofísica Molecular - IBILCE
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Compostos naturais apresentam grande potencial na pesquisa anticâncer, pela inibição do crescimento do tumor, pelas propriedades anti-metastáticas e anti-inflamatórias. A piperlongumina (PL) é um dos compostos naturais que tem se destacado. PL apresenta informações físico-químicas propícias que sugerem a possibilidade de ser carreada até seu alvo, através do plasma sanguíneo pela proteína HSA (albumina do soro humano). No presente estudo, investigamos as influências biofísicas deste composto em dois níveis: molecular e celular. Nas análises de biofísica molecular, monitoramos a supressão do espectro de emissão de fluorescência do peptídeo Ac2−26 da proteína Anexina A1, a qual atua como um mediador endógeno anti-inflamatório, durante titulações com PL. Entender como os componentes envolvidas em processos inflamatórios atuam e se interagem, a fim de potencializar seus efeitos, é importante dado que a inflamação crônica contribui para um microambiente suscetível à tumorigênese, favorecendo o desenvolvimento e progressão do câncer. Nesta parte do trabalho foram obtidas informações energéticas, as quais indicaram a interação espontânea entre o peptídeo Ac2−26 e PL, a qual é dirigida por forças não-específicas. Tal informação motivou a colaboração para investigar os efeitos na proliferação e migração celular (células HUVEC e HEp-2) e na expressão gênica de mediadores inflamatórios. Nas análises de biofísica celular, utilizando espectroscopia de força de célula única baseada em Microscopia de Força Atômica (AFM), caracterizamos as propriedades de células HeLa em tratamento com PL. Estudos anteriores mostraram efeitos anticâncer nas células HeLa por PL. No entanto não se sabe dos efeitos mecânicos deste sistema (PL-HeLa). Utilizamos AFM e obtivemos as curvas força-distância que mostraram padrões graduais. Analisamos a força do passo (SF) e observamos que as células tratadas com PL apresentam um valor maior de SF em comparação com as células controle. Este aumento de SF também foi observado em experimentos realizados em substratos com rigidez crescente. Portanto, os efeitos de PL nas propriedades mecânicas das células HeLa podem ser refletidos no parâmetro mensurável SF. Tais fatores mecânicos podem estar relacionados à tensão e flexibilidade da membrana. A compreensão da influência de fármacos nas propriedades mecânicas das células pode ajudar no rastreamento de drogas terapêuticas eficazes contra o câncer.
Resumo (inglês)
Natural compounds have great potential in anticancer research by inhibiting tumor growth, anti-metastatic and anti-inflammatory properties. Piperlongumine (PL) is one of the natural compounds that has attracted attention. PL presents favorable physicochemical information that suggests the possibility of being carried to its target through the blood plasma by the HSA protein (human serum albumin). In the present study, we investigate the biophysical influences of this compound at molecular and cellular levels. In molecular biophysical analyses, we monitored the suppression of the fluorescence emission spectrum of the Ac2-26 peptide of the Annexin A1 protein, which acts as an endogenous anti-inflammatory mediator, during titrations with PL. Understanding how the components involved in inflammatory processes act and interact in order to potentiate their effects is important since chronic inflammation contributes to a microenvironment susceptible to tumorigenesis, favoring the development and progression of cancer. In this part of the work, energetic information was obtained, indicating the spontaneous interaction between the peptide Ac2-26 and PL, driven by non-specific forces. This information motivated the collaboration to investigate the effects on cell proliferation, migration (HUVEC and HEp-2 cells), and gene expression of inflammatory mediators. In cellular biophysics analyzes using single-cell force spectroscopy based on Atomic Force Microscopy (AFM), we characterized the properties of HeLa cells under PL treatment. The anti-cancer effects on HeLa cells by PL have been previously described. Notwithstanding, there is no knowledge about the mechanical properties of this system (PL-HeLa). We used AFM and obtained the force-distance curves that showed gradual patterns. We analyzed the step force (SF) and observed that cells treated with PL had higher SF values compared to control cells. This increase in SF was also observed in experiments performed on substrates with increasing stiffness. Therefore, the effects of PL on the mechanical properties of HeLa cells can be reflected in the measurable parameter SF. Such mechanical factors may be related to the tension and flexibility of the membrane. Understanding the influence of drugs on the mechanical properties of cells can help in screening effective cancer therapeutics drugs.
Descrição
Palavras-chave
Microscopia de força atômica, Células HeLa, Piperlongumina, Espectroscopia de força, Espectroscopia de fluorescência, Força de passo, AFM, Piplartina, Anexina A1 (Ac2-26), Atomic force microscopy, HeLa cells, Piperlongumine, Force spectroscopy, Fluorescence spectroscopy, Tether force, Step force, Piplartine, Annexin A1 (Ac2-26)
Idioma
Português