Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Disciplina: | quimica; biologia |
| Título: | Oxido, nítrico sintasa mitocondrial, regulación del ciclo celular y tumorigénesis |
| Autor: | Galli, Soledad |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Publicación en la Web: | 2023-05-09 |
| Fecha de defensa: | 2005 |
| Fecha en portada: | 2005 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor en Ciencias Químicas |
| Director: | Poderoso, Juan José |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3895_Galli |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3895_Galli.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3895_Galli |
| Ubicación: | Dep.QUI 003895 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Galli, Soledad. (2005). Oxido, nítrico sintasa mitocondrial, regulación del ciclo celular y tumorigénesis. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3895_Galli |
Resumen:
La expresión y actividad diferencial de la mtNOS en el compartimiento mitocondrial es seguida por variaciones significativas de la concentración de NO en la matriz, en el estado estacionario. La utilización mitocondrial del NO termina en la producción de anión superóxido y H2O2, éste último con capacidad para difundir libremente hacia el citosol, en donde participa en la modulación de la proliferación celular y la apoptosis y en la transformación celular y el cáncer. Sobre estas bases, analizamos la modulación de la mtNOS en el marco del estado redox celular en los tumores murinos M3, MM3 y P07, y sus respectivas líneas celulares, y se comparó con tejidos normales tanto proliferantes como quiescentes. Los resultados mostraron que a) las mitocondrias tumorales y de tejidos proliferantes solo retienen entre el 10- 50% de la actividad de los complejos I, II-III y IV de la cadena respiratoria y de actividad de Mn- SOD con respecto a los tejidos quiescentes; b) los tejidos normales proliferantes, como el hígado embrionario o la glándula mamaria durante la preñez, presentan 10- 20% de actividad y expresión de mtNOS y producción mitocondrial de H2O2 en comparación con los tejidos no proliferantes; c) del mismo modo, pero independientemente de la expresión de mtNOS, las mitocondrias tumorales exhiben no más del 5% de actividad de mtNOS y producción de H2O2 con respecto a tejidos maduros y, d) en contraste con tejidos estables, tanto el tejido tumoral como las células normales proliferantes exhiben altos niveles de expresión de ciclina D1 y bajos niveles de actividad de p38, kinasa normalmente asociada a apoptosis. El H2O2 promueve la proliferación en células tumorales (<10 μM) o marcadamente la inhibe (>10 μM) con variaciones paralelas de la expresión de ciclina D1, y de la actividad de ERK1/ 2 y p38. En base a estos resultados, se propone que la disminución en la fosforilación oxidativa y la existencia de mtNOS tumoral no funcional con bajo nivel de H2O2 dependiente de NO mitocondrial, son una plataforma para relacionar el crecimiento tumoral persistente con el comportamiento embrionario. Asimismo, estudiamos la modulación que ejerce H2O2 a través de MAPKs sobre la progresión del ciclo celular en la línea tumoral LP07. Se observó que 1μM H2O2 promueve proliferación y 50 μM arresto celular, con alta y baja expresión de ciclina D1, respectivamente; y fosforilación diferencial de ERK1/ 2, p38 y JNK. A 1 μM H2O2, la activación y translocación de ERK1/ 2 al núcleo fueron persistentes, mientras que con 50 μM H2O2 ERK era retenido en mitocondria. La inhibición de MEK1/ 2 limitó la expresión de ciclina D1 a 1 μM H2O2. 50 μM H2O2 indujo la activación y translocación persistente de JNK1/ 2 y p38 al núcleo, con arresto del ciclo celular, sin señales de apoptosis. La inhibición de JNK y p38 revirtieron la disminución en la expresión de ciclina D1 a 50 μM H2O2. Los efectos redox se asociaron a la translocación de MAPKs a la mitocondria. In vitro, la oxidación suave (0.1- 1 μM H2O2) favorece la fosforilación de ERK por su kinasa específica, mientras que p38 y JNK favorecen su fosforilación tras la oxidación fuerte (10 mM H2O2). Del mismo modo la formación del dímero MEK- ERK se vio favorecida con oxidación suave, mientras que los dímeros MKK3- p38 y MKK4- JNK se favorecieron con oxidación fuerte. Este comportamiento diferente se observó también in vivo. Esta respuesta diferencial de las kinasas al H2O2 se debe probablemente a la disposición de los residuos cisteína en las cercanías de los sitios de interacción proteína- proteína de las MAPKs: ERK tiene dos residuos cisteína, p38 y JNK solo uno. En este sentido, la proliferación tumoral persistente podría depender de la activación y tráfico diferencial de MAPKs en conexión con la baja [H2O2]ss en células transformadas.
Abstract:
Differential expression and activity of constitutive mtNOS in the mitochondrial compartment is followed by significant variations in matrix NO steady- state concentration. The mitochondrial utilization of NO involves the production of superoxide anion and H2O2, a species freely diffusible outside the mitochondria that participates in the modulation of cell proliferation and apoptosis, and in cell transformation and cancer. On these bases, we analyzed the modulation of mtNOS in the frame of cellular redox state in M3, MM3 and P07 murine tumors and their respective cell lines, as compared to normal proliferating and quiescent tissues. The results showed that a) tumoral and proliferating mitochondria only retain 20- 50% of the activity of complexes I, II- III and IV and Mn- SOD of quiescent tissues; b) normal proliferating tissues, like embryonic liver or pregnant mammary gland, have 10- 20% of mtNOS expression and activity and mitochondrial H2O2 yield than quiescent nonproliferating tissues; c) similarly but irrespective of mtNOS expression, tumoral mitochondria have no more than 5% of mtNOS activity and H2O2 yield of mature tissues and, d) in opposition to stable tissues, both tumoral and normal proliferating cells exhibit high cyclin D1 expression and low pro- apoptotic p38 activity. Dually, H2O2 stimulated tumor cell proliferation (< 10 μM) or markedly inhibited it (> 10 μM) with parallel variations of cyclin D1, phospho- ERK1/2 and phospho-p38. It is surmised that decreased oxidative phosphorylation, defective tumoral mtNOS and low mitochondrial NO- dependent H2O2 may be a platform to link persistent tumoral growth to embryonic behavior. We also attempted to study H2O2 modulation of MAPK traffic in connection with cell cycle progression in the tumoral cell line, LP07. 1 μM H2O2 promoted proliferation and 50 μM H2O2 cell cycle arrest, with parallel high and low cyclin D1 expression, respectively; and differential set up of MAPKs pathways. At 1 μM H2O2, ERK1/ 2 activation and translocation to nuclei were persistent, while 50 μM H2O2 caused ERK1/ 2 retention in mitochondria. Inhibition of MEK1/ 2 limited cyclin D1 expression at 1 μM H2O2, indicating that the proliferative signal was driven by ERK1/ 2. In contrast, 50 μM H2O2 induced p38 and JNK1/ 2 persistent activation and translocation to the nuclei; cells became arrested with no signs of apoptosis. Both JNK and p38 inhibitors reverted cyclin D1 downregulation at 50 μM H2O2. Redox effects were associated to MAPK specific mitochondrial translocation and activation. In vitro, ERK phosphorylation by its upstream kinase was favoured upon soft oxidation (0.1- 1 μM H2O2), while p38 and JNK favoured its phosphorylation after strong H2O2 oxidation (10 μM). In the same way, MEK- ERK complex formation was enhanced upon soft oxidation, while the contrary occurred to MKK3- p38 and MKK4- JNK dimer formation. The same behaviour was observed in vivo. This differential pattern of activation was probably a consequence of cysteine residues disposition on the boundaries of the docking sites of MAPKs. Thus, persistent tumoral proliferation may depend on differential activation and traffic of MAPKs in connection with low [H2O2]ss in transformed cells.
Citación:
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Galli, Soledad. (2005). Oxido, nítrico sintasa mitocondrial, regulación del ciclo celular y tumorigénesis. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3895_Galli
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Galli, Soledad. "Oxido, nítrico sintasa mitocondrial, regulación del ciclo celular y tumorigénesis". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2005.http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3895_Galli
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