Lectins from Arbutus unedo: antitumor activity and a possible therapeutic strategy in pancreatic cancer

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Inês Santos Pires
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/54529
Resumo: Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.
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spelling Lectins from Arbutus unedo: antitumor activity and a possible therapeutic strategy in pancreatic cancerLectinsPancreatic ductal adenocarcinomaArbutus unedoAberrant glycosylationAntitumor activityTeses de mestrado -2021Ciências da SaúdeTese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.O adenocarcinoma ductal pancreático é o tipo de cancro pancreático mais comum, representando cerca de 90% dos casos. É ainda um dos cancros mais letais com uma taxa de sobrevivência a 5 anos abaixo dos 10%, devido à sua tendência de disseminar para o sistema linfático e para órgãos distantes. Além disso, o diagnóstico é feito tardiamente, entre os estágios III e IV, o que torna a recessão e outros tratamentos ineficientes. É, então, imperativo investigar estratégias alternativas, procurando implementar métodos de deteção precoce e terapias eficazes. Como na maioria dos cancros, o pancreático não resulta apenas de processos mutagénicos como está associado a uma aberração glicómica. O glicocálice das células tumorais inclui sialilação, fucosilação, O-glicanos truncados e N- e O-glicanos ramificados. Até ao momento, o biomarcador mais comum é o CA19-9. Infelizmente este marcador tem uma previsão de 0,5 – 0,9% em pacientes assintomáticos. Adicionalmente, uma percentagem de cerca 10 – 20% da população caucasiana não expressa este antigénio, o que pode levar a resultados negativos falsos. As lectinas são proteínas de origem não imune, ubiquamente distribuídas pelos seres vivos, que contêm pelo menos um domínio não catalítico que permite o reconhecimento e a ligação reversível a hidratos de carbono específicos presentes em glicolípidos e glicoproteínas, sem alterar a estrutura do açúcar. As lectinas vegetais têm a capacidade de se ligar a hidratos de carbono nas superfícies de eritrócitos e aglutiná-los sem alterar as suas propriedades. Este facto foi observado pela primeira vez em 1888 por Stillmark enquanto investigava fatores de toxicidade de Ricinus communis. Apenas em 1954 Boyd e Shapleigh atribuíram o nome de lectina a estas proteínas que demonstravam a capacidade de selecionar tipos celulares. As lectinas de plantas possuem inúmeras funções biológicas; estão maioritariamente presentes em órgãos expostos como forma de proteção da planta. Devido ao seu reconhecimento de hidratos de carbono podem ser vantajosas na indústria farmacêutica e fitofarmacêutica. Além disso, as lectinas vegetais têm propriedades citotóxicas que induzem necrose aumentado o cálcio citosólico e espécies reativas de oxigénio, e induzem morte celular programada – apoptose e autofagia – por três diferentes tipos de mecanismo: Inativação ribossomal, ligação a recetores específicos na superfície celular, e endocitose e subsequente ligação à mitocôndria. A lectina do azevinho e a concanavalina A da Canavalia ensiformis são exemplos deste tipo de lectina. Então, devido às promissoras características destas proteínas, as lectinas poderão ser um grande benefício nas áreas das ciências médicas e farmacêuticas, idealmente como métodos de diagnóstico e terapêutica para o grande problema que é o cancro pancreático. O medronheiro, Arbutus unedo, torna-se então uma vantagem na saúde humana, uma vez que as folhas, ricas em compostos fenólicos e antioxidantes, são também fontes de lectinas que exibem atividade anti-inflamatória e antitumoral. Este trabalho tem por objetivo analisar os perfis polipeptídico e glicoproteico do extrato proteico total e de uma fração proteica semi-purificada não adsorvida à coluna de Q-Sepharose de folhas de A. unedo, evidenciando o perfil e o carácter de lectina dos mesmos. Pretende-se, também, investigar a ligação por afinidade das lectinas presentes, aos recetores glicosilados membranares das células MIA PaCa-2 (linha celular tumoral ductal pancreática), revelando possíveis lectinas presentes em ambas as frações proteicas em estudo, com cerca de 12 kDa, 15 kDa, 23 kDa, 44 kDa e 50 kDa. Realizou-se ainda a caracterização proteómica e glicómica das membranas das células MIA PaCa-2, demonstrando a localização de recetores glicosilados, possíveis biomarcadores capazes de serem reconhecidos e descodificados por lectinas. Mais, esta investigação visou determinar in vitro a atividade antitumoral de ambas as amostras proteicas para as células MIA PaCa-2 em cultura. As frações proteicas inibiram a migração celular, não inibindo, porém, a atividade para as MMP. Os resultados mostram um decréscimo considerável na viabilidade e proliferação celular, sendo a fração semi-purificada mais eficiente com um IC50 de 8,1 µg/mL face ao IC50 de 47,6 µg/mL associado ao extrato total. Em suma, os resultados obtidos indicam a presença de lectinas em folhas de Arbutus unedo que exibem capacidade de ligação aos recetores membranares das células MIA PaCa-2 do cancro pancreático exibindo atividade antitumoral. É de considerar o facto de a fração de lectina mais purificada apresentar melhores resultados, sendo interessante estudar melhor o mecanismo pelo qual esta(s) lectina(s) do A. unedo exerce(m) ação anti-tumoral.Pancreatic ductal adenocarcinoma is beyond any doubt the most common type of pancreatic cancer (covers about 90% of all pancreas neoplasms). It is still one of the deadliest cancers, with a 5-year survival rate below 10%, because it is likely to rapidly disseminate to the lymphatic system and distant organs. Furthermore, it is detected at such an advanced stage – between stages III and IV – that surgical and other treatments turn out not to be effective anymore. It is, hence, imperative to investigate further alternative strategies, in order to implement early detection and different therapies. Like most cancers, not only does pancreatic cancer have an accumulation of genetic mutations, but also there is a glycome aberration associated with it. The glycome of cancer cell surfaces include sialylation, fucosylation, O-glycan truncation, and N- and O-linked glycan branching. Up until now, the most common biomarker is CA 19-9. Unfortunately, this tumor marker has poor predictive value of 0.5 – 0.9% in asymptomatic patients. Additionally, a percentage (10 – 20%) of the Caucasian population does not express this antigen, which may lead to false negative results. Lectins are non-immune origin proteins, universally distributed in plants, animals, bacteria and fungi, that contain at least one non-catalytic domain which allows them to recognize and reversibly bind to specific carbohydrates present on glycoproteins and glycolipids, without changing the structure of the sugar. Plant extracts have the capacity to bind to the carbohydrate moieties on the surface of erythrocytes and agglutinate them, without altering their properties. This was first acknowledged in 1888 by Stillmark, by searching for toxicity factors in Ricinus communis. Only in 1954 Boyd and Shapleigh named these novel proteins lectins, considering their ability to selecting cellular types. Plant lectins have innumerous biological functions, mainly they are present in the exposed organs of the plant as a way of protection. Due to their carbohydrate recognition abilities, they may have utility in pharmaceutical (based on its anti-inflammatory properties) and phytopharmaceutical industries, and as an alternative methods of plant health control. Furthermore, it is known that plant lectins have cytotoxicity properties that induce necrosis by increasing cytosolic calcium and reactive oxygen species, programed cell death – apoptosis, and autophagic cell death, by three kinds of mechanism, inactivating the ribosomes, binding to specific receptors on the cell surface or binding to mitochondria after endocytosis. Examples of such lectins are mistletoe lectins and concanavalin A, from jack beans. Therefore, because these proteins gather such promising features, they may be a significant asset in the field of medical and pharmaceutical sciences, particularly as diagnosis and therapy methods for pancreatic cancer. Arbutus unedo represents a great asset to human health. The leaves, rich in phenolic compounds and antioxidants, are also source of lectins with high anti-inflammatory and antitumor value. This research analyzes the proteomic and glycoproteomic profiles of a total protein extract of A. unedo leaves and a semi-purified fraction unadsorbed by Q-Sepharose column of the protein extract, followed by the search for lectin activity. In addition, it investigates the affinity to the glycosylated receptors at MIA PaCa-2 (a pancreatic ductal adenocarcinoma cell line) cell surface, revealing possible lectin type proteins present in both protein fraction, with around 12 kDa, 15 kDa, 23 kDa, 44 kDa and 50 kDa, that bind to the isolated membranes under study. These membranes are also to be characterized in order to find new insight on their proteome and glycome. Furthermore, the work aims to assess, in vitro, the antitumor activity of both protein fractions from the strawberry tree leaves on the mentioned cell line. The samples inhibited cell migration, though not through MMP inhibition. Results also indicate a considerable decrease in cell viability and proliferation, however, the semi-purified fraction presented a higher effect on the cells with a IC50 of 8.1 µg/mL compared to 47.6 µg/mL of the total extract. All in all, the obtained results are good indicators of the presence of lectins in the Arbutus unedo leaves that exhibit binding abilities and antitumor activity toward MIA PaCa-2 cells. It should be considered that the fraction in which the lectin is more purified presented better results, making it interesting to further investigate the mechanism behind the antitumoral activity of the A. unedo lectin.Com o patrocínio do Instituto Superior de Agronomia, iMed ULisboaRibeiro, Ana Cristina Ferreira ConceiçãoRodrigues, Cecília Maria PereiraRepositório da Universidade de LisboaSilva, Inês Santos Pires2022-12-21T01:31:49Z2021-11-212021-11-262021-11-21T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/54529TID:203014847enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:00:58Zoai:repositorio.ul.pt:10451/54529Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:05:21.122378Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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