Análise proteômica de células BEAS-2B expostas a benzo[α]pireno e nicotinamida ribosídeo / Proteomic Analysis of BEAS-2B cells exposed to benzo[α]pyrene and nicotinamide riboside

RESUMO

Responsável por milhões de óbitos anuais e um grande custo para a saúde pública, o câncer é a segunda maior causa de mortes no mundo. Dentre seus diversos tipos, o câncer de pulmão, além da alta incidência, é um dos mais letais. A exposição a substâncias tóxicas provenientes da combustão de matéria orgânica, assim como o consumo de cigarro, são os principais responsáveis pela alta incidência de câncer de pulmão. Dentre estas substâncias, está o benzo[α]pireno (B[α]P), um carcinógeno completo, ou seja, capaz de iniciar e promover o processo de carcinogênese. Resultados anteriores obtidos pelo grupo demonstraram que células BEAS-2B expostas a 1 µM de B[α]P apresentaram alterações das concentrações de metabólitos intracelulares, indução de estresse redox e hipermetilação do DNA. A exposição a 1 µM de nicotinamida ribosídeo (NR), um dos precursores de NAD+, foi capaz de proteger as células BEAS-2B contra a transformação induzida por B[α]P, além de impedir totalmente que células não expostas a B[α]P formassem colônias em soft-agar. A utilização da proteômica neste trabalho permitiu verificar a abundância das proteínas nos quatro diferentes grupos de exposição Controle, B[α]P, B[α]P + NR e NR. Após 120 h de exposição as células foram coletadas, as proteínas extraídas e preparadas para análise. Foram descobertas 3024 proteínas posteriormente analisadas com o objetivo de elucidar vias possivelmente envolvidas na proteção contra o processo de transfomação maligna. Os grupos NR e Controle demonstram ser mais parecidos em relação ao seu conteúdo, enquanto os grupos B[α]P e B[α]P + NR foram mais semelhantes entre si. A análise de proteínas exclusivas revelou menos processos relacionados ao reparo de DNA no grupo tratado apenas com B[α]P quando comparado com B[α]P + NR. A análise estatística do total de proteínas utilizando o teste ANOVA (p < 0,05, N = 5) revelou 564 proteínas diferencialmente expressas entre os grupos. A clusterização nos permitiu observar a diferença na abundância de proteínas entre os quatro tratamentos. As proteínas estão envolvidas em funções como a regulação do metabolismo, resposta a estresse, transdução de sinal, regulação de expressão gênica e morte celular. Um dos clusters (cluster 1), contendo 59 proteínas, revelou poucos processos na análise de enriquecimento, mas as proteínas contidas nele apresentam funções como controle da divisão celular, apoptose e proteção ao estresse redox. Nele podemos observar que, no geral, o tratamento com B[α]P aumentou a abundância de algumas proteínas, o que foi revertido no grupo B[α]P + NR. O tratamento apenas com NR diminuiu a abundância das proteínas contidas nesse cluster. Outro cluster (cluster 4) apresentou 51 proteínas de abundância diminuída durante a exposição ao B[α]P, o que se reverteu no grupo B[α]P + NR. As proteínas desse cluster estão envolvidas em etapas importantes da via glicolítica, de crescimento, adesão, migração e invasão celular. Apesar de ser descrito que a exposição a NR pode aumentar a eficiência do reparo de DNA, os resultados apresentados nesse trabalho indicam que o efeito protetor pode estar relacionado com a modulação do ciclo celular ou alterações na adesão celular

ABSTRACT

Responsible for millions of annual deaths and a great health expense, cancer is the second leading cause of death in the world. Among its many types, lung cancer, besides its high incidence, is also one of the most lethal. Exposure to toxic substances resulting from the combustion of organic matter, as well as cigarette consumption, are the mainly responsible for the high incidence of lung cancer. One of these substances is benzo[α]pyrene (B[α]P), a complete carcinogen, able to initiate and promote the carcinogenesis process. Results obtained previously demonstrated that BEAS-2B cells exposed to 1 µM BaP presented alterations in the levels of intracellular metabolites, induction of oxidative stress, and hypermethylation of DNA. The exposure to 1 µM nicotinamide riboside (NR), one of the precursors of NAD+, was able to protect BEAS-2B cells against the transformation induced by B[α]P, moreover, it also totally prevented the colonies formation on soft agar in cells not exposed to B[α]P. The use of proteomics allowed us to verify the abundance of proteins in the four different exposure groups Control, B[α]P, B[α]P + NR e NR. After 120h of exposure, the cells were collected followed by the extraction of the proteins. A total of 3024 proteins were identified and analyzed aiming to elucidate possible pathways involved in the protective effect against the malignant transformation induced by B[α]P. The NR and Control groups showed to be more similar, while B[α]P and B[α]P + NR were more similar. The analysis of exclusive proteins revealed fewer processes related to DNA repair in B[α]P when compared with B[α]P + NR. The statistical analysis of the total proteins using the ANOVA test (p <0.5, N = 5) revealed 564 proteins differentially expressed between the groups. The heatmap showed the difference in protein abundance between the four treatments. Proteins are involved in functionssuch asthe regulation of metabolism, stress response, signal transduction, regulation of gene expression, and cell death. One of the clusters (cluster 1), containing 59 proteins, revealed a few processes in the enrichment analysis, but the proteins contained in it have functions such as control of cell division, apoptosis, and protection from redox stress. It is possible to observe, in general, treatment with B[α]P increased the abundance of some proteins, which was partially reversed in group B[α]P + NR. On the other hand, the NR treatment decreased the abundance of proteins contained in this cluster. Another cluster (cluster 4) showed 51 proteins of decreased abundance during exposure to B [α] P, which was partially reversed in group B[α]P + NR. The proteins in this cluster are involved in important stages of the glycolytic pathway, also in growth, adhesion, migration, and cell invasion. Although it has been described that exposure to NR can increase the efficiency of DNA repair, the results presented in this work indicate that the protective effect may be related to the modulation of the cell cycle or cell adehsion modifications