Molecular pathways involved in the yeast cell death induced by a benzo[a]phenoxazine derivate

Abstract

Cell death is an essential aspect of animal development and homeostasis that when deregulated, can cause many disorders. In this context, cell death is mostly a tightly controlled process both in its activation and execution, acting to keep cell numbers in tissues and organs at appropriate levels. Phenoxazine derivatives have attracted increasing attention in life sciences due to their antiproliferative properties with potential applications both as antitumor and antimicrobial agents as they can form stable complexes with DNA. In fact, these compounds have been shown to display apoptotic activity against different cell lines, both in a caspase dependent and independent way. Previous studies in our laboratory have shown that one new phenoxazine derivative (MSG-111-cd3), induces cell death in Saccharomyces cerevisiae and accumulates at the vacuolar membrane and endoplasmic reticulum. In this thesis we observed that MSG-111-cd3 induces cell death in several yeast wild type and mutant strains (Δaac1/2/3, rho⁰ , Δnhp6A, Δyca1 and Δatg1), by a process that can be reverted by the protein synthesis inhibitor, cycloheximide. MSG-111-cd3 induced cell death is accompanied by several apoptotic markers but is independent of commonly described apoptotic mediators. Although Nhp6Ap release was observed, MSG-111-cd3 does not seem to induce a necrotic cell death process as no loss of plasma membrane integrity was observed. As a whole, the results point to the occurrence of a regulated cell death process mediated by the vacuolar permeabilization and independent of the mitochondrial cell death pathway.

Morte cellular é considerada um aspecto essencial ao desenvolvimento animal e à homeostase, que, quando desregulada, pode causar muitas desordens. Neste contexto, a morte celular é um processo geralmente muito controlado, tanto na sua ativaçãocomo na sua execução, mantendo o número de células nos tecidos e orgãos a níveis apropriados. Os derivados de fenoxazina têm atraído cada vez mais atenção devido às suas propriedades antiproliferativas com potenciais aplicações como agentes antitumorais e antimicrobianos, formando complexos estáveis com o ADN. De facto, estes compostos têm vindo a mostrar atividade apoptótica em diferentes linhas celulares, tanto dependente como independente de caspases. Estudos preliminares no nosso laboratório mostraram que um novo derivado de fenoxazina (MSG-111-cd3)induz morte celular em Saccharomyces cerevisiae e acumula-se na membrana do vacuolo e do retículo endoplasmático. Nesta tese observamos que MSG-111-cd3 induz morte celular em várias estipes selvagens e mutantes de levedura (Δaac1/2/3, rho⁰ , Δnhp6A, Δyca1 e Δatg1), por um processo que pode ser revertido pelo inibidor de síntese proteica, cicloheximida. A morte celular induzida por MSG-111-cd3 é acompanhada de vários marcadores de apoptose mas é independente dos habituais mediadores apoptóticos. Embora a libertação de Nhp6Ap tivesse sido observada, MSG-111-cd3 não parece induzir o processo de morte necrótico, já que não foi detectada perda de integridade da membrana. Em conjunto, os resultados apontam para a ocurrência de um processo de morte regulado mediado pela permeabilização do vacuolo e independente da via mitocondrial.