Análise proteômica quantitativa em ameloblastomas / Quantitative proteomic analysis in ameloblastomas

RESUMO

O ameloblastoma é um tumor odontogênico epitelial benigno caracterizado por crescimento lento localmente agressivo, alta morbidade e grande potencial de recidiva. Apesar dos avanços em bioinformática que levaram ao desenvolvimento de tecnologias que permitiram o estudo das ciências "ômicas", há escassos estudos de proteômica em ameloblastomas. O nosso objetivo, portanto, foi realizar uma análise quantitativa do perfil proteômico de ameloblastomas em comparação a folículos pericoronários. No presente estudo, nós utilizamos a estratégia de proteômica shotgun para identificação de proteínas usando a combinação de cromatografia líquida e espectrometria de massas em tandem (liquid chromatography-tandem mass spectrometry; LC-MS/MS). Também foram realizadas análises de cluster e de enriquecimento funcional das proteínas que apresentaram abundâncias alteradas nos ameloblastomas. Nesse estudo realizou-se ainda avaliação do status de mutação em BRAF nos casos de ameloblastoma. Por fim, a validação dos resultados da etapa de proteômica foi feita por meio de imunoistoquímica. A análise proteômica quantitativa comparativa resultou na identificação de 1.353 proteínas. Os ameloblastomas mostraram um perfil proteômico distinto daquele encontrado nos folículos dentais, com 33 proteínas super-reguladas e 21 para sub-reguladas. As proteínas super-reguladas estão envolvidas no metabolismo da glicose e nas vias de biossíntese de macromoléculas, indicando um mecanismo adaptativo de crescimento do tumor, enquanto a maioria das proteínas sub-reguladas desempenha papéis importantes na produção de energia celular mitocondrial e na regulação do metabolismo de oxidorredutase, sugerindo disfunção mitocondrial e resposta ao estresse oxidativo. BRAF p.V600E foi detectado na maioria dos ameloblastomas e pode estar relacionado à indução de fluxo glicolítico, assim como ao estresse oxidativo. Para investigar a ativação do sistema antioxidante, nós avaliamos a imunoexpressão da enzima antioxidante denominada glutationa S-transferase ômega 1 (GSTO1), que foi super-regulada nos ameloblastomas. Os ameloblastomas mostraram imunoexpressão de GSTO1 difusa e com intensidade moderada a forte, enquanto uma imunoexpressão fraca ou negativa de GSTO1 foi observada nos folículos pericoronários. Nossa hipótese é que o ameloblastoma apresenta reprogramação metabólica glicolítica com alta geração de precursores biossintéticos. Além disso, foi observada uma baixa abundância de componentes respiratórios mitocondriais, o que está possivelmente associado à disfunção mitocondrial. Nós identificamos pela primeira vez alterações em vias metabólicas críticas que não só contribuem para a elucidação da patogênese do ameloblastoma, mas também podem ser alvos terapêuticos potenciais para esses tumores

ABSTRACT

Ameloblastoma is a benign epithelial odontogenic tumor characterized by slow but locally aggressive growth, high morbidity and great potential for recurrence. Despite the advances in bioinformatics that led to the development of technologies that allowed the study of omics sciences, there are scarce studies of proteomics in ameloblastomas. Our aim was to perform a quantitative analysis of the proteomic profile of ameloblastomas compared to dental follicles. In the present study, we performed shotgun proteomics to identify proteins using the combination of liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). We also performed cluster and functional enrichment analyses of proteins with altered abundances in ameloblastomas. This study also carried out an assessment of the BRAF mutation status in cases of ameloblastoma. Finally, the validation of the results of the proteomics step was performed using immunohistochemistry. Quantitative comparative proteomic analysis resulted in the identification of 1,343 proteins. Ameloblastomas were shown to harbor a proteomic profile distinct from that found in dental follicles, with 33 over-regulated and 21 down-regulated proteins. Overregulated proteins are involved in glucose metabolism and biosynthesis pathways, indicating an adaptative tumor growth mechanism. Most of the down-regulated proteins play prominent roles in cellular mitochondrial energy production and oxidoreductase metabolism regulation, suggesting mitochondrial dysfunction and oxidative stress response. BRAF p.V600E was detected in most ameloblastomas and it may be related to the induction of glycolytic flux, as well as oxidative stress. To investigate the activation of the antioxidant system, we assessed the immunoexpression of the antioxidant enzyme glutathione S-transferase omega 1 (GSTO1), which was up-regulated in ameloblastomas. Ameloblastomas showed diffuse and moderate to strong GSTO1 immunoexpression, whereas weak or negative imunoexpression was observed in dental follicles. We hypothesize that ameloblastoma presents metabolic reprogramming towards a more glycolytic state with high biosynthetic precursor generation. In addition, a low abundance of mitochondrial respiratory components possibly associated with mitochondrial dysfunction was observed. We were able to identify for the first-time alterations in critical metabolic pathways, which not only contribute to the elucidation of ameloblastoma pathogenesis but also could be potential targets for drug therapy in these tumors.