A riqueza dos produtos naturais é proveniente de uma otimização evolutiva de suas funções biológicas distintas que incluem a regulação de mecanismos endógenos de defesa e interação com outros organismos, o que explica a sua relevância para o tratamento de doenças infecciosas e o câncer. O câncer é um conjunto de doenças que pode se iniciar em qualquer tecido ou órgão, caracterizando-se pelo crescimento descontrolado de células que podem invadir outros tecidos e órgãos. Existem proteínas superexpressas em linhagens tumorais que auxiliam na viabilidade e sobrevivência do tumor, como são os casos da XIAP e da Statimina (STMN1), usadas como alvos no presente trabalho. A XIAP é uma proteína da família das proteínas inibidoras de apoptose que, inicialmente, foi identificada como uma proteína que se liga às caspases atuando na apoptose pela via intrínseca e extrínseca, sendo importante na regulação de diversas vias de morte celular e inflamação. A proteína STMN1 primeiramente foi caracterizada como um peptídeo de 18kDa superexpresso em leucemia aguda e linfócitos proliferativos, sendo uma proteína importante na progressão do ciclo celular, segregação cromossomal, mobilidade celular e sobrevivência por conta da sua atuação na desestabilização dos microtúbulos. Este estudo se desenvolveu em duas frentes, uma relacionada ao isolamento novas substâncias moduladoras das proteínas XIAP e STMN1 a partir do extrato de bactérias marinhas coletadas em diferentes pontos da costa brasileira (Descrita no capítulo 1); e uma segunda frente que envolveu o estudo de uma substância natural, embelina, isolada da planta Embelia ribes, e descrita na literatura como moduladora da XIAP (Descrita no capítulo 2). Referente ao capítulo 1, ambas as proteínas foram produzidas por expressão heteróloga, tendo o seu protocolo padronizado. A técnica de cromatografia de bioafinidade também se mostrou válida para a prospecção de substâncias que modulem ambas as proteínas sendo obtido ao final hits específicos e inespecíficos para ambas as proteínas. O isolamento das substâncias ativas e o seu teste em linhagens leucêmicas não foi possível, no entanto os extratos foram comparados ao banco de dados GNPS, AntiBase e Scifinder. A partir desta análise, foram anotadas duas substâncias correspondendo a dois hits identificados na cromatografia de bioafinidade, a burkholona, que foi identificada quando utilizada a XIAP, e a phthoxazolina A, anotada quando utilizada a STMN1. Contudo não existe na literatura nenhum material relacionado à interação destas substâncias com as proteínas estudadas neste trabalho, que reforça a importância desta estratégia no estabelecimento de alvos para as substâncias citotóxicas. Referente ao capítulo 2, a embelina foi estudada em uma terapia combinada com o venetoclax. O venetoclax (ABT-199) é um fármaco de biodisponibilidade oral que inibe BCL2 seletivamente e foi aprovado para uso em 2016 para tratamento de leucemia linfocítica crônica. O presente estudo verificou que a combinação de venetoclax e embelina reduz a viabilidade das células derivadas de leucemia mieloide aguda (LMA) ao desencadear a apoptose, a regulação negativa de XIAP e o dano ao DNA induzido. Devido à baixa toxicidade da embelina, essa substância pode ser usada em combinação para reduzir as doses de venetoclax, o que poderia minimizar os efeitos colaterais com manutenção da resposta terapêutica ou até mesmo reverter mecanismos de resistência em pacientes com LMA. Nossas descobertas reforçam que ainda mais os medicamentos direcionados às IAPs são uma opção anticâncer putativa para a LMA.

The richness of natural products comes from an evolutionary optimization of their distinct biological functions, which include the regulation of endogenous defense mechanisms and interaction with other organisms, which explains their relevance for the treatment of infectious diseases and cancer. Cancer is a set of diseases that can start in any tissue or organ, characterized by the uncontrolled growth of cells that can invade other tissues and organs. There are overexpressed proteins in cancer cell lines that assist in tumor viability and survival, as are the cases of XIAP and STathmina (STMN1), used as targets in the present study. XIAP is a protein from the apoptosis inhibiting protein family and was initially identified as a protein that binds to caspases acting inhibiting apoptosis by the intrinsic and extrinsic pathway, being important in the regulation of several pathways of cell death and inflammation. STMN1 was first characterized as an 18kDa peptide overexpressed in acute leukemia and proliferative lymphocytes, being an important protein in the progression of the cell cycle, chromosomal segregation, cell mobility and survival because of its role in destabilizing microtubules. This study was developed in two fronts, one related to the isolation of new substances modulating the proteins XIAP and STMN1 from the extract of marine bacteria collected in different points of the Brazilian coast (Described in chapter 1); and a second that involved the study of a natural substance, embelin, isolated from the Embelia ribes plant, described in the literature as a modulator of XIAP (described in chapter 2). Regarding chapter 1, both proteins were produced by heterologous expression, and their protocol was standardized. The functional chromatography technique also proved to be valid for the prospecting of substances that modulate both proteins, with specific and unspecific hits for both being obtained at the end. The isolation of the active substances and their testing in leukemia cell lines was not possible, however the extracts were compared to the GNPS, AntiBase and Scifinder database. Based on this analysis, two substances were annotated, corresponding to two hits identified in the functional chromatography, burkholone, which was identified when using XIAP, and phthoxazolin A, annotated when using STMN1. However, there is no information in the literature relating to the potential interaction of these substances with the proteins studied in this work, which reinforces the importance of this strategy in the establishment of targets for cytotoxic substances. Referring to Chapter 2, embelin was studied in a combination therapy with venetoclax. Venetoclax (ABT-199) is an oral bioavailability drug that selectively inhibits BCL2 and was approved for the treatment of chronic lymphocytic leukemia. We found that the combination of venetoclax and embelin reduces the viability of acute myeloid leukemia (AML) cells by triggering apoptosis, XIAP down-regulation and DNA damage induced. Due to the low toxicity of embelin, this drug can be used in combination to reduce doses of venetoclax, which could minimize side effects with maintaining therapeutic response or even reverse resistance mechanisms in AML patients. Our findings further highlight drugs targeting IAP as a putative anticancer option for AML.