INHIBITION OF TETRAHYDROBIOPTERIN AS A STRATEGY TO SENSITIZE TO FERROPTOSIS AND BLOCK THE PROGRESSION OF METASTATIC MELANOMA

__________________________________________________________________________________ Anais do Congresso Brasileiro de Iniciação Científica Vol2 nº1 (2025) 1026 (Ciências Biológicas e da Saúde) INIBIÇÃO DA TETRAHIDROBIOPTERINA COMO ESTRATÉGIA PARA SENSIBILIZAR À FERROPTOSE E BLOQUEAR A PROGRESSÃO DO MELANOMA METASTÁTICO INHIBITION OF TETRAHYDROBIOPTERIN AS A STRATEGY TO SENSITIZE TO FERROPTOSIS AND BLOCK THE PROGRESSION OF METASTATIC MELANOMA Eduarda Maria de Jesus Paula, Fabiana Henriques Machado de Melo Universidade Santa Cecília, Curso de Biomedicina E-mail para contato: [email protected] RESUMO – A desregulação do metabolismo redox associada à ativação da via MAPK/ERK favorece a progressão tumoral e a resistência terapêutica do melanoma. A tetrahidrobiopterina (BH4) atua na manutenção da homeostase redox, como antioxidante e reguladora da ferroptose, morte celular dependente da peroxidação lipídica e do acúmulo de ferro. No melanoma metastático, o aumento de BH4 promove sobrevivência e crescimento celular por meio da ativação de ERK, sugerindo função pró-tumoral. A inibição de BH4 resulta no aumento de espécies reativas de oxigênio, o que pode favorecer a ferroptose. Assim, a via da BH4 surge como um alvo promissor para estratégias terapêuticas voltadas à sensibilização do melanoma metastático à ferroptose. Palavras-chave: Câncer; melanoma; ferroptose; tetrahidrobiopterina. ABSTRACT – Dysregulation of redox metabolism associated with activation of the MAPK/ERK pathway promotes melanoma progression and therapeutic resistance. Tetrahydrobiopterin (BH4) contributes to maintaining redox homeostasis, acting as an antioxidant and regulator of ferroptosis, a form of cell death dependent on lipid peroxidation and iron accumulation. In metastatic melanoma, increased BH4 levels promote cell survival and growth through ERK activation, suggesting a protumoral function. Inhibition of BH4 increases reactive oxygen species, which may favor ferroptosis. Thus, the BH4 pathway emerges as a promising therapeutic target to sensitize metastatic melanoma to ferroptosis. Keywords: Cancer; melanoma; ferroptosis; tetrahydrobiopterin. __________________________________________________________________________________ Anais do Congresso Brasileiro de Iniciação Científica Vol2 nº1 (2025) 1027 (Ciências Biológicas e da Saúde) 1 INTRODUÇÃO O câncer de pele é a neoplasia maligna mais frequente em humanos, sendo classificado principalmente em câncer de pele não melanoma e melanoma (Elgamal et al., 2013). Entre esses subtipos, o melanoma, embora represente apenas 1% a 3% dos casos, destaca-se por sua heterogeneidade e elevado potencial metastático, o que o torna o mais agressivo (Tasdogan et al., 2020) e responsável por cerca de 90% das mortes relacionadas ao câncer de pele (Pangilinan; Klionsky; Liang, 2024). A relevância do melanoma para a saúde pública é evidenciada pelos dados globais: em 2020, foram registrados 324.635 novos casos e 57.043 óbitos em todo o mundo, com projeções que apontam para 510.000 casos e 96.000 mortes até 2040 (Di Donato et al., 2025). No Brasil, a incidência também é expressiva, alcançando taxas de 4,03 e 3,94 por 100.000 habitantes em homens e mulheres, respectivamente (Nader Marta et al., 2020). 2 MATERIAIS E MÉTODOS Uma revisão bibliográfica foi realizada para aprofundar o conhecimento sobre o papel da ferroptose no melanoma. Foram selecionados artigos nas bases Scielo, PubMed, Nature e Web of Science, utilizando as palavras chaves: "melanoma and ferroptosis", "erastin", "cancer", "ferroptosis", "tetrahydrobiopterin" e "RSL3". Os critérios de inclusão priorizaram estudos que elucidassem os mecanismos da ferroptose e da BH4 e suas potencialidades terapêuticas contra o melanoma. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO O melanoma cutâneo tem origem na transformação maligna dos melanócitos localizados na camada basal da epiderme, sendo a radiação ultravioleta (UV) o principal fator de risco, em razão de sua capacidade de induzir mutações e estresse oxidativo (Arslanbaeva et al., 2020). Morfologicamente, é classificado em quatro subtipos principais: melanoma de extensão superficial (MES), melanoma nodular (MN), lentigo maligno melanoma (LMM) e melanoma acral lentiginoso (MAL), dos quais o MES é o mais prevalente, correspondendo a cerca de 70% dos casos (Markovic et al., 2007). __________________________________________________________________________________ Anais do Congresso Brasileiro de Iniciação Científica Vol2 nº1 (2025) 1028 (Ciências Biológicas e da Saúde) Do ponto de vista genético, o melanoma apresenta alta taxa de mutações, com alterações predominantes em oncogenes e genes supressores tumorais. Os principais subgrupos incluem: mutante BRAF, mutante RAS, mutante NF1 e triplo selvagem (Cancer Genome Atlas Network, 2015). Além disso, mutações em genes como PPP6C, RAC1, SNX31, TACC1, ATK19, MAP2K1, STK19 e ARID2 contribuem para sua heterogeneidade (Hodis et al., 2012). Mais recentemente, um painel de 22 genes foi proposto (Mirek et al., 2024), abrangendo drivers (BRAF, NRAS, NF1, TP53, KIT), alvos terapêuticos (PIK3CA, IDH1, ERBB4, EGFR, CDK4, MET) e marcadores de resposta. Genes associados à resistência terapêutica incluem PPP6C, CDKN2A, CCND1, MAP2K1, RAC1 e PIK3CA (terapia-alvo), bem como ARID2 e CTNNB1 (imunoterapia); PTEN está relacionado à resistência em ambos os contextos. Mutações nesses genes estão associadas à superativação de vias oncogênicas como PI3K/AKT, MAPK/ERK e NF-κB (Eddy et al., 2021), contribuindo com a melanomagênese. Além disso, as espécies reativas de oxigênio (EROs) modulam a sinalização celular, alterando processos biológicos críticos no desenvolvimento do melanoma (Arslanbaeva et al., 2020; Carvalho et al., 2024). A via MAPK/ERK é a principal, desencadeando a cascata RAS–RAF–MEK–ERK, que regula genes envolvidos no ciclo celular, proliferação e sobrevivência (Eddy et al., 2021). Mutações em BRAF e NRAS promovem ativação constitutiva da via, sendo a variante BRAFV600E observada em 40–60% dos casos. A via PI3K/AKT, também frequentemente ativada, regula sobrevivência, metabolismo e resistência à apoptose. Alterações incluem perda de PTEN, um gene supressor de tumor, que normalmente inibe a ativação de AKT (Hashemi et al., 2024). A via NF-κB, ativada por citocinas secretadas pelas células tumorais ou pelo microambiente, contribui para inflamação, evasão imune e resistência terapêutica, embora seus mecanismos ainda estejam sendo elucidados (Cerezo-Wallis et al., 2020). A homeostasia redox depende do equilíbrio entre produção e eliminação de EROs, sendo regulada principalmente pelo sistema da glutationa (GSH) (Arslanbaeva et al., 2020; Ghoneum et al., 2020). O desequilíbrio redox leva ao acúmulo de EROs, contribuindo para todas as etapas da melanomagênese e resistência terapêutica (Ghoneum et al., 2020). No melanoma, o acúmulo de EROs resulta da exposição à radiação UV, que acentua a instabilidade genômica nos melanócitos (Gieniusz et al., 2024), ativa vias oncogênicas como __________________________________________________________________________________ Anais do Congresso Brasileiro de Iniciação Científica Vol2 nº1 (2025) 1029 (Ciências Biológicas e da Saúde) MAPK e promove alterações epigenéticas (Carvalho et al., 2024; Campos et al., 2007). Outras fontes incluem aumento da expressão e atividade da NADPH oxidase, disfunção mitocondrial (Azouzi et al., 2017) e desregulação da sintase de óxido nítrico (NOS), cuja disfunção também gera EROs (Gonçalves et al., 2019; Gonçalves et al., 2021; Soares et al., 2022). Para controlar o estresse oxidativo, células de melanoma amplificam suas defesas antioxidantes, mantendo níveis de EROs que favorecem proliferação, sobrevivência e evasão da morte celular (Arslanbaeva et al., 2020; Carvalho et al., 2024). A principal resposta antioxidante é mediada pelo fator NRF2, que reprograma o metabolismo para produção de NADPH, GSH e enzimas como SOD, CAT e GPx. A alta expressão de NFE2L2, que codifica a proteína NRF2 (nuclear factor erythroid 2–related factor 2) está associada a invasividade e pior prognóstico (Carpenter et al., 2022). Além disso, NRF2 regula a expressão de GCH1 em queratinócitos e fibroblastos, restaurando a síntese de tetrahidrobiopterina (BH4), que atua como cofator da NOS e antioxidante. O eixo GCH1/BH4 protege contra danos oxidativos induzidos por UV (Xue et al., 2017). Assim, considerando a ativação aberrante de NRF2 e o papel de BH4, torna-se relevante investigar sua função no melanoma. A BH4 é sintetizada por três vias: de novo, dependente de GTPCH1 (GTP ciclohidrolase I, codificada pelo gene GCH1), 6-piruvoil-tetrahidropterina sintase (PTPS) e sepiapterina redutase (SR); de salvamento, que converte sepiapterina em BH2 via SR e depois em BH4 pela dihidrofolato redutase (DHFR); e de reciclagem, que regenera BH4 a partir de quinonoide dihidrobiopterina (qBH2) pela dihidropteridina redutase (DHPR) (Melo et al., 2021; Bendall et al., 2014). A BH4 atua como cofator essencial para hidroxilases envolvidas na síntese de neurotransmissores e, de forma crítica, para a atividade da NOS, estabilizando sua forma dimérica e promovendo a ligação do substrato L-arginina (Bendall et al., 2014). Além disso, exerce função antioxidante na manutenção da homeostase redox. Entretanto, a BH4 é altamente suscetível à oxidação, formando BH2, que compete pelo sítio ativo da NOS, mas é inativo na produção de óxido nítrico (NO). Assim, a função da NOS depende da razão BH4:BH2 (Melo et al., 2021). Em ambientes pró-oxidantes, como no melanoma, a redução da biodisponibilidade de BH4 leva ao desacoplamento da NOS, resultando em menor produção de NO e maior __________________________________________________________________________________ Anais do Congresso Brasileiro de Iniciação Científica Vol2 nº1 (2025) 1030 (Ciências Biológicas e da Saúde) geração de ânion superóxido (O₂•⁻), o que intensifica o estresse oxidativo, a perda da homeostase redox e a progressão tumoral (Yuyun et al., 2018; Gonçalves et al., 2019). O equilíbrio entre NO e EROs é fundamental para a homeostase redox; em concentrações fisiológicas, essas moléculas modulam vias de sinalização, mas seu desequilíbrio favorece a carcinogênese. Altos níveis de NO podem ser citotóxicos, enquanto baixas concentrações estimulam a proliferação celular (Monteiro et al., 2019). Já o acúmulo de EROs ativa vias oncogênicas (Molognoni et al., 2013; Carvalho et al., 2024), e a disfunção da NOS surge como promotora tumoral (Melo et al., 2009; Clark et al., 2024). A BH4 e a NOS estão associadas à proliferação, angiogênese, quimioresistência e metástases (Melo et al., 2011; Gonçalves et al., 2019; Soares et al., 2021; Melo et al., 2021). Alterações nos níveis de BH4 podem ser causadas por diferentes mecanismos, entre eles, mutações nas enzimas envolvidas na sua síntese ou modificações pós-traducionais dessas enzimas (Fanet et al., 2021). Em melanócitos murinos, o desacoplamento da NOS levou ao aumento de O₂•⁻, revertido por L-sepiapterina e L-NAME, que restauraram a homeostase redox e reduziram a clonogenicidade (Campos et al., 2007; Melo et al., 2011). Apesar do aumento de BH4 e NOS3 em melanomas metastáticos, a perda da estequiometria entre eNOS e BH4 levou ao aumento de O₂•⁻ e redução de NO, revertidos pelo silenciamento da NOS3, que diminuiu o crescimento tumoral (Melo et al., 2021). Estudos de progressão do melanoma humano mostraram que o efeito da BH4 depende do estágio: nas fases iniciais (RGP), a BH4 reduziu o crescimento celular e a ativação das vias ERK/AKT, enquanto nas fases metastáticas, a inibição de GTPCH1 reduziu viabilidade e clonogenicidade, sugerindo que a BH4 pode ser antitumoral nas fases iniciais e pró-tumoral nas avançadas (Soares et al., 2021). Esse papel dual foi confirmado em outros cânceres: efeito supressor no colorretal (Cardnell et al., 2013; Rabender et al., 2015), pró-tumoral no glioblastoma (Tran et al., 2018) e contexto dependente em mama e ovário (Cho et al., 2011; Cronin et al., 2018). Outros trabalhos também mostraram evidências do papel dual de BH4 em diferentes tipos de cânceres, utilizando abordagens farmacológicas, como a suplementação com DAHP; tratamento com BH4 e L-sepiapterina; SPRi3 e sulfassalazina (inibidores da SR) – além de estratégias de silenciamento ou superexpressão de GCH1 ou SPR (Mooney et al., 2019; Soares et al., 2021; Gonçalves et al., 2021; Zhang et al., 2022). __________________________________________________________________________________ Anais do Congresso Brasileiro de Iniciação Científica Vol2 nº1 (2025) 1031 (Ciências Biológicas e da Saúde) No câncer colorretal foi observado que a suplementação com BH4 ou L-sepiapterina reduziu o crescimento tumoral in vitro e in vivo (Cardnell et al., 2013; Rabender et al., 2015). Por outro lado, BH4 exerceu papel pró-tumoral no desenvolvimento do glioblastomas, ao estimular a proliferação in vitro e in vivo, a angiogênese e a resistência à apoptose (Tran et al., 2018). No entanto, em relação ao carcinoma de mama e ovário, BH4 pode promover ou inibir o desenvolvimento tumoral (Cho et al., 2011; Cronin et al., 2018). Diferentes assinaturas de sinalização oncogênica, moduladas pelo status redox, explicam essa dualidade (Gonçalves et al., 2021; Zhang et al., 2022). Em conjunto, os dados reforçam que o status redox é determinante para a resposta terapêutica no melanoma: tumores com capacidade antioxidante moderada são mais sensíveis à morte celular, enquanto aqueles com alta atividade antioxidante tornam-se resistentes ao tratamento (Arslanbaeva et al., 2020). Nesse contexto, a BH4 emerge como reguladora multifuncional da progressão tumoral, modulando tanto a proliferação quanto a resistência ao estresse oxidativo, e atua ainda como inibidor da ferroptose (Wu et al., 2020). A ferroptose é um tipo de morte celular regulada (RCD) dependente de ferro e associada à peroxidação lipídica, sendo promissora como alvo terapêutico em cânceres resistentes, como o melanoma (Zheng et al., 2025). É induzida pelo acúmulo de ferro e EROs, que oxidam PUFAs da membrana celular, gerando hidroperóxidos lipídicos (LOOHs) que comprometem a integridade celular. Sistemas antioxidantes, como cist(e)ina/GSH/GPX4, FSP1/CoQ10/vitamina K, PRDX6/GSTP1 e GCH1/BH4, previnem a ferroptose (Kuang et al., 2020). O eixo cist(e)ina/GSH/GPX4 neutraliza LOOHs via GSH como substrato da GPX4, sendo bloqueado por erastina, SAS ou RSL3, induzindo ferroptose (Zheng et al., 2025). Alternativamente, o BH4, via GCH1, atua como antioxidante lipofílico não enzimático, protegendo membranas ricas em PUFAs e promovendo acúmulo de CoQ10 reduzido, conferindo resistência à ferroptose independentemente da GPX4 (Soula et al., 2020; Yu et al., 2022). A expressão de GCH1 e níveis de BH4 correlacionam-se inversamente com a suscetibilidade à ferroptose em câncer colorretal e glioma (Hu et al., 2022; Jiang et al., 2022). No melanoma, altos níveis de EROs, desregulação redox e metabolismo do ferro aumentam a suscetibilidade à ferroptose (Ta et al., 2023). Estratégias combinando inibidores do eixo __________________________________________________________________________________ Anais do Congresso Brasileiro de Iniciação Científica Vol2 nº1 (2025) 1032 (Ciências Biológicas e da Saúde) cist(e)ina/GSH/GPX4, como erastina, RSL3 e sorafenibe, com vemurafenibe, melhoraram a eficácia terapêutica in vitro (Tsoi et al., 2018; Khorsandi et al., 2023). Dado o aumento de BH4 em melanomas metastáticos, BH4 é sugerido como mecanismo de escape à ferroptose, complementando defesas antioxidantes conhecidas. Modular essa via pode representar uma nova estratégia para sensibilizar células de melanoma à ferroptose. 4 CONCLUSÃO Esse estudo propõe uma estratégia terapêutica inovadora para o melanoma metastático, focada na inibição da síntese de BH4. Os resultados indicam que a modulação desta via, central na regulação do estresse oxidativo, pode sensibilizar as células tumorais à ferroptose e inibir sua progressão. Conclui-se que a BH4 representa um alvo promissor, cuja inibição pode explorar a vulnerabilidade redox do melanoma para induzir morte celular por ferroptose. 5 REFERÊNCIAS AL BOUZIDI, A. et al. NADPH Oxidase NOX4 is a critical mediator of BRAFV600Einduced downregulation of the sodium/iodide symporter in papillary thyroid carcinomas. Antioxidants & Redox Signaling, v. 26, n. 15, p. 864–877, 2017. ARSLANBAEVA, L. R.; SANTORO, M. M. Adaptive redox homeostasis in cutaneous melanoma. Redox Biology, v. 37, p. 101753, 2020. AZOUZI, N. et al. 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