Indoleamine 2,3-dioxygenase 1 (IDO1), the rate-limiting enzyme of tryptophan catabolism, has been strongly associated with the progression of malignancy and poor survival in melanoma patients. As a result, IDO1 is a leading target for interventions aimed at restoring melanoma immune surveillance. Here, in a scenario involving the tryptophan catabolism, we report that melatonin biosynthesis is driven by 1-methyl-tryptophan (1-MT), a competitive inhibitor of IDO1, in human fibroblasts, melanocytes and melanoma cells. In addition to melatonin biosynthesis, 1-MT induced the expression of tryptophan hydroxylase, arylalkylamine-N-acetyltransferase and hydroxyindole O-methyltransferase mRNA in fibroblasts and melanocytes. We observed a great variability in the levels of IDO1 mRNA expression and kynurenine release between skin cells and melanoma cell lines in response to interferon-c, a classical IDO1 inducer. In this setting, melatonin was shown to downregulate kynurenine production. Furthermore, in a condition of low basal activity of IDO1, it was observed that 1-MT, as well melatonin, inhibited the proliferation of human melanoma cells. Taken together, our results suggest that 1-MT may serve as more than just a tool to disrupt tumor immune escape (via the inhibition of IDO1) because it was shown to act directly on the proliferation of human melanoma cells and induce melatonin biosynthesis in the tumor milieu. Moreover, 1-MT-mediated inhibition of IDO occurs in normal skin and melanoma cells, which addresses the possibility that all cells in the skin microenvironment can be targeted by 1-MT. Our findings provide innovative approaches into understanding tumor therapy related to the control of tryptophan metabolism by 1-MT.

AGRADECIMENTOSAgradeço a Deus, por me dar forças nos momentos de fraqueza e me guiando a percorrer minha longa jornada.Agradeço ao meu querido chefe Ernani, por ser esse orientador e pai para todas as horas, por me incentivar e ajudar sempre quando precisei. Você é aquele que me viu rir, chorar e desabafar diversas vezes. Agradeço a chance dada a mim por ser essa sua aluna e por receber o conhecimento que tenho hoje.A minha co-orientadora Ana Campa, por ter paciência em me ensinar bioquímica, que é muito difícil para minha cabecinha, em discutir resultados e por ter me acolhido tão bem em seu grupo. O metabolismo do triptofano (Trp) se dá pela via das quinureninas (QUIN), pela via serotoninérgica (SER) e pela via das aminas traço. A primeira gera QUIN e uma variedade de outros metabólitos secundários. Quando conduzida pela enzima indolamina 2,3 dioxigenase (IDO) contribui para os fenômenos de tolerância e imune escape de células tumorais; e quando conduzida pela triptofano 2,3 dioxigenase (TDO) no fígado, participa na síntese da niacina e NAD. A via SER leva à formação do neurotransmissor serotonina (SER), que pode gerar o hormônio melatonina (MEL), respectivamente e outros metabólitos biologicamente ativos. Outra via menos estudada, a via das aminas traço, produz produtos neuroativos. Dada a abrangência e importância das rotas metabólicas do Trp, nós desenvolvemos e validamos uma metodologia bioanalítica robusta, seletiva e sensível por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), acoplado espectrometria de massas (MS) para a determinação simultânea do Trp e seus 15 metabólitos. Para tanto, escolhemos para a avaliação das três vias, linhagens de glioma humano. A escolha por este tipo celular deveu-se ao grande interesse de estudos de metabolismo de Trp em células tumorais, no qual células de glioma tem sido modelo. Nos ensaios com as células de glioma acompanhamos os efeitos de um indutor e inibidores da primeira etapa de metabolização do Trp pela via das quinureninas, ou seja, IFN- (indutor da IDO), 1-metiltriptofano (1-MT; inibidor competitivo da IDO) e 680C91 (inibidor seletivo da TDO). Pudemos observar o impacto que a indução ou a inibição do primeiro passo teve sobre os metabólitos subsequentes e as diferenças no metabolismo das duas linhagens estudadas, A172 e T98G. A linhagem T98G só tem atividade de IDO, enquanto que a A172 tem tanto atividade IDO quanto TDO. A indução por IFN- mostrou que essa citocina não só atua na formação da via QUIN, mas possui um impacto modesto nas demais rotas. Observamos também que a inibição do 1-MT mostrou seu impacto nos metabólitos invdividualmente, do que a simples relação Trp-QUIN. Contudo, nosso resultados nos permitiu mostrar pela primeira vez a descrição completa dessas vias, em especial nessas linhagens celulares, podendo supor estratégias terapêuticas nessas rotas que estão relacionadas a progressão ou não tumoral. The tryptophan metabolism (Trp) takes place by means of kynurenine (QUIN), by the serotonin pathway (SER) and by the pathway of trace amines synthe...