IQ motif selectivity in human IQGAP1: binding of myosin essential light chain and S100B.

IQGAPs are cytoskeletal scaffolding proteins which link signalling pathways to the reorganisation of actin and microtubules. Human IQGAP1 has four IQ motifs each of which binds to calmodulin. The same region has been implicated in binding to two calmodulin-like proteins, the myosin essential light chain Mlc1sa and the calcium and zinc ion binding protein S100B. Using synthetic peptides corresponding to the four IQ motifs of human IQGAP1, we showed by native gel electrophoresis that only the first IQ motif interacts with Mlc1sa. This IQ motif, and also the fourth, interacts with the budding yeast myosin essential light chain Mlc1p. The first and second IQ motifs interact with S100B in the presence of calcium ions. This clearly establishes that S100B can interact with its targets through IQ motifs in addition to interacting via previously reported sequences. These results are discussed in terms of the function of IQGAP1 and IQ motif recognition.

Alterações do conteúdo de S100B durante o desenvolvimento em tecido encefálico, líquor e cultura de astrócitos corticais de rato

A S100B é uma proteína ligante de cálcio expressa e secretada por astrócitos. Em culturas de neurônios a S100B estimula a sobrevivência e extensão de neuritos. Estudos de imunocitoquímica e hibridização do RNAm in situ indicaram um aumento pós-natal desta proteína num período coincidente com a sinaptogênese em ratos. Neste trabalho foi investigado o imunoconteúdo da S100B por ELISA no tecido cerebral e no líquor de ratos durante o desenvolvimento pós-natal bem como o conteúdo e secreção de S100B em culturas de astrócitos corticais de diferentes idades. Também foi avaliada a ontogenia da GFAP e GAP-43, dois possíveis alvos da S100B. Os resultados mostram um acúmulo de S100B em hipocampo, córtex cerebral e cerebelo entre a segunda e quarta semana pós-natal. Uma redução da S100B no líquor foi observada após um período considerado crítico para a sinaptogênese em roedores. Um perfil semelhante foi observado durante o envelhecimento das culturas. Este estudo contribui com a idéia de que a S100B é uma proteína glial importante durante o desenvolvimento cerebral e que alterações nos seus níveis extracelulares devem estar envolvidos com a plasticidade sináptica.

Marcadores periféricos de dano ao sistema nervoso central : a proteína S100B e atividades ecto-nucleotidásicas

A S100B é uma proteína ligante de cálcio, de massa molecular de 21kDa, expressa principalmente por astrócitos. Esta proteína tem sido implicada em atividades funcionais tanto intra quanto extracelulares. Muitos estudos têm sugerido que intracelularmente ela está envolvida na modulação de proteínas do citoesqueleto e na regulação do ciclo celular. A proteína S100B pode ser secretada pelos astrócitos e desenvolver atividades extracelulares, que parecem depender de sua concentração. Em concentração nanomolar ela atua como fator trófico às células neurais, enquanto que em concentrações micromolar ela pode ser neurotóxica. A quantificação da proteína S100B no sangue e líquor se correlaciona com a extensão e intensidade do dano ao sistema nervoso central (SNC) o que permite sua utilização em estudos como marcador bioquímico de dano ou disfunção cerebral. Esta tese está dividida em três partes. A primeira parte propõe a utilização clínica da proteína S100B em patologias com envolvimento do SNC como a síndrome de Down, mielopatia associada ao vírus HTLV-I, lupus eritematoso sistêmico, epilepsia secundária a neurocisticercose e, além disso demonstramos a curva de ontogenia da S100B no sangue. Na segunda parte descrevemos uma atividade de nucleotidases presente em líquor de ratos, e finalmente, na terceira parte abordamos as perspectivas para futuros trabalhos. Os resultados obtidos pelo nosso grupo e por outros grupos internacionais relatam que a proteína S100B é um marcador inespecífico para evidenciar dano ou disfunção em doenças agudas e crônicas com envolvimento do SNC. Apesar de ser um marcador inespecífico, medidas dos níveis da proteína S100B tem grande sensibilidade para detectar uma resposta celular cerebral inespecífica. Além disso, demonstramos que estudos clínicos com esta proteína necessitam controles pareados por idade e sexo. A atividade nucleotidásica descrita no líquor de ratos hidrolisa preferencialmente o GDP e UDP comparado aos outros nucleotídeos. Nas perspectivas, os resultados mostrados são referentes a experimentos preliminares o que torna prematuro qualquer tipo de conclusão.

Efeito do glutamato sobre a secreção da proteína S100B em cultura de astrócitos hipocampais

A proteína S100B pertence à família S100 de proteínas ligantes de Ca+2. Sua expressão dá-se primariamente em astrócitos, os quais também secretam esta proteína, exercendo um papel trófico sobre as células vizinhas. A adição de S100B tem promovido a sobrevivência de neurônios em cultura e, recentemente, tem sido proposto um papel protetor da S100B contra a excitoxicidade. Neste trabalho investigamos a liberação de S100B na presença de alta concentração de glutamato. A secreção de S100B em astrócitos de ratos em cultura foi quantificada, pelo método de ELISA, durante 24 horas após uma privação de soro de 30 minutos (condição estimulada) ou não (condição basal). A integridade dos astrócitos foi analisada por ensaios de exclusão de azul de tripan e medida da LDH. Glutamato (1 mM) não teve efeito sobre a secreção basal de S100B, mas diminuiu a liberação 1h depois da privação de soro. A privação de soro que estimulou a liberação de S100B foi dependente de síntese protéica e reduzida por Rp-AMPc e H-89, sugerindo o envolvimento da via AMPc/PKA, possivelmente sobre o elemento sensível ao AMPc no gene de S100B. Além disso, a privação de soro foi acompanhada por um aumento transitório do conteúdo intracelular de AMPc. Nossos resultados sugerem que o proposto papel neurotrófico da S100B, pelo menos em cultura de astrócitos hipocampais, poderia estar prejudicado por altos níveis de glutamato. Não está claro ainda se o efeito do glutamato é medeado por receptores. Na tentativa de investigar o mecanismo envolvido usamos inibidores do transporte de glutamato e agonistas de glutamato. Os resultados indicam que ambos receptores metabotrópicos do Grupo I/II e transportadores de glutamato estão envolvidos no decréscimo da secreção de S100B induzida pelo glutamato.

Estudo da proteína S100B em pacientes com esquizofrenia

O projeto de pesquisa que deu origem a esta Dissertação de Mestrado foi desenvolvido em caráter colaborativo entre o Departamento de Bioquímica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Departamento de Psiquiatria e Medicina Legal da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e Serviço de Psiquiatria do Hospital de Clínicas de Porto Alegre. O Protocolo deste estudo foi aprovado, em março de 1999 sob o número 99027, pelas Comissões Científica e de Pesquisa e Ética em Saúde, reconhecida pela CONEP como Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital de Clínicas de Porto Alegre.

Imunoconteúdo da proteína S100B e comportamento cognitivo em ratos expostos ao metilmercúrio durante a gestação

Metilmercúrio (MeHg), a forma orgânica do mercúrio, é um dos poluentes de maior risco ao ambiente. MeHg é uma potente neurotoxina, principalmente durante o desenvolvimento do sistema nervoso central. A neurotoxicidade induzida pelo MeHg no período pré-natal pode causar desordens mentais, paralisia cerebral e convulsões. Nós investigamos o imunoconteúdo de S100B no fluído cerebroespinal (FCE) e no tecido encefálico, uma proteína ligante de cálcio produzida e secretada pelos astrócitos, na qual tem uma atividade trófica e tóxica, dependendo da sua concentração. Ratas grávidas foram expostas ao MeHg (5 mg/kg/dia) no 12°, 13° e 14° dias de gestação. O fluído cerebroespinal e o tecido encefálico (mais especificamente hipocampo, córtex cerebral e cerebelo) foram obtidos dos neonatos no 1°, 15° e 30° dia pós-natal. O acúmulo de MeHg foi medido do tecido encefálico após o nascimento e aos 30 dias de vida. Um aumento da S100B no FCE foi observado aos 15 dias de vida pós-natal, mas desapareceu aos 30 dias. No tecido hipocampal mostrou um aumento da S100B (e redução da proteína ácida fibrilar glial) imediatamente após nascimento, mas não posteriormente. Nenhuma mudança foi observada no teste cognitivo (labirinto aquático) desses ratos em idade adulta. Nossos resultados reforçam o envolvimento glial na neurotoxicidade induzida pelo MeHg. As mudanças no hipocampo ao nascimento, poderiam estar relacionadas com as desordens cognitivas e epilépticas atribuídas ao MeHg. O aumento da S100B no FCE reforça a hipótese de que o aumento da S100B está relacionado a danos no sistema nervoso central. Embora, o mecanismo celular envolvido no aumento do conteúdo da S100B no FCE seja desconhecido, os resultados sugerem que a S100B possa ser usada como um marcador periférico na injúria induzida pelo MeHg.

Neurotoxicidade do metotrexato : utilização da proteína S100B como um marcador e estudo do envolvimento do sistema glutamatérgico

O metotrexato (MTX) é um antagonista do ácido fólico amplamente utilizado no tratamento de doenças neoplásicas e não neoplásicas. Entretanto, o uso terapêutico desse fármaco pode levar à neurotoxicidade que pode se manifestar na forma aguda, subaguda e crônica, abrangendo os seguintes sintomas: cefaléia, sonolência, confusão, edema cerebral, convulsões, encefalopatia, coma e prejuízo das funções cognitivas. Os achados neuropatológicos consistem de astrogliose reativa, desmielinização, dano axonal e necrose da substância branca. Em nível celular, o MTX parece afetar primeira e seletivamente os astrócitos, quando comparados com os neurônios.O exato mecanismo neurotóxico do MTX continua não esclarecido, e parece ser multifatorial. Visando ampliar os conhecimentos a respeito dos efeitos do MTX no SNC, foram desenvolvidos dois trabalhos com diferentes modelos em animais, nos quais foram estudados os possíveis mecanismos de ação tóxica desse fármaco, como também propomos a utilização do marcador bioquímico S100B na detecção de injúrias cerebrais associadas ao tratamento. A partir dos resultados obtidos nos experimentos de captação de glutamato in vitro, verificamos que o MTX interfere na remoção do glutamato da fenda sináptica, podendo levar à excitotoxicidade. Também, o aumento da proteína S100B auxilia no entendimento dos mecanismos de ação do MTX, pois sugere que os astrócitos estão respondendo a um insulto na tentativa de neuroproteção Além disso, a S100B, aliada a outros marcadores neuroquímicos e técnicas de diagnóstico por imagem, seria muito importante no monitoramento terapêutico, pois poderia detectar alterações celulares sutis e ajudaria a prevenir a neurotoxicidade pelo MTX. Os resultados que obtivemos nos experimentos de convulsões induzidas pelo MTX demonstraram a participação do sistema glutamatérgico na neurotoxicidade desse fármaco. Especificamente, evidenciamos o envolvimento dos receptores inotrópicos glutamatérgicos na patogênese das convulsões. Porém, neste modelo experimental, a captação de glutamato possivelmente diminuiu em decorrência das manifestações das convulsões e não por uma ação direta, ou indireta, do MTX. O entendimento dos mecanismos de ação é muito importante para a clínica médica, pois permite que novas ferramentas sejam criadas no intuito de prevenir os danos tóxicos induzidos por fármacos. Assim, mais estudos devem ser realizados para tentar desvendar os mecanismos de neurotoxicidade do MTX, como também para estudar potenciais marcadores bioquímicos de injúria cerebral que auxiliem no monitoramento terapêutico.

Relação da proteína S100B com a hipóxia neontal

A participação de marcadores bioquímicos na avaliação de quadros de asfixia neonatal é cada vez mais relevante. A proteína S100B tem um papel destacado nestas pesquisas. O objetivo deste estudo foi procurar destacar a importância da proteína S100B na avaliação de recém-nascidos a termo com quadros de encefalopatia hipóxico-isquêmica, assim como correlacionar com outras substâncias que também participam do processo isquêmico. Foram analisados 21 casos de recém-nascidos a termo que desenvolveram quadro de encefalopatia hipóxico-isquêmica, no período de setembro de 2003 a outubro de 2004. Realizadas coletas no 1º e 4º dia de vida e dosadas, por método imunocitoquímico, a proteína S100B e o lactato. Foi possível detectar uma correlação positiva entre as 2 substâncias, assim como, quando comparadas entre si, observou-se também significância estatística.

Attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD) and glial integrity: S100B, cytokines and kynurenine metabolism--effects of medication

Children with attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) show a marked temporal variability in their display of symptoms and neuropsychological performance. This could be explained in terms of an impaired glial supply of energy to support neuronal activity.

Marked increase of the astrocytic marker S100B in the cerebrospinal fluid of HIV-infected patients on LPV/r-monotherapy

Objective: To determine changes of cerebrospinal fluid (CSF) biomarkers of patients on monotherapy with lopinavir/ritonavir. Design: The Monotherapy Switzerland/Thailand study (MOST) trial compared monotherapy with ritonavir-boosted lopinavir with continued therapy. The trial was prematurely stopped due to virological failure in six patients on monotherapy. It, thus, offers a unique opportunity to assess brain markers in the early stage of HIV virological escape. Methods: Sixty-five CSF samples (34 on continued therapy and 31 on monotherapy) from 49 HIV-positive patients enrolled in MOST. Using enzyme-linked immunosorbent assay, we determined the CSF concentration of S100B (astrocytosis), neopterin (inflammation), total Tau (tTau), phosphorylated Tau (pTau), and amyloid-β 1–42 (Aβ), the latter three indicating neuronal damage. Controls were CSF samples of 29 HIV-negative patients with Alzheimer dementia. Results: In the CSF of monotherapy, concentrations of S100B and neopterin were significantly higher than in continued therapy (P = 0.006 and P = 0.013, respectively) and Alzheimer dementia patients (P < 0.0001 and P = 0.0005, respectively). In Alzheimer dementia, concentration of Aβ was lower than in monotherapy (P = 0.005) and continued therapy (P = 0.016) and concentrations of tTau were higher than in monotherapy (P = 0.019) and continued therapy (P = 0.001). There was no difference in pTau among the three groups. After removal of the 16 CSF with detectable viral load in the blood and/or CSF, only S100B remained significantly higher in monotherapy than in the two other groups. Conclusion: Despite full viral load-suppression in blood and CSF, antiretroviral monotherapy with lopinavir/ritonavir can raise CSF levels of S100B, suggesting astrocytic damage.