Electron Transfer and Ligand Binding Properties of Cytochromes

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemistry

Melanosome transfer between melanocytes and keratinocytes

RESUMO: A pele é o maior órgão do corpo humano e a sua pigmentação é essencial para a sua coloração e proteção contra os efeitos nocivos da radiação ultravioleta (UV). A pigmentação da pele resulta essencialmente de três processos: a síntese e o armazenamento de melanina pelos melanócitos, em organelos especializados denominados melanossomas; o transporte dos melanossomas dentro dos melanócitos; e finalmente, a transferência dos melanossomas para os queratinócitos adjacentes. Nos queratinócitos, a melanina migra para a região perinuclear apical da célula para formar um escudo protetor,responsável pela proteção do DNA dos danos causados pela radiação UV. Os melanócitos estão localizados na camada basal da epiderme e contactam com 30-40 queratinócitos. Em conjunto, estas células formam a “unidade melano-epidérmica”. Apesar dos processos de síntese e transporte de melanina nos melanócitos estarem bastante bem caracterizados, os mecanismos moleculares subjacentes à transferência inter-celular de melanina são menos conhecidos e ainda controversos. Dados preliminares obtidos pelo nosso grupo, que se basearam na observação de amostras de pele humana por microscopia electrónica, indicam que a forma predominante de transferência de melanina na epiderme consiste na exocitose dos melanossomas pelos melanócitos e subsequente endocitose da melanina por queratinócitos. Para além disso sabe-se que as proteínas Rab, que controlam o tráfego membranar, estão envolvidas em várias etapas de pigmentação da pele, nomeadamente na biogénese e no transporte de melanina. Assim, dado o seu papel fundamental nestes processos, questionámo-nos sobre o seu envolvimento na transferência de melanina. Com este trabalho, propomo-nos a expandir o conhecimento atual sobre a transferência de melanina na pele, através do estudo detalhado dos seus mecanismos moleculares, identificando as proteínas Rab que regulam o processo. Pretendemos também confirmar o modelo de exo/endocitose como sendo o mecanismo principal de transferência de melanina. Primeiro, explorámos a regulação da secreção de melanina pelos melanócitos e analisámos o papel de proteínas Rab neste processo. Os resultados foram obtidos recorrendo a um método in vitro, desenvolvido previamente no laboratório, que avalia a quantidade de melanina segregada para o meio de cultura por espectrofotometria, e ainda por microscopia, contando o número de melanossomas transferidos para os queratinócitos. Através de co-culturas de melanócitos e queratinócitos, verificou-se que os queratinócitos estimulam a libertação de melanina dos melanócitos para o meio extra-celular, bem como a sua transferência para os queratinócitos. Além disso, a proteína Rab11b foi identificada como um regulador da exocitose de melanina e da sua transferência para os queratinócitos. De facto, a diminuição da expressão de Rab11b em melanócitos provocou a redução da secreção de melanina estimulada por queratinócitos, bem como da transferência desta. Em segundo lugar, para complementar o nosso estudo, centrámos a nossa investigação na internalização de melanina por queratinócitos. Especificamente, usando uma biblioteca de siRNA, explorámos o envolvimento de proteínas Rab na captação de melanina por queratinócitos. Como primeira abordagem, usámos esferas fluorescentes como substituto de melanina, avaliando os resultados por citometria de fluxo. No entanto, este método revelou-se ineficaz uma vez que a internalização destas esferas é independente do recetor PAR-2 (recetor 2 ativado por protease), que foi previamente descrito como essencial na captação de melanina por queratinócitos Posteriormente, foi desenvolvido um novo protocolo de endocitose baseado em microscopia, usando melanossomas sem a membrana envolvente (melanocores) purificados do meio de cultura de melanócitos, incluindo um programa informático especialmente desenhado para realizar uma análise semi-automatizada. Após internalização, os melanocores acumulam-se na região perinuclear dos queratinócitos, em estruturas que se assemelham ao escudo supranuclear observado na pele humana. Seguidamente, o envolvimento do recetor PAR-2 na captação de melanocores por queratinócitos foi confirmado, utilizando o novo protocolo de endocitose desenvolvido. Para além disso, a necessidade de quatro proteínas Rab foi identificada na internalização de melanocores por queratinócitos. A redução da expressão de Rab1a ou Rab5b em queratinócitos diminuiu significativamente o nível de internalização de melanocores, enquanto o silenciamento da expressão de Rab2a ou Rab14 aumentou a quantidade de melanocores internalizados por estas células. Em conclusão, os resultados apresentados corroboram as observações anteriores, obtidas em amostras de pele humana, e sugerem que o mecanismo de transferência predominante é a exocitose de melanina pelos melanócitos, induzida por queratinócitos, seguida por endocitose pelos queratinócitos. A pigmentação da pele tem implicações tanto ao nível da cosmética, como ao nível médico, relacionadas com foto-envelhecimento e com doenças pigmentares. Assim sendo, ao esclarecer quais os mecanismos moleculares que regulam a transferência de melanina na pele, este trabalho pode conduzir ao desenvolvimento de novas estratégias para modular a pigmentação da pele.----------------ABSTRACT: Skin pigmentation is achieved through the highly regulated production of the pigment melanin in specialized organelles, termed melanosomes within melanocytes. These are transported from their site of synthesis to the melanocyte periphery before being transferred to keratinocytes where melanin forms a supra-nuclear cap to protect the DNA from UVinduced damage. Together, melanocytes and keratinocytes form a functional complex, termed “epidermal-melanin unit”, that confers color and photoprotective properties to the skin. Skin pigmentation requires three processes: the biogenesis of melanin; its intracelular transport within the melanocyte to the cell periphery; and the melanin transfer to keratinocytes. The first two processes have been extensively characterized. However, despite significant advances that have been made over the past few years, the mechanisms underlying inter-cellular transfer of pigment from melanocytes to keratinocytes remain controversial.Preliminary studies from our group using electron microscopy and human skin samples found evidence for a mechanism of coupled exocytosis-endocytosis. Rab GTPases are master regulators of intracellular trafficking and have already been implicated in several steps of skin pigmentation. Thus, we proposed to explore and characterize the molecular mechanisms of melanin transfer and the role of Rab GTPases in this process. Moreover, we investigated whether the exo/endocytosis model is the main mechanism of melanin transfer. We first focused on melanin exocytosis by melanocytes. Then, we started to investigate the key regulatory Rab proteins involved in this step by establishing an in vitro tissue culture model of melanin secretion. Using co-cultures of melanocytes and keratinocytes, we found that keratinocytes stimulate melanin release and transfer. Moreover, depletion of Rab11b decreases keratinocyte-induced melanin exocytosis by melanocytes. In order to determine whether melanin exocytosis is a predominant mechanism of melanin transfer, the amount of melanin transferred to keratinocytes was then assayed in conditions where melanin exocytosis was inhibited. Indeed, Rab11b depletion resulted in a significant decrease in melanin uptake by keratinocytes. Taken together, these observations suggest that Rab11b mediates melanosome exocytosis from melanocytes and transfer to keratinocytes. To complement and extend our study, we of melanin by keratinocytes. Thus, we aimed to explore the effect of depleting Rab GTPases on melanin uptake and trafficking within keratinocytes. As a first approach, we used fluorescent microspheres as a melanin surrogate. However, the uptake of microspheres was observed to be independent of PAR-2, a receptor that is required for melanin uptakecentred our attention in the internalization of melanin by keratinocytes. Thus, we aimed to explore the effect of depleting Rab GTPases on melanin uptake and trafficking within keratinocytes. As a first approach, we used fluorescent microspheres as a melanin surrogate. However, the uptake of microspheres was observed to be independent of PAR-2, a receptor that is required for melanin uptake.Therefore, we concluded that microspheres were uptaken by keratinocytes through a different pathway than melanin. Subsequently, we developed a microscopy-based endocytosis assay using purified melanocores (melanosomes lacking the limiting membrane) from melanocytes, including a program to perform a semi-automated analysis. Melanocores are taken up by keratinocytes and accumulate in structures in the perinuclear area that resemble the physiological supranuclear cap observed in human skin. We then confirmed the involvement of PAR-2 receptor in the uptake of melanocores by keratinocytes, using the newly developed assay. Furthermore, we identified the role of four Rab GTPases on the uptake of melanocores by keratinocytes. Depletion of Rab1a and Rab5b from keratinocytes significantly reduced the uptake of melanocores, whereas Rab2a, and Rab14 silencing increased the amount the melanocores internalized by XB2 keratinocytes. In conclusion, we present evidence supporting keratinocyte-inducedmelanosome exocytosis from melanocytes, followed by endocytosis of the melanin core by keratinocytes as the predominant mechanism of melanin transfer in skin. Although advances have been made, there is a need for more effective and safer therapies directed at pigmentation disorders and also treatments for cosmetic applications. Hence, the understanding of the above mechanisms of skin pigmentation will lead to a greater appreciation of the molecular machinery underlying human skin pigmentation and could interest the pharmaceutical and cosmetic industries.

Liberdade e tolerância religiosa: "portugueses não católicos" no ultramar do século XIX

The personal legal status of native non catholic people of Portuguese colonial Empire during the nineteenth century, their position in what concerns Portuguese citizenship, is the main subject of this article. While discussing constitutional articles on religion, Portuguese deputies of the nineteenth century were confronted with a set of problems about that status which they find difficult to solve: should non catholic peoples who were born in Portuguese colonial territory be treated as plain Portuguese citizens or where they just “savage people”, “colonial subjects” or, in a more optimistic approach, “civilizing subjects”. The results were not conclusive, giving rise to an “uncertainty principle” which enabled central and local government to decide in an almost casuistic way about native people status and rights.

The system of Transfer Pricing in a multinational

Transfer prices are used by the majority of firms worldwide when intermediate products or services are transferred within the same organization. These prices are reported as revenue for the selling entity (division, unit, department etc.) and as cost for the buying entity. Nevertheless, transfer prices lead to many disputes among managers in the same organization as transfer prices influence the performance of their entities. In cross-border transactions, transfer prices can be used by firms to reduce corporate taxes and thus, increase total firm profits. In order to fight against this firms’ practice, tax authorities require firms to establish a transfer pricing system in accordance with OECD1 Transfer Pricing Guidelines.

Fiscal adjustments and sovereign default in different government systems

This paper extends the model of Spolaore (2004) about adjustments in di erent government systems for the context of scal adjustments and sovereign default. We introduce asymmetry between groups in income and preferences towards scal reforms. Default a ects di erently each group and becomes a possibility if reforms are not enacted after public nance solvency shocks, in uencing the political game according to its likelihood. With the extensions, new situations which were not possible with the previous framework arise. After the exposition of the model, the Argentine default in 2001 provides an example of the political con icts addressed by the model.

O regime penal das imunidades dos titulares dos órgãos políticos de soberania

Portugal is one of the countries that has a constitutional regime of immunity. This protects certain individuals in political positions from prosecution under the law. These individuals are said to have a privileged status when compared to ordinary citizens. The purpose of this study is to examine the immunities enjoyed by President, the members of Parliament and the government ministers. The regime of immunities can be found to generate a certain sense of injustice and feelings of mistrust since the individual can not, albeit temporarily, be held criminally responsible for criminal conduct. It is urgent, therefore, to find a consistent justification with the principles and values of the Criminal Law. The Parliament is the place of the exercise of democratic power and, therefore, a member of Parliament assumes a central position in parliamentary activity. For this reason, it will be necessary to determine analysis to determine the meaning the prerogative of criminal irresponsibility. One question that must be asked is to know how the dogmatic plan that the immunities of the political organs of sovereignty must be seen.

A importância da Polícia Municipal na segurança

The challenge of this work is to assess the importance of the municipal police in improving the safety of citizens, if gauging from this reality through contributions from the Municipal Police Guimarães. The IV Constitutional Review in 1997, enabled the Portuguese municipalities creating administrative police bodies. These services, known as Municipal Police, have gradually come up in several municipalities. Currently the Municipal Police have their fundamental legal regulations of Law No. 19/2004 of 20 May, which, according to the Portuguese Constitution provides that these must be seen as municipal services, which act in a space territorially delimited, which corresponds to the municipality that each belongs. Under Article 237, paragraph 3, of the Constitution, the Municipal Police are municipal services, which shall cooperate in the maintenance of public order and protection of local communities, acting in cooperation with the security forces, public security functions. The safety concept has been taking an increasingly significant importance within the population. Is also no doubt say that, currently, insecurity affects all of society and is a major concern of law enforcement authorities. To find suitable answers we found that there are several studies on these subjects. In order to be able to make our contribution, text looks us on this subject, having had the support of the Municipal Police Guimarães, in the preparation of this work. Thus, based on a survey, they were sounded out, as privileged actors, agents of the Municipal Police Guimarães, in order to know their perceptions with regard to security issues faced in the context of security. We understand ask them to answer in particular the following questions: What are the most facilitators situations of crime? How important is the Municipal Police Guimarães in crime prevention? What are the strategies for prevention of incivilities? What other skills that can be conferred upon the Municipal Police? The results obtained allowed us to conclude that incivilities facilitate the occurrence of crimes and that the Municipal Police may have a more active role in the security of the population. If you were given other duties, in addition to that already have, the Municipal Police could reach another level of effectiveness. However we understand that any change to the tasks of this police need a serious and profound reflection, to find complementary alternatives with the security forces, which does not conflict with current assignments of any of the parties or with the interests of citizens.

As Comissões Parlamentares de Inquérito no Portugal democrático, 1976-2015

As transformações operadas no mundo contemporâneo, em especial no que respeita às estruturas do poder, à sua maior autonomização e diferenciação, tiveram particulares reflexos ao nível dos Parlamentos e das funções que prosseguem. Desde a sua origem, no passado século XIII, à atualidade, grandes acontecimentos, clivagens e factos históricos estão presentes na sua linha evolutiva. A democratização do regime parlamentar e a legitimidade outorgada através de eleições democráticas e concorrenciais são um marco ímpar na sua história. A complexidade das sociedades hodiernas catapultou o Poder Executivo em detrimento do Parlamento, enquanto órgão legislativo por excelência. Tal circunstancialismo levou, não ao proclamado declínio dos Parlamentos, mas a reformas estruturantes. Outras e mais importantes funções seriam prosseguidas. Se as iniciativas legislativas e a definição das políticas públicas passaram a ser quase um exclusivo do Governo, havia que desenvolver e ampliar, por parte dos Parlamentos, os instrumentos de controlo, fiscalização e escrutínio da ação governativa. Entre os clássicos instrumentos de controlo avulta o Inquérito Parlamentar, materializado em Comissões Parlamentares de Inquérito, dotadas de poderes especiais para recolha de informação e para investigação. No seu percurso parlamentar, também as Comissões de Inquérito foram sendo alvo de constantes aperfeiçoamentos, de ordem constitucional, legal e regimental. A excessiva partidarização da atividade parlamentar de outrora e sobretudo a confusão entre o governo e o partido que o sustentava a nível parlamentar, o confronto desequilibrado de meios entre as maiorias e as minorias, levaram a um reposicionamento do inquérito parlamentar enquanto garante do direito das minorias. Não sendo expectável que as grandes iniciativas de controlo sejam tomadas pelo partido maioritário, cabe à oposição esse papel. Em Portugal, diminuta era a tradição do instituto do inquérito parlamentar, razão porque foi efémera e sem resultado a sua utilização no tempo da monarquia constitucional. O regime democrático, abraçado com o 25 de abril de 1974, relançou o órgão de soberania Parlamento e estabeleceu prioridades. Até ao amadurecimento da democracia viveram-se tempos mais conturbados mas de grande aprendizagem. O inquérito Parlamentar, a partir da revisão constitucional de 1982, passou conceptualmente a integrar um dos meios mais relevantes da fiscalização política. É, pois, o levantamento exaustivo e a análise das Comissões Parlamentares de Inquérito no Portugal democrático, período de 1976-2015, o objetivo a que nos propomos neste estudo.