Studies towards modified chitooligosaccharides: a new approach to NAG-NAM moiety

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Bioorgânica

Periplasmic nitrate reductases: structural and spectroscopic studies

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Bioquímica, especialidade Bioquímica-Física, pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Identification of mating type genes in the bipolar basidiomycetous yeast rhodosporidium toruloides: first insight into the MAT Locus structure of the sporidiobolales

Eukaryotic Cell, Vol.7, Nº6

Caracterização da função do monóxido de azoto e glutationo hepáticos na sensabilidade periférica à insulina

xi RESUMO A acção da insulina no músculo esquelético depende de um reflexo parassimpático hepático que conduz à libertação de uma substância hepática sensibilizadora da insulina, designada por HISS, responsável por cerca de 55% do efeito hipoglicemiante da insulina. A acção da HISS é finamente regulada pelo monóxido de azoto (NO) hepático e pelo estado prandial, aumentando no período pós-prandial imediato e diminuindo progressivamente com as horas de jejum. A secreção da HISS pode ser inibida cirúrgica ou farmacologicamente, quer por desnervação selectiva do plexo anterior hepático, quer por administração de atropina, quer por inibição do sintase do NO (NOS) hepático. O objectivo geral do trabalho apresentado nesta dissertação foi a caracterização da via de transdução de sinal que conduz à libertação da HISS. O modelo utilizado neste estudo foi o rato Wistar. A sensibilidade à insulina foi avaliada através do teste rápido de sensibilidade à insulina (RIST). A primeira hipótese de trabalho testada foi que a sequência de eventos que conduzem à secreção da HISS inicia-se com a activação do sistema parassimpático hepático seguida de activação do NOS hepático com subsequente produção de NO e activação do guanilato ciclase (GC). Observou-se que a administração de um dador de NO reverteu a resistência à insulina induzida, quer por inibição do NOS hepático, quer por antagonismo dos receptores muscarínicos com atropina. Em contraste, a resistência à insulina produzida por inibição do NOS hepático não foi revertida por administração intraportal de acetilcolina (ACh). Constatou-se que a inibição do GC hepático diminuiu a sensibilidade à insulina. Estes resultados sugerem que: a ACh libertada no fígado induz a síntese de NO hepático que conduz à libertação da HISS, que por sua vez é modulada pelo GC hepático. A libertação da HISS em resposta à insulina é regulada pelo estado prandial. Uma vez que os níveis hepáticos de glutationo (GSH) se encontram, tal como a HISS, diminuídos no estado de jejum e aumentados após a ingestão de uma refeição, testou-se a hipótese de que o GSH hepático está envolvido na secreção da HISS. Observou-se que a depleção do GSH hepático induziu resistência à insulina, comparável à obtida após inibição do NOS hepático. Estes resultados suportam a hipótese de que o GSH hepático desempenha um papel crítico na acção periférica da insulina. Considerando que, no estado de jejum, tanto os níveis de GSH hepático como os níveis de NO hepático são baixos, testou-se a hipótese de que a co-administração intraportal de um dador de GSH e de um dador de NO promove um aumento da sensibilidade à insulina no estado de jejum, devido ao restabelecimento do mecanismo da HISS. Observou-se que a administração sequencial de dadores de GSH e de NO no fígado provocou um aumento na sensibilidade à insulina, dependente da dose de dador de GSH administrada. Concluiu-se portanto que ambos, GSH e NO, são essenciais para que o mecanismo da HISS esteja completamente funcional. O GSH e o NO reagem para formar um S-nitrosotiol, o S-nitrosoglutationo (GSNO). Os resultados supra-mencionados conduziram à formulação da hipótese de que a secreção/acção da HISS depende da formação de GSNO. Observou-se que a administração intravenosa de S-nitrosotióis (RSNOs) aumentou a sensibilidade à insulina, em animais submetidos a um período de jejum, ao contrário da administração intraportal destes fármacos, o que RSNOs têm uma acção periférica, mas não hepática, na sensibilidade à insulina. Os resultados obtidos conduziram à reformulação da hipótese da HISS, sugerindo que a ingestão de uma refeição activa os nervos parassimpáticos hepáticos levando à libertação de ACh no fígado que, por sua vez activa o NOS. Simultaneamente, ocorre um aumento dos níveis de GSH hepático que reage com o NO hepático para formar um composto nitrosado, o GSNO. Este composto mimetiza a acção hipoglicemiante da HISS no músculo esquelético. SUMMARY Insulin action at the skeletal muscle depends on a hepatic parasympathetic reflex that promotes the release of a hepatic insulin sensitizing substance (HISS) from the liver, which contributes 55% to total insulin action. HISS action is modulated by hepatic nitric oxide (NO) and also by the prandial status so as to, in the immediate ostprandial state, HISS action is maximal, decreasing with the duration of fasting. HISS secretion may be inhibited by interruption of the hepatic parasympathetic reflex, achieved either by surgical denervation of the liver or by cholinergic blockade with atropine, or by prevention of hepatic NO release, using NO synthase (NOS) antagonists. The main objective of this work was to characterize the signal transduction pathways that lead to HISS secretion by the liver. Wistar rats were used and insulin sensitivity was evaluated using the rapid insulin sensitivity test (RIST). The first hypothesis tested was that the sequence of events that lead to HISS secretion starts with an increase in the hepatic parasympathetic tone, followed by the activation of hepatic NOS and subsequent triggering of guanylate cyclase (GC). We observed that insulin resistance produced either by muscarinic receptor antagonism with atropine or by hepatic NOS inhibition was reversed by the intraportal administration of an NO donor. In contrast, intraportal acetylcholine (ACh) did not restore insulin sensitivity after NOS inhibition. We also observed that GC inhibition lead to a decrease in insulin sensitivity.These results suggest that the release of ACh in the liver activates hepatic NO synthesis in order to allow HISS secretion, through a signaling pathway modulated by GC. HISS release in response to insulin is controlled by the prandial status. The second hypothesis tested was that glutathione (GSH) is involved in HISS secretion since the hepatic levels of GSH are, like HISS action, decreased in the fasted state and increased after ingestion of a meal. We observed that hepatic GSH depletion led to insulin resistance of the same magnitude of that observed after inhibition of hepatic NOS. These results support the hypothesis that hepatic GSH is crucial in peripheral insulin action. Since, in the fasted state, both hepatic GSH and NO levels are low, we tested the hypothesis that intraportal o-administration of a GSH donor and an NO donor enhances insulin sensitivity in fasted Wistar rats, by restoring HISS secretion. We observed that GSH and NO increased insulin sensitivity in a GSH dose-dependent manner. We concluded that HISS secretion requires elevated levels of both GSH and NO in the liver. GSH and NO react to form a S-nitrosothiol, S-nitrosoglutathione (GSNO). The last hypothesis tested in this work was that HISS secretion/ action depends on the formation of GSNO. We observed that intravenous administration of -nitrosothiols (RSNOs) increased insulin sensitivity in animals fasted for 24 h, in contrast with the intraportal administration of the drug. This result suggests that RSNOs enhanced insulin sensitivity through a peripheral, and not hepatic, mechanism. The results obtained led to a restructuring of the HISS hypothesis, suggesting that the ingestion of a meal triggers the hepatic parasympathetic nerves, leading to the release of Ach in the liver, which in turn activates NOS. Simultaneously, hepatic GSH levels increase and react with NO to form a nitrosated compound, GSNO. S-nitrosoglutathione mimics HISS hypoglycaemic action at the skeletal muscle.

A cirurgia reconstrutiva em patologia oncológica do nariz : paralisia do nervo facial anatomia cirurgia do nariz

RESUMO: Os carcinomas localizados no nariz são muito frequentes em todas as séries conhecidas. São de diagnóstico clínico fácil e a sua confirmação por biópsia é muito segura. As terapêuticas mais indicadas são a cirurgia e a radioterapia, genericamente eficazes. Verifica-se, no entanto, que os pacientes continuam a solicitar tratamento em estádios muito avançados, mesmo conhecendo o diagnóstico e tendo acesso aos serviços sem custos. Esta situação poderá explicar-se face ao curso relativamente lento de muitos destes tumores e à idade geralmente avançada dos doentes que, de acordo com alguns inquéritos, receiam mais a terapeûtica do que a doença. Para obtenção de informação útil para condução deste problema, foram ainda analisados outros parâmetros. A maioria dos pacientes continua a solicitar tratamento quando as lesões envolvem duas subunidades nasais. Esta circunstância permite planear o tratamento cirúrgico com relativa facilidade, isto é, com exérese e reconstrução cujo resultado estético final é bastante aceitável. Os tumores de grandes dimensões, envolvendo várias subunidades, sendo frequentes, raramente implicam rinectomia total. Pelo contrário, são mais frequentes os tumores que envolvem metade do nariz e as estruturas vizinhas tais como o maxilar, a órbita e o lábio superior, atingindo mesmo a base do crânio. O controlo da doença nestes estádios é muito difícil. Não raramente, quando se crê que a doença está controlada, a cirurgia reconstrutiva bem como outras formas de reabilitação conjugadas, deixam ainda muita insatisfação. A nossa actividade tem-se desenvolvido seguindo os critérios adoptados nos melhores centros, isto é, as técnicas clássicas, complementadas com refinamentos recentes. Porém reflectindo sobre os resultados obtidos no tratamento de tumores do nariz, surge-nos um conjunto de questões para as quais ainda não encontrámos respostas cabais. Actuando de acordo com os princípios que definem o estado da arte, não obtivemos ainda resultados que satisfaçam tanto os doentes quanto os cirurgiões. Incessantemente procuramos novos dados técnicos e científicos que nos permitam sair deste ciclo vicioso em que o doente retarda a procura de assistência, receoso de que a terapêutica o deixe desfigurado. Tendo sempre em vista a obtenção dos melhores resultados com o mínimo de tempos cirúrgicos, valorizamos alguns detalhes praticados nos retalhos com padrão vascular bem definido. Dado que as sequelas na zona dadora de tecidos são uma incontornável preocupação, procuramos refinar a sua aplicação no sentido de as atenuarmos. A fronte, excelente zona dadora para reconstrucção nasal major, era sede de sequelas actualmente inaceitáveis. Estudado o comportamento dos tecidos na fronte, depois de levantado o retalho e efectuado o seu encerramento com uso da técnica de expansão intra-operatória, determinámos a presença do Factor de Crescimento Vascular Endotelial no próprio retalho e na zona dadora, tendo em vista que a sua presença poderá explicar o comportamento dos tecidos que foram submetidos a esta técnica. Procurou-se estudar a qualidade da reconstrução em 45 pacientes submetidos a cirurgia de exérese e reconstrução nasal major, assim como a qualidade de vida, relacionada com a doença e a terapêutica. Embora se possa admitir a existência de dados sugestivos de estratégias mais adequadas, não foi possível relacionar a qualidade da reconstrução com qualidade de vida dos pacientes. Poderá eventualmente concluir-se que a observação permanente da reconstrução, com qualidade estética e funcional, será o melhor método de alterar a ideia clássica, ainda muito divulgada, mas já ultrapassada, de que a cirurgia reconstrutiva do nariz não é mais que transformar um defeito horroroso num defeito ridículo.---------------ABSTRACT: Malignant tumours found in the nose are very frequent in all known series. Clinical diagnosis is simple and confirmation of biopsy diagnosis is accessible and safe. The most advisable therapies are surgery and radiotherapy. Despite everything patients continue to wait until the tumour is in an advanced stage before asking for therapy, although they know the diagnosis and have free access to specialised services. This situation could probably be explained by the slow development rate of the tumours which is associated with the age of the patient. Upon inquiry, it was found that a significant number of patients are more afraid of therapy than of the disease itself. Other parameters have been analysed in order to obtain useful information about the management of this problem. The majority of patients seek adequate treatment when the lesions involve two nasal subunits. This allows the programming of surgical therapy with relative ease as they may be removed and reconstructed with interesting final aesthetical results. Large tumours involving several subunits are frequent, but they rarely call for total rhinectomy. On the contrary, tumours more frequently involve half of the nose and their neighbouring structures: for example, maxillary, orbital and upper lip, even reaching as far as the base of the skull. The control of the disease is very difficult in these stages.In cases in which it is believed that the disease is under control, reconstructive surgery in conjunction with other forms of rehabilitation still result in a lot of dissatisfaction. In our activity we try to follow the criteria adopted by the best centres following classic techniques, complemented with recent refinements. Reflecting on the treatment of tumours of the nose has led us to a series of questions to which we haven’t yet found the answers. In accordance with the defined principles of ‘the state of the art’ it still doesn’t satisfy either the patients or the surgeons. We are looking for new technical and scientific data which allows us to leave this vicious cycle, in that the deferred patient avoids looking for assistance, based on the fear that therapy could leave them disfigured. We attach importance to some practiced details on the well-defined vascular pattern of the flaps, with the principle aim of obtaining a good result, from the minimum number of operations. It is known that sequels in donor sites are a concern, so applied refinements are used in order to reduce the defect. The forehead has been considered an excellent donor site for major nasal reconstruction but the area of sequel is nowadays unacceptable. We tried to study the behaviour of the tissues of the forehead after taking the flap and closing the wound, using the intraoperative expansion technique. We determined the presence of Vascular Endothelial Growth Factor in the flaps and in the donor site, in which its presence could explain the behaviour of the tissues of the forehead that are submitted to this technique. The quality of the reconstruction was studied in 45 patients who were submitted to surgical exeresisand major nasal reconstruction, as was the relationship between the disease and the therapy regarding quality of life. It was not possible to directely relate the quality of the reconstruction to the quality of patients life, although some suggestive data of more adequate manegement may be interesting. One might eventually conclude that, permanent exposure of the reconstruction with aesthetic and funcional quality would be the best method in order to modify the classic idea which is still known although overridden today, that nasal reconstruction could transform a horrible defect into a ridiculous one.-------RÉSUMÉ: Les carcinomes situés sur le nez sont très fréquents dans toutes les séries connues. Ils sont de diagnostic facile et la confirmation de ce dernier par une biopsie, est accessible et très fiable. La chirurgie et la radiothérapie sont les thérapeutiques les mieux indiquées. Toutefois les patients continuent de solliciter un traitement, seulement dans des états très avancés bien qu’ils aient eu connaissance du diagnostic et ayant accès aux services. Cette situation pourra probablement s’expliquer par l’évolution relativement indolente de beaucoup de tumeurs, associée à l’âge des malades; bien que selon quelques enquêtes réalisées un nombre élevé de malades craint davantage la thérapeutique que la maladie. D’autres paramètres sont analysés en vue d’obtenir des informations utiles pour l’accompagnement de ce problème. La majorité de nos patients sollicite le traitement adéquat quand les lésions entourent deux sous-unités nasales, ce qui permet de planifier le traitement chirurgique avec une certaine facilité, c’est à dire l’exérèse et la reconstruction ayant un résultat final esthétique généralement très acceptable. Les tumeurs de grandes dimensions entourant différentes sous-unités sont fréquentes mais elles impliquent rarement une amputation nasal total. Au contraire, les tumeurs les plus fréquentes sont celles qui entourent la moitié du nez et les structures voisines comme le maxillaire, l’orbite et la lèvre supérieure, parfois, elles peuvent même atteindre la base du crâne. Le contrôle de la maladie dans ces états est très difficile et quand nous pensons que la maladie est contrôlée, la chirurgie reconstructrice associée à d’autres formes de réhabilitation provoquent encore une grande insatisfaction. Nous exerçons notre activité en essayant de suivre les critères adoptés dans les meilleurs centres. Nous appliquons les techniques classiques complétées de retouches pour obtenir un meilleur resultat. Le fait de traiter les tumeurs nasales nous fait réfléchir et poser un ensemble de questions auxquelles nous n’avons pas pu trouver de réponses. En actuant en accord avec les principes qui définissent l’état de l’art, nous n’avons pas obtenu de résultats qui satisfassent les malades et les chirurgiens. Nous recherchons de nouvelles données techniques et scientifiques qui nous permettent de sortir de ce cercle vicieux dans lequel le patient retarde la recherche d’aide craignant que la thérapeutique le défigure. Nous valorisons certains détails pratiqués sur les lambeaux de patron vasculaire bien défini et ayant comme principaux objectifs l’obtention d’un bon résultat en moins de temps de chirurgie. Nous savons que les séquelles de la zone donneuse de tissus sont préoccupantes, ainsi, que les retouches qui ont été appliqués dans l’objectif de les atténuer. Le front, excellente zone donneuse pour la reconstruction nasale majeure, était une source de séquelle actuellement inacceptable. Nous avons étudié le comportement des tissus du front après avoir relevé le lambeau et effectué la fermeture avec la technique de l’expansion intraoperative. Nous avons déterminé la présence du Facteur de Croissance Vasculaire Endothéliale dans le propre lambeau et dans la zone donneuse, celle-ci pourra expliquer le comportement des tissus du front qui ont été soumis à cette technique. On a essayé d´etudier la qualité de la reconstruction sur 45 patients soumis à la chirurgie d´exérèse et la reconstruction nasal majeure, ainsi comme la qualité de vie en relation avec la maladie et la thérapie. Quoique l´on puisse conclure par l´existence des données subjectives des stratégies plus justes, il est impossible de faire un rapport sur la qualité de la reconstruction avec la qualité de vie des patients. Eventuellement l´on purrait conclure que l´observation permanente de la reconstruction avec qualité esthétique et fonctionnelle, se serait la meilleure méthod de changer l´idée classique, mais depassée, de que la rhinopoièse n´est pas que transformer un affreux défaut par un défaut ridicule.

Ditopic molecular architectures for the recognition of anionic species

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Chemistry

Análise da estrutura e da função da proteína morfogenética RodZ de Bacillus subtilis

Resumo: RodZ é um componente do sistema morfogenético das células bacterianas. É uma proteína transmembranar que localiza em bandas ao longo do eixo longitudinal da célula. Em Bacillus subtilis, RodZ consiste numa porção citoplasmática, RodZn, e em uma parte extra-citoplasmática, RodZc. RodZn contém um domínio em helixturn- helix (HTH), enquanto que RodZc pode ser dividido num domínio coiled-coil e num domínio terminal C, de função desconhecida. Um segmento transmembranar (TM) único separa RodZn de RodZc. A eliminação de rodZ causa alongamento do nucleóide e leva à produção de células polares nucleadas. Aqui, mostramos que RodZn é estruturado, estável e em hélice α. Descobrimos que as substituições Y32A e L33A na suposta hélice de reconhecimento (3) do motivo HTH, bem como as substituições Y49A e F53A, fora do motivo HTH (4), causam divisão assimétrica, mas apenas as últimas levam à deslocalização sub-celular de RodZ. Sugerimos que as hélices 3 e 4 são utilizadas para uma interacção proteína-proteína ou proteína- DNA essencial para divisão celular enquanto que 4 deve contactar um componente do citosqueleto, possivelmente MreB, uma vez que a correcta localização sub-celular de RodZ depende desta proteína. Em todos os mutantes as células polares são anucleadas, pelo que concluímos que o alongamento do nucleóide não é um prérequisito para divisão assimétrica. RodZc é largamente não estruturado mas com conteúdo de folha , sendo estabilizado pelo domínio coiled-coil. Mostramos uma relação homóloga entre RodZc e a bomba de transporte Na+/Ca2+ NCX1 e identificámos dois resíduos no domínio C, G265 e N275, essenciais para a manutenção da forma celular. Estes resíduos fazem parte de um motivo em gancho que pode actuar como um local de interacção com um ligando desconhecido. RodZn e RodZc são monoméricos em solução. Contudo, na membrana, RodZ interage consigo própria num sistema de dois híbridos (Split-Ubiquitin) em levedura, sugerindo que possa formar multímeros in vivo.-----------ABSTRACT: RodZ is a transmembrane component of the bacterial core morphogenic apparatus. RodZ localizes in bands long the longitudinal axis of the cell, and it is though to functionally link the cell wall to the actin cytoskeleton. In Bacillus subtilis, RodZ consists of a cytoplasmic moiety, RodZn, and an extracytoplasmic moiety, RodZc. RodZn contains a predicted helix-turn-helix domain, whereas RodZc is thought to contain a coiled-coil region and a terminal C domain of unknown function. A single transmembrane domain separates RodZn from RodZc. Deletion of rodZ causes elongation of the nucleoid and leads to the production of polar minicells containing DNA. Here, we have studied the structure and function of RodZn and RodZc. We show that RodZn is a stable, folded, -helical domain. We discovered that the Y32A and L33A substitutions within the presumptive recognition helix (3) of the HTH motif, as well as the Y49A and F53A substitutions outside of the HTH motif (in 4) cause asymmetric cell division. However, only the substitutions in 4 cause sub-celular delocalization of RodZ. We suggest that 3 and 4 are used for a protein-protein or protein-DNA interaction important for cell division, whereas 4 is likely to contact a cytoskeletal component, presumably MreB. The polar cells formed by all the mutants are anucleate. We conclude that nucleoid elongation is not a prerequisite for asymmetric division. RodZc appears to be a largely unstructured domain, with some -sheet content, and is stabilized by the coiled-coil region. We show a homology relationship between RodZc and the NCX1 Na+/Ca2+ transporter and we found two residues within the C domain, G265 and N275, that are important for cell shape determination. These residues are predicted to be essential determinants of a claw-like motif, which may act as a binding site for an unknown ligand. Both the isolated RodZn and RodZc proteins are monomeric in solution. However, because full-length RodZ interacts with itself in a split-ubiquitin yeast two-hybrid assay, we suggest that it may dimerize or form higher order multimers in vivo.

Public private collaboration: Potentials for spatial data infrastructure development in developing countries - A caste study of Nigeria

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

The electron transfer complex between nitrous oxide reductase and its electron donors

J Biol Inorg Chem (2011) 16:1241–1254 DOI 10.1007/s00775-011-0812-9

Nitrite reduction by xanthine oxidase family enzymes: a new class of nitrite reductases

J Biol Inorg Chem (2011) 16:443–460 DOI 10.1007/s00775-010-0741-z

A new CuZ active form in the catalytic reduction of N2O by nitrous oxide reductase from Pseudomonas nautica

J Biol Inorg Chem (2010) 15:967–976 DOI 10.1007/s00775-010-0658-6

Kinetic, Structural, and EPR Studies Reveal That Aldehyde Oxidoreductase from Desulfovibrio gigas Does Not Need a Sulfido Ligand for Catalysis and Give Evidence for a Direct Mo-C Interaction in a Biological System

J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (23), pp 7990–7998 DOI: 10.1021/ja809448r

Electron transfer complex between nitrous oxide reductase and cytochrome c552 from Pseudomonas nautica: kinetic, nuclear magnetic resonance, and docking studies

Biochemistry. 2008 Oct 14;47(41):10852-62. doi: 10.1021/bi801375q

Periplasmic nitrate reductase revisited: a sulfur atom completes the sixth coordination of the catalytic molybdenum

J Biol Inorg Chem. 2008 Jun;13(5):737-53. doi: 10.1007/s00775-008-0359-6

Mediated catalysis of Paracoccus pantotrophus cytochrome c peroxidase by P. pantotrophus pseudoazurin: kinetics of intermolecular electron transfer

J Biol Inorg Chem (2007) 12:691–698 DOI 10.1007/s00775-007-0219-9