Purificação e caracterização da VDAC de mitocôndrias corticais aviares: identificação de modificações pós-traducionais nas porinas neuronais murinas e aviares

A VDAC é uma porina presente na MME cuja função é crucial no metabolismo energético, sobrevivência e morte celular. A caracterização da VDAC torna-se importante para a compreensão das inter-relações da mitocôndria com os diferentes componentes citosólicos, tais como a HK. A ligação HK-VDAC favorece a utilização do ATP intramitocondrial em células neuronais, a HK cerebral pode interagir de formas diferentes com a VDAC, o que resulta em diferentes sítios de ligação (sítios A e B). Os variados papéis metabólicos das isoformas da VDAC podem ser explicados pela presença de alterações pós-traducionais. No presente trabalho purificamos a VDAC1 mitocondrial neuronal proveniente de cérebro aviar. Paralelamente, comprovamos que a presença de múltiplas formas das VDACs 1 e 2 em cérebros murino e aviar, seja devida à presença de modificações pós-traducionais, nomeadamente a fosforilação. A proteína isolada apresentou peso molecular de 30KDa. Quando submetida à eletroforese e posteriormente à coloração para a identificação de fosfoproteínas, a mesma mostrou-se desfosforilada. O conhecimento da presença, ou ausência de fosforilação das VDACs, reside na importância de estabelecer-se as bases moleculares ligadas à existência de sítios A e B nas mitocôndrias neuronais.

Human Leucocytes Response to Viable, Extended Freeze-Drying or Heat-Killed Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Guerin

We investigated the effects of viable, extended freeze-drying (EFD) or heat-killed (HK) Mycobacterium bovis bacillus CalmetteGuerin (BCG) in respiratory burst activity, gene expression of CYBB and NCF1 encoding components of the human phagocyte nicotinamide adenine dinucleotide (NADPH) oxidase, TLR2 expression, and in IL-10 and TNF-a cytokine production by human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). Viable BCG significantly inhibited TLR2 and CYBB gene expression, as well as superoxide release by human PBMC. All BCG stimuli augmented IL-10 release, but only HK BCG or viable BCG increased TNF-a release by PBMCs. Our studies show that viable BCG can impair the NADPH oxidase system activation and the TLR2 route in human PBMCs. As well, different BCG preparations can distinctly influence cytokine production by human PBMCs.

Carvedilol protects against apoptotic cell death induced by cisplatin in renal tubular epithelial cells

Cisplatin is a highly effective chemotherapeutic drug; however, its use is limited by nephrotoxicity. Studies showed that the renal injury produced by cisplatin involves oxidative stress and cell death mediated by apoptosis and necrosis in proximal tubular cells. The use of antioxidants to decrease cisplatin-induced renal cell death was suggested as a potential therapeutic measure. In this study the possible protective effects of carvedilol, a beta blocker with antioxidant activity, was examined against cisplatin-induced apoptosis in HK-2 human kidney proximal tubular cells. The mitochondrial events involved in this protection were also investigated. Four groups were used: controls (C), cisplatin alone at 25 mu M (CIS), cisplatin 25 mu M plus carvedilol 50 mu M (CV + CIS), and carvedilol alone 50 mu M (CV). Cell viability, apoptosis, caspase-9, and caspase-3 were determined. Data demonstrated that carvedilol effectively increased cell viability and minimized caspase activation and apoptosis in HK-2 cells, indicating this may be a promising drug to reduce nephrotoxicity induced by cisplatin.

Development and optimization of graphic user interfaces (GUIs) for infrared spectrometers at the Telescopio Nazionale Galileo

This Phd thesis was entirely developed at the Telescopio Nazionale Galileo (TNG, Roque de los Muchachos, La Palma Canary Islands) with the aim of designing, developing and implementing a new Graphical User Interface (GUI) for the Near Infrared Camera Spectrometer (NICS) installed on the Nasmyth A of the telescope. The idea of a new GUI for NICS has risen for optimizing the astronomers work through a set of powerful tools not present in the existing GUI, such as the possibility to move automatically, an object on the slit or do a very preliminary images analysis and spectra extraction. The new GUI also provides a wide and versatile image display, an automatic procedure to find out the astronomical objects and a facility for the automatic image crosstalk correction. In order to test the overall correct functioning of the new GUI for NICS, and providing some information on the atmospheric extinction at the TNG site, two telluric standard stars have been spectroscopically observed within some engineering time, namely Hip031303 and Hip031567. The used NICS set-up is as follows: Large Field (0.25'' /pixel) mode, 0.5'' slit and spectral dispersion through the AMICI prism (R~100), and the higher resolution (R~1000) JH and HK grisms.

Experimentelle Untersuchung von Phasenübergängen im kolloidalen Modellsystem harter Kugeln

Die vorliegende Arbeit behandelt den fluid-kristallinen Phasenübergang sowie den Glasübergang anhand von kolloidalen Hart-Kugel(HK)-Modellsystemen. Die Untersuchungen erfolgen dabei im Wesentlichen mit unterschiedlichen Lichtstreumethoden und daher im reziproken Raum. rnDie Analyse der Kristallisationskinetik zeigt, dass es bei der Kristallisation zu signifikanten Abweichungen vom Bild der klassischen Nukleationstheorie (CNT) kommt. Diese geht von einem einstufigen Nukleationsprozess aus, wohingegen bei den hier durchgeführten Experimenten ein mehrstufiger Prozess beobachtet wird. Vor der eigentlichen Kristallisation kommt es zunächst zur Nukleation einer metastabilen Zwischenphase, sogenannter Precursor. In einer zweiten Stufe erfolgt innerhalb der Precursor die eigentliche Nukleation der Kristallite. rnDurch weitere Analyse und den Vergleich des Kristallisations- und Verglasungsszenarios konnte das Konzept der Precursornukleation auf den Vorgang der Verglasung erweitert werden. Während die Kristallnukleation oberhalb des Glasübergangspunktes zum Erliegen kommt, bleibt der Prozess der Precursornukleation auch bei verglasenden Proben erhalten. Ein Glas erstarrt somit in einem amorphen Zustand mit lokalen Precursorstrukturen. Die Korrelation der gemessenen zeitlichen Entwicklung der strukturellen sowie der dynamischen Eigenschaften zeigt darüber hinaus, dass das bisher unverstandene Ageing-Phänomen von HK-Gläsern mit der Nukleation von Precursorn zusammenhängt.rnEin solches mehrstufiges Szenario wurde bereits in früheren Veröffentlichungen beobachtet. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Messungen ermöglichten erstmals die Bestimmung von Kristallnukleationsratendichten (Kristall-NRD) und Ratendichten für die Precursornukleation bis über den Glasübergangspunkt hinaus. Die Kristall-NRD bestätigen die Resultate aus anderen experimentellen Arbeiten. Die weiteren Analysen der Kristall-NRD belegen, dass die fluid-kristalline Grenzflächenspannung bei der Nukleation entgegen den Annahmen der CNT nicht konstant ist, sondern mit ansteigendem Volumenbruch linear zunimmt. Die Erweiterung der CNT um eine linear zunehmende Grenzflächenspannung ermöglichte eine quantitative Beschreibung der gemessenen Kristall- sowie der Precursor-NRD, was den Schluss zulässt, dass es sich in beiden Fällen um einen Boltzmann-aktivierten Prozess handelt. rnUm die beobachteten Abweichungen des Nukleationsprozesses vom Bild der CNT näher zu untersuchen, wurden die kollektiven Partikeldynamiken in stabilen Fluiden und metastabilen Schmelzen analysiert. Im klassischen Bild wird angenommen, dass die kollektive Partikeldynamik beim Vorgang der Nukleation keine Rolle spielt. Anhand der Resultate zeigen sich Abweichungen in der Dynamik stabiler Fluide und metastabiler Schmelzen. Während die kollektive Partikeldynamik in der stabilen Schmelze von der Struktur entkoppelt ist, tritt oberhalb des Phasenübergangspunktes eine Kopplung von Struktur und Dynamik auf. Dabei treten die Abweichungen zunächst in der Umgebung des ersten Strukturfaktormaximums und somit bei den am stärksten besetzten Moden auf. Mit steigender Unterkühlung nehmen die Anzahl der abweichenden Moden sowie die Stärke der Abweichungen zu. Dieses Phänomen könnte einen signifikanten Einfluss auf den Nukleationsprozess und somit auf die Kristallisationskinetik haben. Die Analyse der Dynamik im stabilen Fluid zeigt darüber hinaus Hinweise auf eine Singularität bei Annäherung an den fluid-kristallinen Phasenübergangspunkt.rnDes Weiteren wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit erstmals Ratendichten für die heterogene Nukleation eines HK-Systems an einer flachen Wand mittels statischer Lichtstreuung (SLS) bestimmt. Die Ergebnisse der Messung zeigen, dass die Nukleationsbarriere der heterogenen Nukleation annähernd Null ist und folglich eine vollständige Benetzung der Wand mit einer kristallinen Monolage vorliegt. Die Erweiterung der Untersuchungen auf gekrümmte Oberflächen in Form von sphärischen Partikeln (Seeds) stellt die erste experimentelle Arbeit dar, die den Einfluss eines Ensembles von Seeds auf die Kristallisationskinetik in HK-Systemen untersucht. Die Kristallisationskinetik und die Mikrostruktur werden abhängig von Größe und Anzahldichte der Seed-Partikel signifikant beeinflusst. In Übereinstimmung mit konfokalmikroskopischen Experimenten und Simulationen spielt dabei das Radienverhältnis der Majoritäts- zur Minoritätskomponente eine entscheidende Rolle.

Optische Experimente zur Untersuchung der Nichtgleichgewichtsdynamik kolloidaler Suspensionen

In der vorliegenden Forschungsarbeit wird die Konkurrenz von Kristallisation und Verglasung in metastabilen kolloidalen Hart-Kugel(HK)-Modellsystemen mit dynamischer und zeitaufgelöster statischer Lichtstreuung untersucht. Durch gleichzeitige Messungen mit beiden Methoden an derselben Probe gelang es, mit hoher Genauigkeit und aussagekräftiger Statistik nachzuweisen, dass in beiden Systemklassen eine starke Korrelation der strukturellen und dynamischen Eigenschaften vorliegt und diese Korrelation zu quantifizieren. Ein zentraler Teil der Arbeit bestand in dem Aufbau einer geeigneten Lichtstreuanlage mit der erstmalig Messungen der Dynamik und der Struktur simultan an derselben nicht-ergodischen Probe durchgeführt werden konnten. Für die dynamische Lichtstreuung wurde ein Flächendetektor (CCD-Kamera) verwendet. In Kombination mit einer speziellen Detektionsoptik ermöglicht dies, die gleichzeitige Detektion von Streulicht aus unterschiedlichen Probenbereichen (Subensembles). Damit kann gleichzeitig die Dynamik in unterschiedlichen Subensembles mit einer Auflösung von 15,8x15,8µm2 untersucht werden. Die Lichtstreuanlage wurde ausführlich charakterisiert und ihre korrekte Funktionsweise mithilfe von Vergleichsmessungen an etablierten Lichtstreuanlagen bestätigt. Die zeitliche Entwicklung der Dynamik und der Struktur von metastabilen Proben wurde unterhalb, am und oberhalb des Glasübergangs quantifiziert. Dabei zeigte das untersuchte kolloidale HK-Modellsystem alle typischen Eigenschaften eines HK-Systems. Die kristallisierenden Proben zeigten das etablierte zweistufige Kristallisationsszenario mit entsprechender Kristallisationskinetik und die Glasproben zeigten das erwartete Alterungsverhalten. Bei dem zweistufigen Kristallisationsszenario kommt es zuerst zur Nukleation einer metastabilen Zwischenphase von sogenannten Precursorn. In einer zweiten Stufe bilden sich Kristallite innerhalb dieser Precursor. Durch Vergleich zwischen kristallisierenden und verglasenden Proben konnte auch während der Verglasung die Bildung von Precursorn beobachtet werden. Die Korrelation zwischen der Anzahl an Precursorn und der Partikeldynamik legt die Vermutung nahe, dass das immer noch unverstandene Phänomen der Alterung von Gläsern mit der Bildung von Precursorn zusammenhängt. Verhinderte Kristallisation führt zu einer starken Verlangsamung der Partikeldynamik. Die Partikeldynamik einer Probe am Glasübergang zeigt, dass die Probe vor Einsetzen der Kristallisation eine glasartige Dynamik aufwies. Dies legt die Vermutung nahe, dass einkomponentige kolloidale HK-Gläser den Gleichgewichtszustand (Kristall) auf langen Zeitskalen erreichen können. Durch die Untersuchung der Partikeldynamik von metastabilen Proben in einzelnen Subensembles konnte eine heterogene Verteilung der Partikeldynamik nachgewiesen werden. Es existieren Bereiche, in denen die Partikeldynamik schneller oder langsamer ist als in anderen Bereichen. Gleichzeitig zeigen die Messungen der strukturellen Eigenschaften, dass metastabile Proben auch heterogen bezüglich ihrer Struktur sind. Mithilfe dieser Messungen konnte die zeitliche Entwicklung des Anteils an langsamen Partikeln und des Anteils an Partikeln innerhalb von Objekten höherer Ordnung (Precursor/Kristallite) bestimmt werden. Es zeigte sich eine direkte Korrelation zwischen dem Anteil an langsamen Partikeln und dem Anteil an Partikeln in Objekten höherer Ordnung. Die Untersuchung der Dynamik und der Struktur in einzelnen Subensembles lieferte einen weiteren Hinweis darauf, dass Subensembles, in denen eine stärker ausgeprägte strukturelle Ordnung vorliegt, auch bevorzugt eine langsamere Partikeldynamik aufweisen.

Adsorption of Components of the Plasma Kinin-forming System on the Surface of Porphyromonas gingivalis Involves Gingipains as the Major Docking Platforms

Enhanced production of proinflammatory bradykinin-related peptides, the kinins, has been suggested to contribute to the pathogenesis of periodontitis, a common inflammatory disease of human gingival tissues. In this report, we describe a plausible mechanism of activation of the kinin-generating system, also known as the contact system or kininogen-kallikrein-kinin system, by the adsorption of its plasma-derived components such as high-molecular-mass kininogen (HK), prekallikrein (PK), and Hageman factor (FXII) to the cell surface of periodontal pathogen Porphyromonas gingivalis. The adsorption characteristics of mutant strains deficient in selected proteins of the cell envelope suggested that the surface-associated cysteine proteinases, gingipains, bearing hemagglutinin/adhesin domains (RgpA and Kgp) serve as the major platforms for HK and FXII adhesion. These interactions were confirmed by direct binding tests using microplate-immobilized gingipains and biotinylated contact factors. Other bacterial cell surface components such as fimbriae and lipopolysaccharide were also found to contribute to the binding of contact factors, particularly PK. Analysis of kinin release in plasma upon contact with P. gingivalis showed that the bacterial surface-dependent mechanism is complementary to the previously described kinin generation system dependent on HK and PK proteolytic activation by the gingipains. We also found that several P. gingivalis clinical isolates differed in the relative significance of these two mechanisms of kinin production. Taken together, these data show the importance of this specific type of bacterial surface-host homeostatic system interaction in periodontal infections.

High molecular weight kininogen regulates platelet-leukocyte interactions by bridging Mac-1 and glycoprotein Ib

Leukocyte-platelet interaction is important in mediating leukocyte adhesion to a thrombus and leukocyte recruitment to a site of vascular injury. This interaction is mediated at least in part by the beta2-integrin Mac-1 (CD11b/CD18) and its counter-receptor on platelets, glycoprotein Ibalpha (GPIbalpha). High molecular weight kininogen (HK) was previously shown to interact with both GPIbalpha and Mac-1 through its domains 3 and 5, respectively. In this study we investigated the ability of HK to interfere with the leukocyte-platelet interaction. In a purified system, HK binding to GPIbalpha was inhibited by HK domain 3 and the monoclonal antibody (mAb) SZ2, directed against the epitope 269-282 of GPIbalpha, whereas mAb AP1, directed to the region 201-268 of GPIbalpha had no effect. In contrast, mAb AP1 inhibited the Mac-1-GPIbalpha interaction. Binding of GPIbalpha to Mac-1 was enhanced 2-fold by HK. This effect of HK was abrogated in the presence of HK domains 3 or 5 or peptides from the 475-497 region of the carboxyl terminus of domain 5 as well as in the presence of mAb SZ2 but not mAb AP1. Whereas no difference in the affinity of the Mac-1-GPIbalpha interaction was observed in the absence or presence of HK, maximal binding of GPIbalpha to Mac-1 doubled in the presence of HK. Moreover, HK/HKa increased the Mac-1-dependent adhesion of myelomonocytic U937 cells and K562 cells transfected with Mac-1 to immobilized GPIbalpha or to GPIbalpha-transfected Chinese hamster ovary cells. Finally, Mac-1-dependent adhesion of neutrophils to surface-adherent platelets was enhanced by HK. Thus, HK can bridge leukocytes with platelets by interacting via its domain 3 with GPIbalpha and via its domain 5 with Mac-1 thereby augmenting the Mac-1-GPIbalpha interaction. These distinct molecular interactions of HK with leukocytes and platelets contribute to the regulation of the adhesive behavior of vascular cells and provide novel molecular targets for reducing atherothrombotic pathologies.

Comparison of oral antiviral therapy with valacyclovir or acyclovir after penetrating keratoplasty for herpetic keratitis

AIMS: To compare the outcome of prophylactic oral valacyclovir (VAL) or oral acyclovir treatment (ACV) in patients having undergone penetrating keratoplasty for herpetic keratitis (HK). METHODS: All patients having received a penetrating keratoplasty for HK and being treated postoperatively with either oral VAL or oral ACV (inclusion period from 12/97 to 3/06 and 5/92 to 9/96, respectively) were retrospectively evaluated. Records were analysed for postoperative reactivation of recurrent HK, graft rejection, endothelial cell loss, central corneal thickness and visual acuity after a follow-up of up to 5 years. RESULTS: Twenty patients received VAL and were compared with 19 patients being treated with ACV. Two patients developed clinical signs of recurrent herpetic disease in the VAL group compared with three patients in the ACV group. Two patients from both groups each developed an irreversible graft failure. Best corrected visual acuity improved in both treatment groups from baseline (logMAR) -1.97 (VAL), -1.47 (ACV) to -0.85, -0.72, respectively, at the 1-year follow-up and slightly deteriorated after 5 years in the ACV group (-0.71 VAL vs -1.14 ACV). CONCLUSION: Prophylactic oral VAL treatment is at least as effective as ACV in preventing recurrence in patients who underwent corneal transplantation for HK. The tolerability of the two drugs is similar, but the dosing for VAL might be more comfortable for patients.

Identification and phenotypic characterization of a second collagen adhesin, Scm, and genome-based identification and analysis of 13 other predicted MSCRAMMs, including four distinct pilus loci, in Enterococcus faecium.

Attention has recently been drawn to Enterococcus faecium because of an increasing number of nosocomial infections caused by this species and its resistance to multiple antibacterial agents. However, relatively little is known about the pathogenic determinants of this organism. We have previously identified a cell-wall-anchored collagen adhesin, Acm, produced by some isolates of E. faecium, and a secreted antigen, SagA, exhibiting broad-spectrum binding to extracellular matrix proteins. Here, we analysed the draft genome of strain TX0016 for potential microbial surface components recognizing adhesive matrix molecules (MSCRAMMs). Genome-based bioinformatics identified 22 predicted cell-wall-anchored E. faecium surface proteins (Fms), of which 15 (including Acm) had characteristics typical of MSCRAMMs, including predicted folding into a modular architecture with multiple immunoglobulin-like domains. Functional characterization of one [Fms10; redesignated second collagen adhesin of E. faecium (Scm)] revealed that recombinant Scm(65) (A- and B-domains) and Scm(36) (A-domain) bound to collagen type V efficiently in a concentration-dependent manner, bound considerably less to collagen type I and fibrinogen, and differed from Acm in their binding specificities to collagen types IV and V. Results from far-UV circular dichroism measurements of recombinant Scm(36) and of Acm(37) indicated that these proteins were rich in beta-sheets, supporting our folding predictions. Whole-cell ELISA and FACS analyses unambiguously demonstrated surface expression of Scm in most E. faecium isolates. Strikingly, 11 of the 15 predicted MSCRAMMs clustered in four loci, each with a class C sortase gene; nine of these showed similarity to Enterococcus faecalis Ebp pilus subunits and also contained motifs essential for pilus assembly. Antibodies against one of the predicted major pilus proteins, Fms9 (redesignated EbpC(fm)), detected a 'ladder' pattern of high-molecular-mass protein bands in a Western blot analysis of cell surface extracts from E. faecium, suggesting that EbpC(fm) is polymerized into a pilus structure. Further analysis of the transcripts of the corresponding gene cluster indicated that fms1 (ebpA(fm)), fms5 (ebpB(fm)) and ebpC(fm) are co-transcribed, a result consistent with those for pilus-encoding gene clusters of other Gram-positive bacteria. All 15 genes occurred frequently in 30 clinically derived diverse E. faecium isolates tested. The common occurrence of MSCRAMM- and pilus-encoding genes and the presence of a second collagen-binding protein may have important implications for our understanding of this emerging pathogen.

A family of fibrinogen-binding MSCRAMMs from Enterococcus faecalis.

We report that three (EF0089, EF2505 and EF1896, renamed here Fss1, Fss2 and Fss3, respectively, for Enterococcus faecalis surface protein) of the recently predicted MSCRAMMs (microbial surface components recognizing adhesive matrix molecules) in E. faecalis strain V583 bind fibrinogen (Fg). Despite an absence of extensive primary sequence homology, the three proteins appear to be related structurally. Within the N-terminal regions of the three enterococcal proteins, we identified pairs of putative IgG-like modules with a high degree of predicted structural similarity to the Fg-binding N2 and N3 domains of the staphylococcal MSCRAMMs ClfA and SdrG. A second N2N3-like segment was predicted in Fss1. Far-UV circular dichroism spectroscopy revealed that all four predicted N2N3-like regions are composed mainly of beta-sheets with only a minor proportion of alpha-helices, which is characteristic of Ig-like folded domains. Three of the four identified enterococcal N2N3-like regions showed potent dose-dependent binding to Fg. However, the specificity of the Fg-binding MSCRAMMs differs, as indicated by far-Western blots, which showed that recombinant segments of the MSCRAMMs bound different Fg polypeptide chains. Enterococci grown in serum-supplemented broth adhere to Fg-coated surfaces, and inactivation in strain OG1RF of the gene encoding Fss2 resulted in reduced adherence, whilst complementation of the mutant restored full Fg adherence. Thus, E. faecalis contains a family of MSCRAMMs that structurally and functionally resemble the Fg-binding MSCRAMMs of staphylococci.