The Cochaperone BAG2 Sweeps Paired Helical Filament-Insoluble Tau from the Microtubule

Tau inclusions are a prominent feature of many neurodegenerative diseases including Alzheimer`s disease. Their accumulation in neurons as ubiquitinated filaments suggests a failure in the degradation limb of the Tau pathway. The components of a Tau protein triage system consisting of CHIP/Hsp70 and other chaperones have begun to emerge. However, the site of triage and the master regulatory elements are unknown. Here, we report an elegant mechanism of Tau degradation involving the cochaperone BAG2. The BAG2/Hsp70 complex is tethered to the microtubule and this complex can capture and deliver Tau to the proteasome for ubiquitin-independent degradation. This complex preferentially degrades Sarkosyl insoluble Tau and phosphorylated Tau. BAG2 levels in cells are under the physiological control of the microRNA miR-128a, which can tune paired helical filament Tau levels in neurons. Thus, we propose that ubiquitinated Tau inclusions arise due to shunting of Tau degradation toward a less efficient ubiquitin-dependent pathway.

Chronic low frequency/low volume resistance training reduces pro-inflammatory cytokine protein levels and TLR4 mRNA in rat skeletal muscle

Skeletal muscle is the source of pro- and anti-inflammatory cytokines, and recently, it has been recognized as an important source of interleukin 6 (IL-6), a cytokine that exerts inhibitory effects on several pro-inflammatory cytokines. Although dynamic chronic resistance training has been shown to produce the known ""repeated bout effect"", which abolishes the acute muscle damage, performing of high-intensity resistance training has been regarded highly advisable, at least from the hypertrophy perspective. On the other hand, a more therapeutic, ""non-damaging"" resistance training program, mainly composed of concentric forces, low frequency/low volume of training, and the same exercise, could theoretically benefit the muscle when the main issue is to avoid muscle inflammation (as in the treatment of several ""low-grade"" inflammatory diseases) because the acute effect of each resistance exercise session could be diminished/avoided, at the same time that the muscle is still being overloaded in a concentric manner. However, the benefits of such ""less demanding"" resistance training schedule on the muscle inflammatory profile have never been investigated. Therefore, we assessed the protein expression of IL-6, TNF-alpha, IL-10, IL-10/TNF-alpha ratio, and HSP70 levels and mRNA expression of SCF(beta-TrCP), IL-15, and TLR-4 in the skeletal muscle of rats submitted to resistance training. Briefly, animals were randomly assigned to either a control group (S, n = 8) or a resistance-trained group (T, n = 7). Trained rats were exercised over a duration of 12 weeks (two times per day, two times per week). Detection of IL-6, TNF-alpha, IL-10, and HSP70 protein expression was carried out by western blotting and SCF(beta-TrCP) (SKP Cullin F-Box Protein Ligases), a class of enzymes involved in the ubiquitination of protein substrates to proteasomal degradation, IL-15, and TLR-4 by RT-PCR. Our results show a decreased expression of TNF-alpha and TLR4 mRNA (40 and 60%, respectively; p < 0.05) in the plantar muscle from trained, when compared with control rats. In conclusion, exercise training induced decreased TNF-alpha and TLR-4 expressions, resulting in a modified IL-10/TNF-alpha ratio in the skeletal muscle. These data show that, in healthy rats, 12-week resistance training, predominantly composed of concentric stimuli and low frequency/low volume schedule, down regulates skeletal muscle production of cytokines involved in the onset, maintenance, and regulation of inXammation.

Stoichiometry and thermodynamics of the interaction between the C-terminus of human 90 kDa heat shock protein Hsp90 and the mitochondrial translocase of outer membrane Tom70

A large majority of the 1000-1500 proteins in the mitochondria are encoded by the nuclear genome, and therefore, they are translated in the cytosol in the form and contain signals to enable the import of proteins into the organelle. The TOM complex is the major translocase of the outer membrane responsible for preprotein translocation. It consists of a general import pore complex and two membrane import receptors, Tom20 and Tom70. Tom70 contains a characteristic TPR domain, which is a docking site for the Hsp70 and Hsp90 chaperones. These chaperones are involved in protecting cytosolic preproteins from aggregation and then in delivering them to the TOM complex. Although highly significant, many aspects of the interaction between Tom70 and Hsp90 are still uncertain. Thus, we used biophysical tools to study the interaction between the C-terminal domain of Hsp90 (C-Hsp90), which contains the EEVD motif that binds to TPR domains, and the cytosolic fragment of Tom70. The results indicate a stoichiometry of binding of one monomer of Tom70 per dimer of C-Hsp90 with a K(D) of 360 30 nM, and the stoichiometry and thermodynamic parameters obtained suggested that Tom70 presents a different mechanism of interaction with Hsp90 when compared with other TPR proteins investigated. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Metabolismo da glutationa e atividade ATPase de S-conjugados de glutationa no câncer

Pacientes terminais de câncer apresentam um quadro de caquexia que está associado ao estado de imunossupressão que acompanha esta patologia. Nestes pacientes é possível detectar aumento das taxas de prostaglandinas ciclopentenônicas plasmáticas, as quais são reconhecidamente antiproliferativas. Na presença de câncer ocorre a superprodução destas CP-PGs, que são rapidamente captadas pelas células, tanto do sistema imune quanto do próprio tumor. Porém, esta atividade antiproliferativa é mais significativa nas células do tecido imune, enquanto as células de tecido tumoral seguem seu crescimento, aparentemente sem sofrer os distúrbios de proliferação inferidos pelas CP-PGs. É sabido que estas CP-PGs de anel ciclopentano α,β-insaturado são eletrofílicas, o que permite sua conjugação com substâncias nucleofílicas, como a glutationa (GSH). A presença da ATPase MRP/bomba GS-X, responsável pela extrusão de conjugados de glutationa para o espaço extracelular seria uma explicação razoável para o fato das células tumorais serem resistentes à ação antiproliferativa das CP-PGs. Estas ponderações foram confirmadas, anteriormente, através de estudos in vitro, porém ainda não haviam sido determinadas in vivo. Neste estudo foi investigado o papel da MRP/bomba GS-X em animais normais e portadores do tumor de Walker 256. Verificou-se que os animais com tumor, ao longo de, aproximadamente, 21 dias perderam massa corporal, que se fez acompanhar por um quadro de caquexia. Observou-se que a capacidade de exportação de S-conjugados de GSH através da MRP/bomba GS-X (um indicativo da capacidade de eliminação de CP-PG para o espaço extracelular) foi 21 vezes menor em linfócitos que nas células do tumor de Walker 256. Identificou-se que as taxas de GSH estavam diminuídas nas células do tecido imune mas esta depleção não teve caráter oxidativo, uma vez que estiveram mantidos os níveis de GSSG. Isto sugere que linfócitos devam estar sendo desafiados com alguma substância eletrofílica não oxidante que depleta GSH (por exemplo, uma CP-PG). Não houve diferença entre a atividade da glutationa-S-transferase e da γ-glutamilcisteína sintetase (enzimas responsáveis, respectivamente, pela conjugação e síntese de GSH) entre linfócitos de animais normais e portadores do tumor de Walker 256. Como dado corroborante, foi observada, em linfócitos de animais com tumor, indução da expressão de proteínas de choque térmico (HSP70), as quais são induzidas, entre outros agentes, pelas CP-PGs. Os resultados sugerem que a MRP/bomba GS-X, responsável pela extrusão de conjugados de GSH/CP-PG, tem baixa atividade nos linfócitos o que pode ser uma das causas do quadro de imunossupressão nos estágios terminais de câncer.

Expressão gênica dos receptores toll-símele e sua relação com citocinas potencialmente envolvidas em lesão de reperfusão durante a fase inicial do transplante pulmonar em humanos

Introdução: Imunidade inata é a primeira linha de defesa do hospedeiro contra microorganismos invasores, a qual é mediada por moléculas específicas que reconhecem patógenos, chamadas receptores toll-símile (TLRs). Os TLRs são também capazes de reconhecer ligantes endógenos, tais como conteúdos de células necróticas e proteínas de choque térmico (HSP), resultando na produção de citocinas e ativação do sistema imune adquirido. A função exata dos TLRs ainda é pouco entendida em transplante de órgãos. No entanto, tem sido sugerido que eles podem estar envolvidos na rejeição aguda ou crônica e atuar na resposta do enxerto a lesão por isquemia e reperfusão. Objetivo: Examinar as alterações na expressão gênica dos TLRs durante a fase inicial do transplante pulmonar em humanos e sua relação com citocinas potencialmente envolvidas na lesão por isquemia e reperfusão em transplante de órgãos. Métodos: Foram analisadas biópsias pulmonares de 14 pacientes submetidos a transplante pulmonar (LTx). Estas amostras foram coletadas no final do período de isquemia fria (TIF, n=14), no final do período de isquemia quente (TIQ, n=13),1 hora (n=12) e 2 horas (n=8) após a reperfusão do enxerto. RNA total foi isolado a partir de tecido pulmonar e os níveis de RNA mensageiro (mRNA) dos TLRs (1-10) bem como citocinas (IL-8, IL-6, IL-10, IFN-γ, IL-1β) e proteína de choque térmico 70 (HSP70) foram medidos por reação em cadeia pela polimerase em tempo real. Resultados: Foi detectada a expressão de mRNA de todos TLRs em tecido pulmonar. Nas amostras no TIF, os níveis de mRNA dos TLRs apresentaram-se com diferentes expressões gênicas. Os níveis de expressão dos TLRs, com exceção para o TLR3, estavam altamente correlacionados entre si no TIF e com os níveis de mRNA de IFN-γ, IL-10 e IL-1β e menos significativamente com os níveis de IL-6 e IL-8. Houve diminuição dos níveis de mRNA na grande maioria dos TLRs após reperfusão, o que foi diferente para a maioria das citocinas e HSP70, que apresentaram tendência a aumentar após transplante. A expressão gênica de TLR4 apresentou-se correlacionada com os níveis de IL-8 e IL-1β antes e após transplante (P<0.05). Pulmões de doadores que foram intubados por períodos acima de 72 horas (n=5) apresentaram níveis mais elevados de TLR2 e TLR10 (P<0.05). Conclusão: Pela primeira vez, foi demonstrado que a expressão dos TLRs altera-se durante o período de isquemia e reperfusão em transplante pulmonar em humanos. O tempo de intubação dos doadores pulmonares pode influenciar a expressão de receptores Toll-símile específicos. A correlação entre TLR4 e IL-8/IL-1β sugere que os TLRs pulmonares podem ter alguma função na resposta precoce do enxerto.

Investigação de proteínas envolvidas na vulnerabilidade seletiva do hipocampo

Uma das principais características do hipocampo após a isquemia é a vulnerabilidade diferencial das células da região CA1 e DG à morte celular. Os neurônios granulares do DG são resistentes, enquanto que os neurônios piramidais da região CA1 são mais sensíveis. Nosso objetivo nesse estudo foi investigar o possível envolvimento da via de sinalização celular PI3K, uma via que possui efeito proliferativo e antiapoptótico, e das proteínas de choque térmico (HSPs) no fenômeno da vulnerabilidade seletiva. Para isso foram usadas culturas organotípicas de hipocampo de ratos Wistar de 6-8 dias. As culturas foram tratadas com o inibidor da PI3K, LY294002 (LY), nas doses 10μM e 50μM. A morte celular foi quantificada pela medida da incorporação de iodeto de propídeo e da atividade das caspases 3 e 7. Alterações na fosforilação e no imunoconteúdo das proteínas foram obtidas com o uso de anticorpos específicos. Os resultados mostraram que a região do DG parece responder de forma tempo dependente e precocemente à presença da droga, sugerindo uma importância da via nessa região. Para investigar se a proteína AKT, uma cinase ativada por PI3K, estava envolvida na vulnerabilidade seletiva das células às condições de privação de oxigênio e glicose (POG), medimos a fosforilação e o imunoconteúdo dessa cinase após 60 minutos de POG seguida dos tempos de recuperação de 30 minutos, 6 horas e 24 horas. Nenhuma alteração foi observada nesses parâmetros, sugerindo que , nesse caso, a fosforilação da AKT não está envolvida na vulnerabilidade seletiva. Quando o imunoconteúdo da HSP27 e da HSP70 foi investigado após as condições de POG em ambas as áreas do hipocampo, não foi observada nenhuma alteração na HSP27 nos tempos de recuperação escolhidos. Por outro lado, observou-se aumento no imunoconteúdo da HSP70 em ambas as regiões 24 horas após a exposição às condições de POG, sendo este maior no CA1. Quando as quantidades das HSPs nas duas regiões em condições basais foram comparadas, observou-se que ambas estão em maior quantidade na região do DG. Esta diferença poderia estar relacionada com a resistência à morte celular observada no DG, uma vez que, possuindo maior quantidade HSPs, estas poderiam atuar como protetoras contra a morte. Esses resultados sugerem que a via de sinalização da PI3K pode estar envolvida na vulnerabilidade seletiva observada no hipocampo em resposta à condições de POG, e esta não envolve alterações na fosforilação da AKT. Por outro lado, HSP27 e HSP70 podem estar envolvidas no fenômeno da vulnerabilidade seletiva, protegendo o DG das lesões.

O exercício físico aeróbico agudo (natação) estimula a funcionalidade imunológica e inflamatória de monócitos circulantes em ratos

A atividade física moderada regular apresenta uma série de efeitos benéficos para a fisiologia do organismo, particularmente no tocante à atividade do sistema imunológico. O exercício físico promove aumento da resistência a infecções por agentes virais e bacterianos, reduz a incidência de certos tipos de câncer, reduz enormemente os riscos de doenças cardiovasculares agudas e crônicas e melhora a qualidade de vida de uma maneira geral. Contudo, os mecanismos pelos quais o exercício físico regular melhora a performance do sistema imunológico não estão completamente elucidados. Particularmente em relação às alterações imunológicas observadas em sessões agudas de exercício moderado, pouco se sabe. Neste trabalho foi estudado o efeito de sessões agudas de exercício de natação em ratos (1 h, em água aquecida a 30ºC, com sobrepeso de 5% ligado à cauda) sobre a funcionalidade imunológica e inflamatória de macrófagos obtidos a partir de monócitos circulantes destes animais. Os resultados mostraram que o exercício induz uma intensa ativação na capacidade fagocitária (2,4 vezes maior que nos controles P = 0,0041), na produção basal de NO avaliada pelo acúmulo de NO3-, NO2- e NOx- total em macrófagos incubados por 1 h (até 95,5% de aumento P = 0,0220) e na produção de H2O2 estimulada pelo éster de forbol PMA (9,6 vezes maior que nos controles, P = 0,0022). O aumento na capacidade basal de produção parece estar associado à expressão da isoforma induzível da NO sintase (iNOS = NOS-2), já que o exercício provocou uma expressiva indução na expressão da enzima (P = 0,0319). Embora a indução da expressão da iNOS esteja relacionada à ativação da via do fator nuclear κB (NF-κB) o que, por sua vez, está normalmente associado ao estresse oxidativo, vários parâmetros sugerem que a ativação dos monócitos/macrófagos deva ter ocorrido localmente a despeito de qualquer alteração redox sistêmica, já que o exercício não levou a qualquer alteração na quantidade de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) plasmáticas ou no índice de estado redox eritrocitário, avaliado pela relação entre as concentrações intracelulares de dissulfeto de glutationa e glutationa. Também não houve alteração na expressão das proteínas de choque térmico da família das HSP70, o que sugere que o exercício não tenha provocado nenhuma sorte de estresse pronunciado sobre os macrófagos. Somados, os dados sugerem que o exercício agudo moderado possa desempenhar importante papel na ativação de certos mecanismos imunológicos e inflamatórios em monócitos/macrófagos e que algum fator neural ou humoral, que não o estresse oxidativo, possa mediar esta resposta.

Análise de desempenho, expressão de proteínas de choque térmico e estresse oxidativo induzidos pelo treinamento físico de musculação em indivíduos jovens, e sua repercussão no perfil imunológico e lipídico

O exercício físico é constantemente utilizado como coadjuvante em tratamentos de saúde, funcionais ou até mesmo estéticos. Normalmente prescrito em séries múltiplas, o treinamento de musculação, a partir da década de 90, passou a ser praticado também em séries simples, com iguais objetivos de hipertrofia e desempenho físico. Entretanto, a melhor aptidão de saúde também passou a ganhar uma forte atenção, em especial para benefícios cardiovasculares e metabólicos. O exercício físico é uma forma de estresse celular, uma vez que incrementa o metabolismo oxidativo e proporciona a geração de espécies ativas do oxigênio que podem causar lesão celular dependendo da intensidade e duração da atividade física. Proteínas de choque térmico (HSP) são proteínas expressas universalmente nas células sob condições de estresse, como choque térmico, privação de glicose e exposição a agentes indutores de estresse oxidativo, como espécies ativas do oxigênio. Estes fatos justificam a expressão de HSP, particularmente da família de 70 kDa (HSP70), no tecido muscular após o exercício físico. Já a adaptação ao exercício físico reduz a expressão de HSP70 no músculo enquanto que indivíduos treinados mostram redução na expressão de HSP70 em leucócitos circulantes. Desta forma, investigamos, neste trabalho, a expressão da HSP70 em leucócitos circulantes de indivíduos submetidos a diferentes seriações em comparação com a funcionalidade do sistema imunológico e o estresse oxidativo induzido por este treinamento. Comparamos ainda, o desempenho físico e a composição corporal nas diferentes seriações, e correlacionamos os resultados de composição corporal com o perfil lipídico dos participantes Voluntários adultos saudáveis foram treinados 3 vezes por semana a 75% da carga máxima (CM) em séries simples (SS) ou múltiplas (SM), por 12 semanas com incremento de carga a cada 4 semanas. Os indivíduos foram avaliados antes, durante e ao final do protocolo de treinamento. Foram avaliados a composição corporal, a força e a resistência muscular, o perfil lipídico, estresse oxidativo, a expressão de HSP70 e o perfil imunológico. Ao final das 12 semanas de treinamento o grupo SS melhorou a composição corporal, a resistência muscular, e o perfil lipídico. Durante o desenvolvimento do treinamento observou-se contínua melhora do estresse oxidativo e do perfil imunológico no grupo SS e melhora no perfil imunológico do grupo SM, sendo que o grupo SS obteve melhor desempenho imunológico que o SM. Quanto à indução de HSP70, observou-se que o grupo SS não induziu maior expressão, enquanto que, o grupo SM aumentou a expressão de HSP70. Desta forma, na intensidade e período utilizados para o treinamento, o grupo SS mostrou ser mais eficiente que o grupo SM para os parâmetros avaliados, incluindo melhora no perfil imunológico.

Effect of heat exposure on the thermoregulatory responses of selected naked neck chickens

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Respostas Fisiológicas Associadas à Termotolerância em Pintos de Corte de Duas Linhagens por Exposição a Altas Temperaturas

Com o objetivo de se avaliar o comportamento fisiológico das aves, bem como, se ocorre a expressão da proteína do choque térmico (Hsp 70) no fígado e cérebro, como conseqüência da exposição ao estresse por calor, em quatro dias sucessivos (2 a 5 dias de vida), 20 pintos de corte de duas linhagens Pescoço pelado (Na/na) e Hubbard-Petersen, foram ou não estressados à temperatura de 36-37°C, durante cinco horas. Foram colhidas amostras de fígado e cérebro, ao final do período de estresse, e analisadas por Western Blotting, para determinação dos níveis de Hsp 70. Os resultados não mostraram associação entre perda de peso corporal e as demais características. Aumentos da variação de temperatura cloacal apresentaram aumentos nos níveis de Hsp70 no tecido hepático e cerebral. Concluiu-se que a concentração de Hsp70 no cérebro, apresentou-se correlacionada com a variação de temperatura cloacal, quando se usou o condicionamento ao calor em pintos de corte, embora não se possa afirmar que seria indicativo de termotolerância de aves.

Dimorphism, thermal tolerance, virulence and Heat shock protein 70 transcription in different isolates of Paracoccidioides brasiliensis

The mycelia-to-yeast (M-Y) transition, thermal tolerance and virulence profiles were evaluated for nine isolates of Paracoccidioides brasiliensis, including samples from two of the three recently discovered cryptic species, as well as their relation to the partial sequence and transcription of the hsp70 gene. The isolates Bt84 and T10 (from PS2 species) took more time to convert to yeast form and presented elongated yeast cells at 36 degrees C. Arthroconidia production was also observed during the M-Y transition for some isolates. Our data confirm that the hsp70 transcription may be associated with thermal tolerance, but this does not seem to be directly related to high virulence profiles. The partial sequencing of this gene allowed the separation of our isolates into two clusters that correspond to the two sympatric cryptic species occurring in an area hyperendemic for PCM (Botucatu, SP, Brazil).

Indigofera suffruticosa Mill as new source of healing agent: Involvement of prostaglandin and mucus and heat shock proteins

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

In situ localization of heat-shock proteins and cell death labelling in the salivary gland of acaricide-treated honeybee larvae

The effects of the acaricides, rotenone and oxalic acid (OA) on salivary glands of honeybee larvae were evaluated. Immunohistochemical methods were used to detect cell death and heat-shock protein (HSP70 and 90) localizations. Heat-shock proteins (HSP70 and 90) were localized in the cytoplasm and/or the nuclei of secretory gland cells, both under stress and in normal conditions. In rotenone-treated larvae, there were no changes in the normal level of cell death and also there were no morphological alterations in the secretory cells. In the larvae treated with oxalic acid, the salivary gland showed varying degrees of morphological cellular alteration and an increase in the cell death level. The present data suggest that stress-induced HSP70 might have an antiapoptotic effect while the stress-induced HSP90 might have a chaperone function in the larval salivary glands.

Effect of acute heat stress on heat shock protein 70 messenger RNA and on heat shock protein expression in the liver of broilers

1. The synthesis of heat shock protein 70 (Hsp70) mRNA and the expression of Hsp70 in the liver of broiler chickens submitted to acute heat stress (35 degrees C for 5 h) was investigated.2. Hsp70 expression was detected by SDS-PAGE and Western blot analysis using a polyclonal antiserum against Hsp70 of Blastocladiella emersonii. The specific signal of Hsp70 mRNA was analysed by Northern blot using as probe a Hsp70 cDNA of B. emersonii.3. An increase in the amount of Hsp70 was detected from the first up to the fifth hour of acute heat exposure. This increase in the amount of Hsp70 was accompanied by an increase in Hsp70 mRNA which peaked at 3 h.4. This study shows that the heat induced increase in Hsp70 mRNA and protein in broiler liver, in vivo, are time dependent, similar to that in mammals.

Expression of heat shock protein in broiler embryo tissues after acute cold or heat stress

This study evaluated the expression of heat shock protein 70 kD (hsp70) in broiler chicken embryos subjected to cold (Experiment 1) or high incubation temperature (Experiment 11). In each experiment, fertile eggs were distributed in three incubators kept at 37.8degreesC. At day 13 (D13), D16, and D19 of incubation, the embryos were subjected to acute cold (32degreesC) or heat (40degreesC) for 4-6 hr. Immediately after cold or heat exposure, samples from the liver, heart, breast muscle, brain, and lungs of 40 embryos were taken per age and treatment (control or stressed embryos), A tissue pool from 10 embryos was used as 1 replication. The levels of hsp70 in each tissue sample was quantified by Western blot analysis. The data were analyzed in a 3 x 2 factorial arrangement of treatments with four replications. hsp70 was detected in all embryo tissues, and the brain contained 2- to 5-times more hsp70 protein compared to the other tissues in either cold or heat stressed embryos. hsp70 increases were observed in the heart and breast muscle of cold stressed embryos at D16 and D19, respectively. Heat stressed embryos showed an increase of hsp70 in the heart at D13 and D19, and in the lung at D19 of incubation. Younger embryos had higher hsp70 synthesis than older embryos, irrespective of the type of thermal stressor. The results indicate that the expression of hsp70 in broiler chicken embryos is affected by cold and heat distress, and is tissue- and age-dependent. (C) 2004 Wiley-Liss, Inc.