Cloning and molecular characterization of Trypanosoma cruzi U2, U4, U5, and U6 small nuclear RNAs

Small nuclear RNAs (snRNAs) are important factors in the functioning of eukaryotic cells that form several small complexes with proteins; these ribonucleoprotein particles (U snRNPs) have an essential role in the pre-mRNA processing, particularly in splicing, catalyzed by spliceosomes, large RNA-protein complexes composed of various snRNPs. Even though they are well defined in mammals, snRNPs are still not totally characterized in certain trypanosomatids as Trypanosoma cruzi. For this reason we subjected snRNAs (U2, U4, U5, and U6) from T. cruzi epimastigotes to molecular characterization by polymerase chain reaction (PCR) and reverse transcription-PCR. These amplified sequences were cloned, sequenced, and compared with those other of trypanosomatids. Among these snRNAs, U5 was less conserved and U6 the most conserved. Their respective secondary structures were predicted and compared with known T. brucei structures. In addition, the copy number of each snRNA in the T. cruzi genome was characterized by Southern blotting.

Docking and small angle X-ray scattering studies of purine nucleoside phosphorylase

Docking simulations have been used to assess protein complexes with some success. Small angle X-ray scattering (SAXS) is a well-established technique to investigate protein spatial configuration. This work describes the integration of geometric docking with SAXS to investigate the quaternary structure of recombinant human purine nucleoside phosphorylase (PNP). This enzyme catalyzes the reversible phosphorolysis of N-ribosidic bonds of purine nucleosides and deoxynucleosides. A genetic deficiency due to mutations in the gene encoding for PNP causes gradual decrease in T-cell immunity. Inappropriate activation of T-cells has been implicated in several clinically relevant human conditions such as transplant rejection, rheumatoid arthritis, lupus, and T-cell lymphomas. PNP is therefore a target for inhibitor development aiming at T-cell immune response modulation and has been submitted to extensive structure-based drug design. The present analysis confirms the trimeric structure observed in the crystal. The potential application of the present procedure to other systems is discussed. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Enzymatic toxins from snake venom: structural characterization and mechanism of catalysis

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

cAMP signaling pathway controls glycogen metabolism in Neurospora crassa by regulating the glycogen synthase gene expression and phosphorylation

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ambient pH Controls Glycogen Levels by Regulating Glycogen Synthase Gene Expression in Neurospora crassa. New Insights into the pH Signaling Pathway

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

RNA reallocation during initial spermatic meiosis of Pseudonannolene tocaiensis Fontanetti, 1996

Toluidine Blue dye containing increasing concentrations of Mg2+ or Ca2+ can show loss of metachromacy at a certain concentration of the inorganic cation when staining DNA-protein complexes in vitro and in vivo. This process has been named Critical Electrolyte Concentration (CEC) and is applied to the study of protein-nucleic acid complexes at different stages of chromatin supra-organization. Male gametocytes of the species Pseudonannolene tocaiensis were studied, observing a large amount of ribonucleoproteins in the gametocytes cytoplasm throughout prophase I. The nucleolus is maintained during most of the prophase. The highly condensed region showing the bouquet formation appeared stained with the typical tonality for chromatin; this region corresponds to the constitutive heterochromatin. We also observed the presence of RNA all through the chromosomes in prophase I. The permanence of this material surrounding the chromosomes during male meiosis is difficult to explain, since a great reduction of the products of spermatogenesis occurs due to the fact that most of the material of the spermatozoids is not used during fecundation. However, in P. tocaiensis this material is remains even at the spermatids. It is known that during the spermiogenesis of certain insects, RNA synthesis continues at the spermatid, being subsequently eliminated from the nucleus and then from the cell due to the elongation of the nucleus. Therefore, we could suggest that permanence of this material (RNA) during meiosis has a function in the process of cell division.

Estudo das estruturas terciária e quaternária de proteínas por espalhamento de raios X a baixos ângulos integrado a técnicas de modelagem

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

Caracterização funcional e estrutural das proteínas RUV-1 e RUV-2 do fungo Neurospora crassa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Inflamassomos NLRC4 E NLRP3 na Doença Periodontal Experimental Induzida por Aggregatibacter Actinomycetemcomitans

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

Inflamassomos NLRC4 E NLRP3 na Doença Periodontal Experimental Induzida por Aggregatibacter Actinomycetemcomitans

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

Structure of the PilZ-FimXEAL-c-di-GMP complex responsible for the regulation of bacterial type IV pilus biogenesis

Signal transduction pathways mediated by cyclic-bis(3'→5')-dimeric GMP (c-di-GMP) control many important and complex behaviors in bacteria. C-di-GMP is synthesized through the action of GGDEF domains that possess diguanylate cyclase activity and is degraded by EAL or HD-GYP domains with phosphodiesterase activity. There is mounting evidence that some important c-di-GMP-mediated pathways require protein-protein interactions between members of the GGDEF, EAL, HD-GYP and PilZ protein domain families. For example, interactions have been observed between PilZ and the EAL domain from FimX of Xanthomonas citri (Xac). FimX and PilZ are involved in the regulation of type IV pilus biogenesis via interactions of the latter with the hexameric PilB ATPase associated with the bacterial inner membrane. Here, we present the crystal structure of the ternary complex made up of PilZ, the FimX EAL domain (FimXEAL) and c-di-GMP. PilZ interacts principally with the lobe region and the N-terminal linker helix of the FimXEAL. These interactions involve a hydrophobic surface made up of amino acids conserved in a non-canonical family of PilZ domains that lack intrinsic c-di-GMP binding ability and strand complementation that joins β-sheets from both proteins. Interestingly, the c-di-GMP binds to isolated FimXEAL and to the PilZ-FimXEAL complex in a novel conformation encountered in c-di-GMP-protein complexes in which one of the two glycosidic bonds is in a rare syn conformation while the other adopts the more common anti conformation. The structure points to a means by which c-di-GMP and PilZ binding could be coupled to FimX and PilB conformational states

Die Biogenese von Chlorophyll-a/b-bindenden Lichtsammelkomplexen : Topographie des Apoproteins bei der Thylakoidinsertion

Die Biogenese von Chlorophyll-a/b-bindenden Lichtsammelkomplexen: Topographie des Apoproteins bei der Thylakoidinsertion Der wichtigste Chlorophyll a/b-bindende Lichtsammelkomplex höherer Pflanzen ist der an Photosystem II assoziierte LHCII. Die kerncodierten Apoproteine dieses Pigment-Protein Komplexes werden posttranslational in den Chloroplasten importiert und mit Hilfe des plastidären

Analytical challenges in the fields of Nanobioscience and Nanobiotecnology: integrated methods for separation and characterization

Nano(bio)science and nano(bio)technology play a growing and tremendous interest both on academic and industrial aspects. They are undergoing rapid developments on many fronts such as genomics, proteomics, system biology, and medical applications. However, the lack of characterization tools for nano(bio)systems is currently considered as a major limiting factor to the final establishment of nano(bio)technologies. Flow Field-Flow Fractionation (FlFFF) is a separation technique that is definitely emerging in the bioanalytical field, and the number of applications on nano(bio)analytes such as high molar-mass proteins and protein complexes, sub-cellular units, viruses, and functionalized nanoparticles is constantly increasing. This can be ascribed to the intrinsic advantages of FlFFF for the separation of nano(bio)analytes. FlFFF is ideally suited to separate particles over a broad size range (1 nm-1 μm) according to their hydrodynamic radius (rh). The fractionation is carried out in an empty channel by a flow stream of a mobile phase of any composition. For these reasons, fractionation is developed without surface interaction of the analyte with packing or gel media, and there is no stationary phase able to induce mechanical or shear stress on nanosized analytes, which are for these reasons kept in their native state. Characterization of nano(bio)analytes is made possible after fractionation by interfacing the FlFFF system with detection techniques for morphological, optical or mass characterization. For instance, FlFFF coupling with multi-angle light scattering (MALS) detection allows for absolute molecular weight and size determination, and mass spectrometry has made FlFFF enter the field of proteomics. Potentialities of FlFFF couplings with multi-detection systems are discussed in the first section of this dissertation. The second and the third sections are dedicated to new methods that have been developed for the analysis and characterization of different samples of interest in the fields of diagnostics, pharmaceutics, and nanomedicine. The second section focuses on biological samples such as protein complexes and protein aggregates. In particular it focuses on FlFFF methods developed to give new insights into: a) chemical composition and morphological features of blood serum lipoprotein classes, b) time-dependent aggregation pattern of the amyloid protein Aβ1-42, and c) aggregation state of antibody therapeutics in their formulation buffers. The third section is dedicated to the analysis and characterization of structured nanoparticles designed for nanomedicine applications. The discussed results indicate that FlFFF with on-line MALS and fluorescence detection (FD) may become the unparallel methodology for the analysis and characterization of new, structured, fluorescent nanomaterials.

Stabilisierung des pflanzlichen Lichtsammlers LHCIIb

LHCIIb, das Hauptlichtsammlerprotein des Photosystem II, ist eines der am besten untersuchten Membranproteine. Die Frage, wie die Struktur des Pigment-bindenden Proteins stabilisiert wird, konnte bisher allerdings noch nicht geklärt werden. Im Gegensatz zu anderen Membranproteinen sind im Falle des LHCIIb auch Bereiche außerhalb der Membran an der Stabilisierung beteiligt. Der Beitrag der luminalen Schleifendomäne zur Stabilisierung des LHCIIb wurde untersucht, indem Mutanten mit einzelnen Aminosäureaustauschen in diesem Bereich bezüglich ihrer Stabilität verglichen wurden. Die luminale Schleife trägt zur thermischen Stabilität des LHCIIb bei und stabilisiert den Pigment-Protein-Komplex in Gegenwart von SDS, wobei verschiedene Mutationen diese beiden Aspekte der Stabilisierung in unterschiedlichem Maße beeinflussen. Ein weiteres Ziel der Dissertation war die Entwicklung eines evolutiven Verfahrens zur Stabilitätsverbesserung des LHCIIb. Mithilfe eines geeigneten Selektionskriteriums sollten stabile Mutanten des LHCIIb aus einer Bibliothek von Zufallsmutanten selektiert werden. Dazu wurde das Lhcb1-Protein als Phage-Display exprimiert und auf der Bakteriophagenoberfläche rekonstituiert. Verschiedene Eigenschaften des Pigment-Protein-Komplexes wurden als mögliche Selektionskriterien in Betracht gezogen und getestet. Das Selektionsverfahren, stabile Mutanten durch proteolytische Degradation ungefalteter Proteine zu isolieren, erwies sich schließlich als erfolgreich.

Molekulare Charakterisierung der Centrin-Isoformen in der Retina von Säugetieren

Centrine sind Mitglieder einer hoch konservierten Überfamilie von Ca2+-bindenden Proteinen mit EF-Hand Motiven. Bislang sind vier Centrin-Isoformen bei Säugern beschrieben worden, die in diversen Zellen in der Regel mit Centriolen von Centrosomen oder Centrosomen-verwandten Strukturen assoziiert sind. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden die vier Centrin-Isoformen bezüglich der Expression in verschiedenen Geweben untersucht. Dabei lag der Hauptfokus auf Untersuchungen der Centrine in den Photorezeptorzellen der Retina. Analysen auf subzellulärer Ebene brachten Klarheit über die differenzielle Lokalisation der verschiedenen Isoformen in der Retina. Mit Hilfe von verschiedenen Methoden konnten Wechselwirkungspartner in der Retina identifiziert werden, die eine Rolle in der visuellen Signaltransduktionskaskade spielen. Dabei könnten Centrine einem Regelmechanismus angehören, der wichtige Translokationsprozesse dieser Proteine regelt. In den Photorezeptorzellen der Säugetierretina werden die vier Isoformen exprimiert, die in den Strukturen des Cilienapparates differenziell lokalisiert sind. Dabei beschränkt sich ihre Lokalisation entweder auf den Basalkörper (Centrin 4), auf das Verbindungscilium (Centrin 1) oder sie sind in beiden Strukturen zu finden (Centrin 2 und 3). In den nicht- Photorezeptorzellen der Retina sind die Isoformen Centrin 2 und 3 zudem an den Centriolen der Centrosomen lokalisiert. In der vorliegenden Arbeit wurde zum ersten Mal gezeigt, dass alle Centrin-Isoformen in ein und derselben Zelle, der Photorezeptorzelle, koexprimiert werden und dabei subzellulär kolokalisiert sind. Im Weiteren konnte die ubiquitäre Expression von Centrin 2 und 3 in allen untersuchten Geweben an Centrosomen bestätigt werden. Centrin 1 und 4 hingegen werden nur in Geweben mit Cilien-tragenden Zellen exprimiert. Die Funktion der Centrine wird nicht nur durch Bindung von Ca2+, sondern auch durch Phosphorylierungen reguliert. Alle Sequenzen der Centrine weisen diverse mögliche Phosphorylierungsstellen für unterschiedliche Proteinkinasen auf. Die Ergebnisse aller durchgeführten in vitro und ex vivo Phosphorylierungs „Assays“ zeigen eine licht-abhängige Phosphorylierung der Centrin-Isoformen in der Retina. Dabei war in der dunkel-adaptierten Retina die Phosphorylierung vor allem von Centrin 1 und 2 erhöht. Weiterführende Experimente mit Kinase-Inhibitoren wiesen darauf hin, dass vor allem die Proteinkinase CKII eine bedeutende Rolle bei der Centrin-Phosphorylierung in der Retina einnimmt. Centrine sind die ersten Cytoskelettkomponenten, deren Phosphorylierungsgrad lichtabhängig moduliert wird. Diese Ergebnisse weisen auf einen Signalweg, der zwischen der visuellen Signaltransduktionskaskade und der Regulation der Centrin-Aktivität vermittelt, hin. Bei der Suche nach Centrin-Bindungspartnern gelang mit Hilfe von Centrin 1 Blot „Overlay Assays“ der Durchbruch. Der neuartige Ansatz zeigte, dass ausschließlich Ca2+-aktiviertes Centrin 1 mit Proteinen aus der Retina interagierte. Nach der Identifikation eines 37 kDa-Proteins als die β-Untereinheit des visuellen G-Proteins Transducin wurden die Untersuchungen auf diesen Interaktionspartner fokussiert. Die Ergebnisse der hier durchgeführten biochemischen und biophysikalischen Protein-Protein Interaktionsexperimente zeigen insgesamt folgendes: ⇒ Alle vier Centrine interagieren mit Transducin, wobei Centrin 3 die geringste Affinität zu Transducin hat. ⇒ Die Assemblierung der Centrin•G-Protein-Komplexe ist strikt Ca2+-abhängig. ⇒ Die Centrine binden sowohl an das isolierte Gtβγ-Heterodimer als auch an den heterotrimeren Gt-holo-Proteinkomplex, nicht aber an Gtα. Die quantitativen immunoelektronenmikroskopischen Analysen zeigen im Weiteren, dass sich die Komplexe aus Transducin und Centrin 1 bis 3 wahrscheinlich in einer Subdomäne des Verbindungsciliums der Photorezeptorzellen ausbilden. Dabei dürfte die Ausbildung der Komplexe an der Regulation der lichtinduzierten Translokation von Transducin zwischen Innen- und Außensegment der Photorezeptorzellen beteiligt sein. Dieser Translokationsmechanismus wird als ein wichtiger Bestandteil der Langzeitadaption der Signaltransduktionskaskade der Säugerretina diskutiert. Der neuartige Regelmechanismus der molekularen Translokationen, in dem Centrine involviert sind, ist außergewöhnlich und dürfte über die speziellen Photorezeptorzellen hinaus von weit reichender Bedeutung sein.