Purification and biochemical characterization of a mycelial glucose- and xylose-stimulated beta-glucosidase from the thermophilic fungus Humicola insolens

A mycelial beta-glucosidase from the thermophilic mold Humicola insolens was purified and biochemically characterized. The enzyme showed carbohydrate content of 21% and apparent molecular mass of 94 kDa, as estimated by gel filtration. Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis analysis showed a single polypeptide band of 55 kDa, suggesting that the native enzyme was a homodimer. Mass spectrometry analysis showed amino acid sequence similarity with a P-glucosidase from Humicola grisea var. thermoidea, with about 22% coverage. Optima of temperature and pH were 60 degrees C and 6.0-6.5, respectively. The enzyme was stable up to I h at 50 degrees C and showed a half-life of approximately 44 min at 55 degrees C. The beta-glucosidase hydrolyzed cellobiose, lactose, p-nitrophenyl-beta-D-glucopyranoside, p-nitrophenyl-beta-D-fucopyranoside, p-nitrophenyl-beta-D-xylopyranoside, p-nitrophenyl-beta-D-galactopyranoside, o-nitrophenyl-beta-D-galactopyranoside, and salicin. Kinetic studies showed that p-nitrophenyl-beta-D-fucopyranoside and cellobiose were the best enzyme substrates. Enzyme activity was stimulated by glucose or xylose at concentrations up to 400 mM, with maximal stimulatory effect (about 2-fold) around 40 mM. The high catalytic efficiency for the natural substrate, good thermal stability, strong stimulation by glucose or xylose, and tolerance to elevated concentrations of these monosaccharides qualify this enzyme for application in the hydrolysis of cellulosic materials. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Control of nitrate recirculation flow in predenitrification systems

The control of the nitrate recirculation flow in a predenitrification system is addressed. An elementary mass balance analysis on the utilisation efficiency of the influent biodegradable COD (bCOD) for nitrate removal indicates that the control problem can be broken down into two parts: maintaining the anoxic zone anoxic (i.e. nitrate is present throughout the anoxic zone) and maximising the usage of influent soluble bCOD for denitrification. Simulation studies using the Simulation Benchmark developed in the European COST program show that both objectives can be achieved by maintaining the nitrate concentration at the outlet of the anoxic zone at around 2 mgN/L. This setpoint appears to be robust towards variations in the influent characteristics and sludge kinetics.

Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A3, a novel RNA trafficking response element-binding protein

The cis-acting response element, A2RE, which is sufficient for cytoplasmic mRNA trafficking in oligodendrocytes, binds a small group of rat brain proteins. Predominant among these is heterogeneous nuclear ribonucleoprotein (hnRNP) A2, a trans-acting factor for cytoplasmic trafficking of RNAs bearing A2RE-like sequences. We have now identified the other A2RE-binding proteins as hnRNP A1/A1(B), hnRNP B1, and four isoforms of hnRNP A3. The rat and human hnRNP A3 cDNAs have been sequenced, revealing the existence of alternatively spliced mRNAs. In Western blotting, 38-, 39-, 41 -, and 41.5-kDa components were all recognized by antibodies against a peptide in the glycine-rich region of hnRNP A3, but only the 41- and 41.5-kDa bands bound antibodies to a 15-residue N-terminal peptide encoded by an alternatively spliced part of exon 1. The identities of these four proteins were verified by Edman sequencing and mass spectral analysis of tryptic fragments generated from electrophoretically separated bands. Sequence-specific binding of bacterially expressed hnRNP A3 to A2RE has been demonstrated by biosensor and UV cross-linking electrophoretic mobility shift assays. Mutational analysis and confocal microscopy data support the hypothesis that the hnRNP A3 isoforms have a role in cytoplasmic trafficking of RNA.

Ar-40/-Ar-39 geochronology at the Instituto de Geociencias, USP: instrumentation, analytical procedures, and calibration

Laser heating Ar-40/Ar-39 geochronology provides high analytical precision and accuracy, mum-scale spatial resolution. and statistically significant data sets for the study of geological and planetary processes, A newly commissioned Ar-40/Ar-39 laboratory at CPGeo/USP, Sao Paulo, Brazil, equips the Brazilian scientific community with a new powerful tool applicable to the study of geological and cosmochemical processes. Detailed information about laboratory layout, environmental conditions, and instrumentation provides the necessary parameters for the evaluation of the CPGeo/USp Ar-40/Ar-39 suitability to a diverse range of applications. Details about analytical procedures, including mineral separation, irradiation at the IPEN/CNEN reactor at USP, and mass spectrometric analysis enable potential researchers to design the necessary sampling and sample preparation program suitable to the objectives of their study. Finally, the results of calibration tests using Ca and K salts and glasses, international mineral standards, and in-house mineral standards show that the accuracy and precision obtained at the Ar-40/Ar-39 laboratory at CPGeo/USP are comparable to results obtained in the most respected laboratories internationally. The extensive calibration and standardization procedures under-taken ensure that the results of analytical studies carried out in our laboratories will gain immediate international credibility, enabling Brazilian students and scientists to conduct forefront research in earth and planetary sciences.

Observations of foehn onset in the Southern Alps, New Zealand

Local scale windfield and air mass characteristics during the onset of two foehn wind events in an alpine hydro-catchment are presented. Grounding of the topographically modified foehn was found to be dependent on daytime surface heating and topographic channelling of flow. The foehn front was observed to advance down-valley until the valley widened significantly. The foehn wind appeared to decouple from the surface downstream of the accelerated flow associated with the valley constriction. and to be lifted above local thermally generated circulations including a lake breeze. Towards evening. the foehn front retreated up valley in response to reduced surface heating and the intrusion into the study area of a deep and cool air mass associated with a regional scale mountain-plain circulation. Differences in the local windfield observed during both case study events reflect the importance of different thermal and dynamic forcings on airflow in complex terrain. These are the result of variation in surface energy exchanges, channelling and blocking of airflow. Observations presented here have both theoretical and applied implications with regard to forecasting foehn onset, wind hazard management, recreational activities and air quality management in alpine settings.

Estudo Químico-Biológico de Pyrostegia venusta (Ker Gawl.) Miers (Bignoniaceae)

Este trabalho descreve a investigação química e biológica do extrato bruto e das partições hexano e acetato de etila, das folhas de Pyrostegia venusta (Ker Gawl.) Miers, popularmente conhecida como “cipó de São João”. P. venusta é classificada botanicamente como uma liana de porte mediano, tendo como característica uma exuberante floração vermelha, e por isso, sendo utilizada como planta ornamental. Essa planta possui uma larga utilização na medicina popular, sendo utilizada no tratamento de vitiligo, diarreia, bronquite, resfriado, icterícia e infecções. Os objetivos deste trabalho foram identificar as classes de metabólitos secundários presentes, avaliar o potencial antioxidante das amostras de P. vesnuta (extrato bruto, frações acetato de etila e hexano), quantificar o teor de flavonoides no extrato bruto, verificar a segurança do uso dessa planta, em termos de viabilidade celular (VC) frente à macrófagos murinos (RAW 264.7) (ensaio de imunotoxicidade). Adicionalmente os resultados de viabilidade celular foram comparados com quatro compostos anti-inflamatórios comerciais (ácido acetilsalicílico, indometacina, betametasona e piroxicam), e testar o extrato bruto quanto à inibição de catepsinas K e V. Os testes de identificação fitoquímica confirmaram a presença de flavonoides, cumarinas e esteroides nas amostras. A metodologia cromatográfica associada à análises por espectrometria de massas, levou a identificação dos compostos: fitol (1), sitosterol (2), estigmasterol (3) e campesterol (4). O extrato bruto demonstrou ter atividade inibitória frente as duas catepsinas testadas (K e V). A fração acetato de etila foi a que apresentou maior atividade antioxidante nas metodologias de inibição do radical DPPH (IC50 38,62 μg/mL) e radical ABTS (IC50 27,58 μg/mL). O teor de flavonoides total para o extrato bruto foi de 148,5±7,65 μg/mg (14,85 % (m/m)), o que justifica a observada atividade antioxidante, já que estes possuem atividade antioxidante. As amostras de P. venusta obtiveram valores de VC maiores do que os anti-inflamatórios comerciais, estes apresentaram VC abaixo do controle negativo, assim como o extrato bruto e a fração acetato de etila, a fração hexano obteve valores acima do controle negativo, sendo estes os maiores resultados de VC entre as amostras de P. venusta.

Qualidade da água da lagoa Juara (Serra/ES) : avaliações físicas, químicas e respostas fisiológicas e citogenéticas em plantas

A gestão dos recursos hídricos necessita da integração entre os critérios físicos e químicos, e os aspectos bióticos, os quais possibilitam identificar os efeitos combinados de substâncias e avaliar suas influências. Os sistemas testes Allium cepa e Tradescantia pallida, são utilizados para o estudo da poluição aquática a partir de aspectos citogenéticos. Além destes biomarcadores, os teores de clorofila também são utilizados em estudos de estresse devido ao reflexo a múltiplos fatores. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade da água da lagoa Juara (Município de Serra/ES) pela análise integrada de aspectos físicos, químicos e ecotoxicológicos a partir de estudos citogenéticos em A. cepa e T. pallida, e fotossintéticos nesta última espécie. Foram definidas três estações amostrais ao longo da lagoa e a partir de amostras de água foram analisados parâmetros tais como condutividade, oxigênio dissolvido, concentração de nutrientes e metais. A determinação dos metais ocorreu por análises de espectrometria de massa. O teste do A. cepa foi realizado a partir sementes germinadas em amostras de água da lagoa. Com plantas de T. pallida, foi realizado o ensaio da mitose em ponta de raiz de T. pallida e dosado os teores de pigmentos cloroplastídicos em folhas totalmente expandidas. Para tanto, foi realizado ensaio utilizando-se a água da lagoa como solvente para solução de Hoagland onde estacas previamente enraizadas de T. pallida foram expostas durante 24 horas e 40 dias para as avaliações citogenéticas e fotossintéticas, respectivamente. Foi realizado novo teste do A. cepa nas águas da lagoa após os 40 dias de ensaio para aferir a manutenção das propriedades químicas das amostras. A avaliação citogenética nas duas espécies envolveu a análise dos índice mitótico (IM), índice de aberrações cromossômicas (AC) e frequência de micronúcleos (MN). Para a análise estatística foi utilizada a análise de variância seguida pelo teste de Tukey (p < 0.05) para a comparação dos tratamentos durante a mesma campanha, e teste de Bonferroni (p < 0,05) para a comparação entre as campanhas. Os resultados físicos e químicos mensurados demonstram que a lagoa Juara apresenta indícios de eutroficação artificial. Duas estações amostrais, em pelo menos uma campanha amostral, apresentaram potenciais citotóxico, genotóxico e mutagênico. Todavia, esses potenciais não demonstram relação com os teores de Fe e Mn quantificados, levando a crer que tais pontos apresentam outros potenciais poluentes. Os danos citogenéticos observados apresentaram efeitos maximizados durante a segunda campanha, demostrando o efeito do período de chuva na intensificação da poluição nesse ambiente. O estudo do metabolismo fotossintético em T. pallida, demonstrou os teores de pigmentos cloroplastídicos relacionados ao elevado aporte de nutrientes presentes nas estações J2 e J3. Sendo o excesso destes, o provável responsável pelo teor inferior de pigmentos em J3. Observa-se que os ensaios com A. cepa e T. pallida responderam de maneira fidedigna ao risco potencial do ambiente, complementando as análises físicas e químicas usualmente utilizadas na avaliação da qualidade da água de ambientes lacustres.

A paramiloidose em Portugal: reflexão sobre o paradigma da transplantação hepática motivada por um caso clínico

A Polineuropatia Amiloidótica Familiar de tipo português (PAF) ou ATTR V30M é uma doença hereditária cuja prevalência em Portugal é elevada, sendo diagnosticados cerca de 60 novos casos todos os anos. Uma doente com PAF submeteu-se a um segundo transplante hepático de um dador cadavérico depois de se ter constatado que o primeiro dador era portador de TTR V30M. Com este artigo breve pretende-se realizar uma reflexão sobre o interesse, a prática e o enquadramento legal que condicionam a realização de testes genéticos preditivos em dadores de fígado na transplantação de doentes com paramiloidose. A determinação da presença (ou não) de proteína mutada no soro do segundo dador foi realizada por espectrometria de massa precedida de imunoprecipitação da proteína transtirretina. A realização de testes genéticos que permitam determinar a condição de portador de TTR V30M em dadores de fígado, deveria ser considerada no quadro das políticas de transplante em Portugal.

Are known cyanotoxins involved in the toxicity of picoplanktonic and filamentous north atlantic marine cyanobacteria?

Eight marine cyanobacteria strains of the genera Cyanobium, Leptolyngbya, Oscillatoria, Phormidium, and Synechococcus were isolated from rocky beaches along the Atlantic Portuguese central coast and tested for ecotoxicity. Strains were identified by morphological characteristics and by the amplification and sequentiation of the 16S rDNA. Bioactivity of dichloromethane, methanol and aqueous extracts was assessed by the Artemia salina bioassay. Peptide toxin production was screened by matrix assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry. Molecular analysis of the genes involved in the production of known cyanotoxins such as microcystins, nodularins and cylindrospermopsin was also performed. Strains were toxic to the brine shrimp A. salina nauplii with aqueous extracts being more toxic than the organic ones. Although mass spectrometry analysis did not reveal the production of microcystins or other known toxic peptides, a positive result for the presence of mcyE gene was found in one Leptolyngbya strain and one Oscillatoria strain. The extensive brine shrimp mortality points to the involvement of other unknown toxins, and the presence of a fragment of genes involved in the cyanotoxin production highlight the potential risk of cyanobacteria occurrence on the Atlantic coast.

The role of ribonuclease R in bacterial adaptation to cold shock

RESUMO:Os microrganismos reagem à súbita descida de temperatura através de uma resposta adaptativa específica que assegura a sua sobrevivência em condições desfavoráveis. Esta adaptação inclui alterações na composição da membrana, na maquinaria de tradução e transcrição. A resposta ao choque térmico pelo frio induz uma repressão da transcrição. No entanto, a descida de temperatura induz a produção de um grupo de proteínas específicas que ajudam a ajustar/re-ajustar o metabolismo celular às novas condições ambientais. Em E. coli o processo de adaptação demora apenas quatro horas, no qual um grupo de proteínas específicas são induzidas. Depois desde período recomeça lentamente a produção de proteínas.A ribonuclease R, uma das proteínas induzidas durante o choque térmico pelo frio, é uma das principais ribonucleases em E. coli envolvidas na degradação do RNA. É uma exoribonuclease que degrada RNA de cadeia dupla, possui funções importantes na maturação e “turnover” do RNA, libertação de ribossomas e controlo de qualidade de proteínas e RNAs. O nível celular desta enzima aumenta até dez vezes após exposição ao frio e estabiliza em células na fase estacionária. A capacidade de degradar RNA de dupla cadeia é importante a baixas temperaturas quando as estruturas de RNA estão mais estáveis. No entanto, este mecanismo é desconhecido. Embora a resposta específica ao “cold shock” tenha sido descoberta há mais de duas décadas e o número de proteínas envolvidas sugerirem que esta adaptação é rápida e simples, continuamos longe de compreender este processo. No nosso trabalho pretendemos descobrir proteínas que interactuem com a RNase R em condições ambientais diferentes através do método “TAP-tag” e espectrometria de massa. A informação obtida pode ser utilizada para deduzir algumas das novas funções da RNase R durante a adaptação bacteriana ao frio e durante a fase estacionária. Mais importante ainda, RNase R poderá ser recrutada para um complexo de proteínas de elevado peso molecular durante o “cold-shock”.------------ABSTRACT:Microorganisms react to the rapid temperature downshift with a specific adaptative response that ensures their survival in unfavorable conditions. Adaptation includes changes in membrane composition, in translation and transcription machinery. Cold shock response leads to overall repression of translation. However, temperature downshift induces production of a set of specific proteins that help to tune cell metabolism and readjust it to the new environmental conditions. For Escherichia coli the adaptation process takes only about four hours with a relatively small set of specifically induced proteins involved. After this time, protein production resumes, although at a slower rate. One of the cold inducible proteins is RNase R, one of the main E. coli ribonucleases involved in RNA degradation. RNase R is an exoribonuclease that digest double stranded RNA, serves important functions in RNA maturation and turnover, release of stalled ribosomes by trans-translation, and RNA and protein quality control. The level of this enzyme increases about ten-fold after cold induction, and it is also stabilised in cells growing in stationary phase. The RNase R ability to digest structured RNA is important at low temperatures where RNA structures are stabilized but the exact role of this mechanism remains unclear. Although specific bacterial cold shock response was discovered over two decades ago and the number of proteins involved suggests that this adaptation is fast and simple, we are still far from understanding this process. In our work we aimed to discover the proteins interacting with RNase R in different environmental conditions using TAP tag method and mass spectrometry analysis. The information obtained can be used to deduce some of the new functions of RNase R during adaptation of bacteria to cold and in stationary growth phase. Most importantly RNase R can be recruited into a high molecular mass complex of protein in cold shock.

Protein adducts from the anti-HIV drug abacavir – possible biomarkers of drug toxicity

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Indoor biological agents: evaluation of primary schools environments

Dissertação de mestrado em Human Engineering

MARCKS-related protein (MRP) is a substrate for the Leishmania major surface protease leishmanolysin (gp63).

Myristoylated alanine-rich C kinase substrate (MARCKS) and MARCKS-related protein (MRP; MacMARCKS) are protein kinase C substrates in diverse cell types. Activation of murine macrophages by cytokines increases MRP expression, but infection with Leishmania promastigotes during activation results in MRP depletion. We therefore examined the effect of Leishmania major LV39 on recombinant MRP. Both live promastigotes and a soluble fraction of LV39 lysates degraded MRP to yield lower molecular weight fragments. Degradation was independent of MRP myristoylation and was inhibited by protein kinase C-dependent phosphorylation of MRP. MRP was similarly degraded by purified leishmanolysin (gp63), a Leishmania surface metalloprotease. Degradation was evident at low enzyme/substrate ratios, over a broad pH range, and was inhibited by 1,10-phenanthroline and by a hydroxamate dipeptide inhibitor of leishmanolysin. Using mass spectrometric analysis, cleavage was shown to occur within the effector domain of MRP between Ser(92) and Phe(93), in accordance with the substrate specificity of leishmanolysin. Moreover, an MRP construct in which the effector domain had been deleted was resistant to cleavage. Thus, Leishmania infection may result in leishmanolysin-dependent hydrolysis of MRP, a major protein kinase C substrate in macrophages.

Akt fosforila FoxG1 en cèl·lules de glioma

En un treball recent s’ha descrit l’amplificació del gen del factor de transcripció FoxG1, homòleg de l'oncogen víric aviar Qin, en mostres de meduloblastoma, un tipus de tumor cerebral que representa el 20% dels tumors cerebrals infantils malignes (Adesina et al.¸2007). El tumor cerebral més freqüent i agressiu en l’adult és el glioma, especialment la seva forma més maligna: el glioblastoma multiforme (glioma de grau IV segons la classificació de l'OMS). En aquest treball hem estudiat l'expressió proteica del factor de transcripció FoxG1, homòleg de l'oncogen víric aviar Qin, en mostres de glioma. Vam analitzar 15 mostres de glioma, detectant FoxG1 en 9 d’elles, i amb diferents nivells d’expressió. Intentant aprofundir en el coneixement de la funció i la regulació de FoxG1, vam estudiar si FoxG1 podia ser fosforilat. Vam detectar, tant per assaig cinasa com per espectrometria de masses, que FoxG1 és un substracte directe de la cinasa Akt, el principal efector de la via de PI3K (phosphoinositide 3-kinase). En la línia cel•lular de glioblastoma U373MG, vam observar que Akt endogen fosforila FoxG1 en un pèptid situat a l’extrem C-terminal del domini forkhead. Aquesta fosforilació és contrarestada per un inhibidor farmacològic de PI3K. Al contrari del que passa en FoxO on la fosforilació per Akt inhibeix l’activitat de FoxO promovent la seva exportació del nucli, la fosforilació de FoxG1 per Akt no promou cap canvi en la seva localització subcel•lular, i FoxG1 es manté nuclear. Actualment estem estudiant els efectes biològics de la fosforilació de FoxG1 per Akt.

DETERMINATION OF CELL-SPECIFIC NEUROTOXICITY OF MALONATE, METHYLMALONATE AND PROPIONATE IN A 3D RAT BRAIN CELL AGGREGATE SYSTEM

Malonate, methylmalonate and propionate are potentially neurotoxic metabolites in branched-chain organic acidurias. Their effects were tested on cultured 3D rat brain cell aggregates, using dosages of 0.1, 1.0 and 10.0 mM with a short but intense (twice a day over 3 days) and a longer but less intense treatment (every 3 rdday over 9 days). CNS cell-specific immunohistochemical stainings allowed the follow-up of neurons (axons, phosphorylated medium-weight neurofilament), astrocytes (glial fibrillary acidic protein) and oligodendrocytes (myelin basic protein). Methylmalonate and malonate were quantified by tandem mass spectrometry. Tandem mass spectrometry analysis of harvested brain cell aggregates revealed clear intracellular accumulation of methylmalonate and malonate. In immunohistochemical stainings oligodendrocytes appeared the most affected brain cells. The MBP signal disappeared already at 0.1 mM treatment with each metabolite. Mature astrocytes were not affected by propionate, while immature astrocytes on intense treatment with propionate developed cell swelling. 1 mM methylmalonate induced cell swelling of both immature and mature astrocytes , while 1 mM malonate only affected mature astrocytes. Neurons were not affected by methylmalonate, but 10.0 mM malonate on less intense treatment and 0.1, 1.0 and 10.0 mM propionate on intense treatment affected axonal growth. Our study shows significant uptake and deleterious effects of these metabolites on brain cells, principally on astrocytes and oligodendrocytes. This may be explained by the absence of the pathway in glial cells, which thus are not able to degrade these metabolites. Further studies are ongoing to elucidate the underlying mechanisms of the observed neurotoxic effects.