Dendritic branching of pyramidal cells in the visual cortex of the nocturnal owl monkey: A fractal analysis

The branching structure of neurones is thought to influence patterns of connectivity and how inputs are integrated within the arbor. Recent studies have revealed a remarkable degree of variation in the branching structure of pyramidal cells in the cerebral cortex of diurnal primates, suggesting regional specialization in neuronal function. Such specialization in pyramidal cell structure may be important for various aspects of visual function, such as object recognition and color processing. To better understand the functional role of regional variation in the pyramidal cell phenotype in visual processing, we determined the complexity of the dendritic branching pattern of pyramidal cells in visual cortex of the nocturnal New World owl monkey. We used the fractal dilation method to quantify the branching structure of pyramidal cells in the primary visual area (V1), the second visual area (V2) and the caudal and rostral subdivisions of inferotemporal cortex (ITc and ITr, respectively), which are often associated with color processing. We found that, as in diurnal monkeys, there was a trend for cells of increasing fractal dimension with progression through these cortical areas. The increasing complexity paralleled a trend for increasing symmetry. That we found a similar trend in both diurnal and nocturnal monkeys suggests that it was a feature of a common anthropoid ancestor.

New water-soluble Ruthenium(II) cytotoxic complex: biological activity and celular distribution

A novel water soluble organometallic compound, [RuCp(mTPPMSNa)(2,2'-bipy)][CF3SO3] (TM85, where Cp=eta(5)-cyclopentadienyl, mTPPMS = diphenylphosphane-benzene-3-sulfonate and 2,2'-bipy = 2,2'-bipyridine) is presented herein. Studies of interactions with relevant proteins were performed to understand the behavior and mode of action of this complex in the biological environment. Electrochemical and fluorescence studies showed that TM85 strongly binds to albumin. Studies carried out to study the formation of TM85 which adducts with ubiquitin and cytochrome c were performed by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS). Antitumor activity was evaluated against a variety of human cancer cell lines, namely A2780, A2780cisR, MCF7, MDAMB231, HT29, PC3 and V79 non-tumorigenic cells and compared with the reference drug cisplatin. TM85 cytotoxic effect was reduced in the presence of endocytosis modulators at low temperatures, suggesting an energy-dependent mechanism consistent with endocytosis. Ultrastructural analysis by transmission electron microscopy (TEM) revealed that TM85 targets the endomembranar system disrupting the Golgi and also affects the mitochondria. Disruption of plasma membrane observed by flow cytometry could lead to cellular damage and cell death. On the whole, the biological activity evaluated herein combined with the water solubility property suggests that complex TM85 could be a promising anticancer agent. (C) 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.

Analysis of glycosylation heterogeneity in antibody production by Pichia pastoris

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Biotecnologia

Modelação e controlo não-linear do sistema motor humano

Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Dissecting the molecular interaction between hepatocytes and Plasmodium liver parasites

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

Exploring the role of O-Mannosylation in the modulation of E-Cadherin function in Gastric Cancer cell line models

Dissertação de mestrado em Bioquímica Aplicada – Biomedicina

Mecanismos de diferenciación celular en una de las células eucariotas más primitivas, el protozoario intestinal Giardia lamblia

Giardia lamblia es un protozoario que habita en el intestino de seres humanos y otros vertebrados. La forma vegetativa del parásito carece de organelas típicas de células eucariotas tales como mitocondrias, peroxisomas y compartimentos relacionados en el tráfico intracelular y secreción de proteínas como el aparato de Golgi y gránulos de secreción. Dentro del intestino algunos trofozoítos se transforman en quistes, la forma infectiva, que se liberan con las heces, responsables de la transmisión de la enfermedad. El enquistamiento se manifiesta como un proceso de adaptación celular a la falta de colesterol que ocurre en la parte inferior del intestino, aunque no se conocen los mecanismos de transducción de señales que llevan a la expresión de genes específicos. Este proyecto está dirigido a conocer los aspectos del proceso de enquistamiento de Giardia, como son a) mecanismos de transducción de señales que se generan ante esta ausencia de colesterol y la regulación de la expresión de genes específicos, b) transporte intracelular de los componentes de la pared del quiste, en particular la biogénesis de las vesículas especificas de secreción y del aparato de Golgi, organelas presentes en trofozoítos en proceso de enquistamiento y c) el ensamblado de la pared extracelular.

Caracterización molecular y funcional de b-gc, una subunidad novedosa del receptor IGF-I

El factor de crecimiento similar a insulina-I (IGF-I) es una hormona peptídica que participa en el crecimiento animal, desarrollo de los tejidos y diferenciación. Hay un creciente cuerpo de evidencias que indican que esta hormona es también importante en la regulación del desarrollo del sistema nervioso. (...) Este factor de crecimiento ejerce sus acciones interaccionando con un receptor heterotetramérico similar al receptor de insulina. b-gc es una subunidad b novedosa del receptor de IGF-I, típica del sistema nervioso central y enriquecida en conos de crecimiento neural. Los objetivos del presente proyecto consisten en: a) Caracterización molecular de b-gc mediante clonado y secuenciado del cDNA que codifica su biosíntesis; b) Caracterización bioquímica de las vesículas que transportan bgc en neuronas en desarrollo desde el aparato de Golgi hacia el cono de crecimiento neural; c) Estudio de la expresión y distribución de bgc en células nerviosas no neuronales, como oligodendrocitos y astrocitos. (...) La caracterización molecular de los receptores de IGF-I conteniendo b-gc y que presenta una distribución muy interesante durante el desarrollo del sistema nervioso central, puede aportar datos fundamentales para la comprensión de la función de estos receptores y su correspondiente hormona durante el desarrollo del sistema nervioso y su transporte específico a los conos de crecimiento neural. La caracterización bioquímica de las vesículas conteniendo b-gc puede aportar importantes datos sobre la presencia de diferentes tipos de vesículas de transporte no sinápticas, como surge de resultados obtenidos recientemente.

Participación del tráfico y la distribución de proteínas en la polaridad y el desarrollo de procesos neuronales. Protein sorting and trafficking participation in neuronal processes polarity and development.

El estudio del tráfico intracelular en neuronas ha despertado gran interés en los últimos años, debido a que un gran número de enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas parecen tener origen en en el transporte defectuoso de proteínas en estos tipos celulares. Mediante el uso de técnicas de biología celular y molecular, fuimos capaces de describir una de las vías que regula la fisión de las vesículas que llevan su cargo desde la última cisterna del Aparato de Golgi hacia la superficie celular en células epiteliales no polarizadas. Uno de los componentes clave de esa vía resultó ser la Proteina Kinasa D1 (PKD1), cuya actividad en el Aparato de Golgi es esencial para un normal transporte intracelular. Sorprendentemente, observamos que la PKD1 en neuronas con polaridad establecida no regula la fisión en el Golgi, pero si estaría involucrada en la selectividad y distribución (sorting) de vesículas cuyo cargo debe ser específicamente dirigido a las membranas dendríticas. El bloqueo de la actividad de la PKD1 no solamente cambia el destino final de estos cargos, que son enviados de esta forma a la membrana terminal del axón, sino que también es capaz de inducir defectos en el desarrollo y crecimiento de los procesos dendríticos a largo plazo. En este proyecto estudiaremos de que manera influye la perturbación del sorting, en ausencia de PKD1 activa y de otros componentes que la regulan, en la distribución de receptores de factores neurotróficos y de neurotransmisores glutamatérgicos, y cómo estos cambios en su distribución afectan el número, tamaño, y funcionalidad de los procesos neuronales (axones y dendritas). Estos resultados contribuirán a adquirir mayores conocimientos de los mecanismos dependientes del transporte y sorting de proteínas de membrana que participan en la regulación del crecimiento neuronal, los cuales a su vez aportarán información valiosa en la comprensión de un gran número de enfermedades neurológicas. The study of intracellular trafficking in neurons has arisen a great deal of interest in the last years, since a great number of neurodegenerative and neuropsychiatric disorders seem to be originated in abnormal protein transport in these type of cells. Using cell and molecular biology methodologies, we have been capable of describe one of the pathways that regulate the fission of vesicles that carry their cargo from the last Golgi Apparatus cisternae to the cell surface in non-polarized epithelial cells. One of the key components in this pathway is the Protein Kinase D1 (PKD1), whose activity in the Golgi Apparatus is essential for a normal intracelular transport. Surprisingly, we have observed that PKD1 does not regulate fission in neurons with established polarity, but it would be involved in vesicles' sorting at Golgi, particularly of those that carry specific dendritic cargo. Blocking PKD1 activity changes the final destination of these cargoes, which is now sent to the axons' terminal membranes, and also produces late dendritic development and growing defects. In this project we will study how sorting perturbation in absence of PKD1 and its regulators activities influences selectivity and distribution of neurotrophic and neurotransmitter receptors, and how these sorting changes affect number, size and functionality of neuronal processes (axons and dendrites). These results will help to acquire greater knowledge about transport and sorting mechanisms of neuronal growth regulatory membrane proteins. In addition, these studies will contribute with new valuable information necessary to understand numerous neurological diseases.

Desórdenes congénitos de la glicosilación (cdg).

Los Desórdenes Congénitos de la Glicosilación (CDG), son un grupo creciente de enfermedades metabólicas hereditarias de herencia autosómica recesiva, salvo dos clases de CDG autosómicas dominantes, causadas por defectos en la síntesis o la remodelación de N-u O-glicanos, de glicoesfingolípidos o en anclajes de glycosylphosphatidylinositol. La formación de la porción glicano, se produce a través de etapas secuenciales y comienza la ruta biosintetica en citoplasma, pasando por retículo endoplasmático y posterior modificación del glicoconjugado en el aparato de Golgi. Los glicanos constituyen compuestos formados por diversos residuos de carbohidratos y han sido seleccionados en la evolución para transmitirle a las macromoléculas a las cuales se encuentran unidos, propiedades estructurales y funcionales, razón por la cual la síntesis correcta de los mismos y de sus glicoconjugados son esenciales para el funcionamiento normal. La caracterización molecular y clínica de más de 70 clases diferentes de CDG ha contribuido enormemente a comprender las funciones fisiológicas de los mecanismos de glicosilación y la importancia de los glicoconjugados en la célula. Mutaciones en genes de esta vía metabólica, ocasionan fenotipos multisistémicos con afectación neurológica severa y muerte temprana. Incluso algunos CDG tienen probabilidad de malignización por ej. osteocondromatosis múltiple (EXT1/EXT2-CDG). Respecto a las estrategias para el diagnóstico de CDG, debido a la gran heterogeneidad fenotípica de estos pacientes, hemos debido implementar el diagnóstico de los trastornos genéticos de N-glicosilación, basado en los cambios bioquímicos y estructurales que se expresan en las glicoproteínas anómalas, demostrados por diferentes metodologías. Existen técnicas de gran sensibilidad utilizadas para la búsqueda de pacientes CDG como electroforesis capilar, ionización por electrospray-espectrometría de masa y cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), sin embargo, el isoelectroenfocado (IEF) es la metodología mayormente utilizada para su diagnóstico.

Comportamento do Heterocromossômio em alguns Ortópteros do Brasil

In the present paper the behavior of the heterochromoso-mes in the course of the meiotic divisions of the spermatocytes in 15 species of Orthoptera belonging to 6 different families was studied. The species treated and their respective chromosome numbers were: Phaneropteridae: Anaulacomera sp. - 1 - 2n = 30 + X, n +15+ X and 15. Anaulacomera sp. - 2 - 2n - 30 + X, n = 15+ X and 15. Stilpnochlora marginella - 2n = 30 + X, n = 15= X and 15. Scudderia sp. - 2n = 30 + X, n = 15+ X and 15. Posldippus citrifolius - 2n = 24 + X, n = 12+X and 12. Acrididae: Osmilia violacea - 2n = 22+X, n = 11 + X and 11. Tropinotus discoideus - 2n = 22+ X, n = 11 + X and 11. Leptysma dorsalis - 2n = 22 + X, n = 11-J-X and 11. Orphulella punctata - 2n = 22-f X, n = 11 + X and 11. Conocephalidae: Conocephalus sp. - 2n = 32 + X, n = 16 + X and 16. Proscopiidae: Cephalocoema zilkari - 2n = 16 + X, n = 8+ X and 8. Tetanorhynchus mendesi - 2n = 16 + X, n = 8+X and 8. Gryliidae: Gryllus assimilis - 2n = 28 + X, n = 14+X and 14. Gryllodes sp. - 2n = 20 + X, n = 10- + and 10. Phalangopsitidae: Endecous cavernicola - 2n = 18 +X, n = 94-X and 9. It was pointed out by the present writer that in the Orthoptera similarly to what he observed in the Hemiptera the heterochromosome in the heterocinetic division shows in the same individual indifferently precession, synchronism or succession. This lack of specificity is therefore pointed here as constituting the rule and not the exception as formerly beleaved by the students of this problem, since it occurs in all the species referred to in the present paper and probably also m those hitherto investigated. The variability in the behavior of the heterochromosome which can have any position with regard to the autosomes even in the same follicle is attributed to the fact that being rather a stationary body it retains in anaphase the place it had in metaphase. When this place is in the equator of the cell the heterochromosome will be left behind as soon as anaphase begins (succession). When, on the contrary, laying out of this plane as generally happens (precession) it will sooner be reached (synchronism) or passed by the autosomes (succession). Due to the less kinetic activity of the heterochromosome it does not orient itself at metaphase remaining where it stands with the kinetochore looking indifferently to any direction. At the end of anaphase and sometimes earlier the heterochromosome begins to show mitotic activities revealed by the division of its body. Then, responding to the influence of the nearer pole it moves to it being enclosed with the autosomes in the nucleus formed there. The position of the heterochromosome in the cell is explained in the following manner: It is well known that the heterochromosome of the Orthoptera is always at the periphery of the nucleus, just beneath the nuclear membrane. This position may be any in regard of the axis of the dividing cell, so that if one of the poles of the spindle comes to coincide with it, the heterochromosome will appear at this pole in the metaphasic figures. If, on the other hand, the angle formed by the axis of the spindle with the ray reaching the heterochromosome increases the latter will appear in planes farther and farther apart from the nearer pole until it finishes by being in the equatorial plane. In this way it is not difficult to understand precession, synchronism or succession. In the species in which the heterochromosome is very large as it generally happens in the Phaneropteridae, the positions corresponding to precession are much more frequent. This is due to the fact that the probabilities for the heterochromosome taking an intermediary position between the equator and the poles at the time the spindle is set up are much greater than otherwise. Moreover, standing always outside the spindle area it searches for a place exactly where this area is larger, that is, in the vicinity of the poles. If it comes to enter the spindle area, what has very little probability, it would be, in virtue of its size, propelled toward the pole by the nearing anaphasic plate. The cases of succession are justly those in which the heterochromosome taking a position parallelly to the spindle axis it can adjust its large body also in the equator or in its proximity. In the species provided with small heterochromosome (Gryllidae, Conocephalidae, Acrididae) succession is found much more frequently because here as in the Hemiptera (PIZA 1945) the heterochromosome can equally take equatorial or subequatorial positions, and, furthermore, when in the spindle area it does offer no sereous obstacle to the passage of the autosomes. The position of the heterochromosome at the periphery of the nucleus at different stages may be as I suppose, at least in part a question of density. The less colourability and the surface irregularities characteristic of this element may well correspond to a less degree of condensation which may influence passive movements. In one of the species studied here (Anaulacomera sp.- 1) included in the Phaneropteridae it was observed that the plasmosome is left motionless in the spindle as the autosomes move toward the poles. It passes to one of the secondary spermatocytes being not included in its nucleus. In the second division it again passes to one of the cells being cast off when the spermatid is being transformed into spermatozoon. Thus it is regularly found among the tails of the spermatozoa in different stages of development. In the opinion of the present writer, at least in some cases, corpuscles described as Golgi body's remanents are nothing more than discarded plasmosomes.

Ultra-estrutura de glândulas abdominais tegumentares em Oxaea flavescens (Hymenoptera, Andrenidae, Oxaeinae)

The sternal glands of the abdomen of Oxaea flavescens (Klug, 1807) consist of class III glandular cells around a reservoir constituted by branched folds of the intersegmental membrane of segments III, IV and V. The gland cells are rich in rough endoplasmic reticulum and produce a secretion with mucous aspect. The treatment with oxidated osmium and ruthenium red showed numerous Golgi regions in the cell and carbohydrates absorption from the haemolymph, respectively. The high degree of development of the glands suggests an important function to the species, although still unknown.

Estudos anatômicos e histológicos sôbre a subfamília Triatominae (Heteroptera, Reduviidae): X. parte: Espermiohistogênese do Triatoma infestans

No trabalho apresentado, descrevemos a evolução do espérmio maduro de triatoma infestans, iniciando-se a observação das transformações a partir dos espermídeos. Destacamos, em seguida, os principais resultados: 1. A histogênese dos espérmios é subdividida em 6 fases que se superpõem, parcialmente, a respeito do cronismo dos acontecimentos celulares: a) fase de translações (translações dos centríolos, mitocôndrios e do aparelho de GoLGI do pólo apical o pòlo basal da célula). b) Alongamento dos centríolos (formação do filamento axial). c) Alongamento da massa mitocondrial (formação dos fios periféricos). d) Formação do acrosoma (divisão do aparelho de GOLGI em acrosoma e corpo restante, que é eliminado da célula; além disto, translação do acrosoma para o pólo apical). e) Primeira fase de alongamento do núcleo (alongamento do núcleo e condensação da cromatina). f) Segunda fase de alongamento do núcleo (alongamento definitivo do núcleo para formar a cabeça do espérmio). 2. Os centríolos, em Triatoma infestans, podem ser observados, contînuamente, dos estádios da profase (estádio dos cromosomas difusos) até o fim da formação do espérmio. Para esta observação precisamos de cortes finos com, aproximadamente, um micron de espessura. 3. Os centríolos, depois da última divisão de maturação, ficam escondidos no interior do corpo dos restos dos fusos. 4. Não se pode distinguir o centríolo distal do proximal. os dois justapõem-se, um ao lado do outro, sôbre a parede do núcleo. 5. O fio axial tem origem dos dois centríolos, sendo êste um fio duplo. 6. Observamos a transformação dos mitocôndrios em microfibrilas da cauda bem como a de uma parte do aparelho de GOLGI em acrosoma. 7. Depois da condensação da cromatina sôbre a parede do núcleo, formam-se duas saliências longitudinais cromáticas, que são orientadas em espiral com torsão em sentido inverso do relógio. Por isso, o corte transversal do núcleo, fortemente alongado, tem o aspecto de ferradura. 8. O espérmio maduro é composto pelos seguintes elementos, cuja existência é provada, no microscópio eletrônico, por intermédio de cortes e dilacerações: a) Acrosoma (em forma de um cone, ligeiramente curvado). b) Núcleo, formado a "cabeça" do espérmio, sem qualquer estrutura vísivel no seu interior. c) Cone basal do núcleo, formado pelos centríolos. d) Fio axial, composto de duas microfibrilas dos centríolos. e) Oito fios longitudinais mitocondriais, unidos em dois grupos (corpos em forma de vírgula), e incluídos em uma massa homogênea. Cada um dos corpos em forma de vírgula...

Ueber den begriff "Kinoplasma" in der spermiogenese von Australorbis Glabratus Olivaceus (Mollusca, Pulmonata, Planorbidae)

Zur Klaerung der Frage, ob der Begriff "Kinoplasma" fuer gewisse, von MERTON (1924,1926, 1930) beobachtete Bildungen an den reifenden Spermiden von pulmonaten Mollusken oder fuer Bestandteile des Cytoplasmas im Sinne von STRASBURGER und SCARTH zu verwenden ist, werden in der vorliegenden Mitteilung die Vorgaenge bei der Spermiohistogenese von Australorbis glabratus olivaceus untersucht. Es ergibt sich: 1. Das von MERTON bezeichnete "Kinoplasma" existiert nicht als solches, es handelt sich bei den von ihm dargestellten Protoplasmabildungen um kugelige, von den Spermiden abgeschnuerte Restkoerper nicht verwendeten Baumaterials, bestehend aus Protoplasma und einigen Mitochondrien. Sie werden von den Naehr- oder Bazalzellen phagozytiert. Der Ausdruck "Kinoplasma" kann nur fuer die submikroskopischen, geformten, faedigen Elemente des Cytoplasmas reserviert bleiben, die den geradlinigen Fall der uebrigen nicht geformten Komponenten bremst oder ablenkt; damit muss das Kinoplasma aber aus dem Begriff des Cytoplasmas herausgenommen werden, da es, wenn auch vermutlich reversibel, eine Differenzierung darstellt. 2. Der Spermienfaden wird von den Centriolen (Axialfilament) und den Mitochondrien (zwei peripher gelegene Spiralfilamente), sowie einem Plasmamantel gebildet. 3. Nach Beendigung des Auswachsens der Spermiengeissel, die zu diesem Zeitpunkt nur aus dem Achsenfaden und dem Protoplasmazylinder besteht, setzt sich eine Protoplasmamasse vom Kopf in Richtung zum Geisselende in Bewegung. Sie fuehrt den Golgi-Koerper und sehr viele Mitochondrien mit sich. Aus diesen entwickeln sich Fibrillen, die sich zu den beiden Spiralfilamenten zusammenfuegen. Diese Masse entspricht der von MERTON in seiner Theorie als Kinoplasma bezeichneten Komponente. 4. Die Bewegung dieses Protoplasmateils wird auf den Schub zurueckgefuehrt, den die sich bildenden Fibrillen auf die Mitochondrien ausueben. 5. Die Rueckwaertsbewegung dieses Protoplasmakoerpers beruht wahrscheinlich auf Elastizitaet und Kontraktilitaet des Plasmalemmas. 6. Das zum Kopf zurueckgekehrte Protoplasma wird mit restlichen Mitochondrien als Kugel ausgeschieden und von den Naehrzellen phagocytiert. 7. Der Golgi-Koerper wird vor Beendigung der Protoplasmawanderung bereits in der letzten Haelfte der Geissel eliminiert.

Estudos citológicos e citoquímicos em Stenophoridae Crawley, 1903 (Eugregarinidae, Protozoa) II - ultra-estrutura

1 - Indivíduos de Stenophora juli (Frantzius, 1848) Labbé, 1899, parasitos de um Diplopoda, Rhinochricus padbergi Schubart. 1930 foram examinados em microscópia óptica e eletrônica. 2 - Os resultados do estudo citoquímico confirmam os dados obtidos por outros autores em outras espécies de gregarinas. 3 - Quanto à estrutura fina da morfologia celular foi examinada detalhadamente a película a qual apresenta cristas longitudinais de forma e estrutura complexas. 4 - No sulcos da película, entre as cristas, foram encontrados poros na membrana, por onde é realizada a secreção de muco. 5 - Aderente à película, pròpriamente dita foi encontrada, no deutomerito, uma camada homogênea de natureza desconhecida, abaixo da qual encontra-se o mionema. 6 - O septo que separa o proto do deutomerito é constituído por espêssa camada de mionemas incluindo numerosas mitocôndrias. 7 - O endoplasma é extremamente rico em granulações de paraglicogênio, aparecendo em menor quantidade os lipídeos. Observamos também mitocôndrias, retículo endoplasmático e o complexo de Golgi.