Avaliação da α-glicosidase Cqm1 de Culex quinquefasciatus e o impacto de suas mutações na fisiologia de larvas

Lysinibacillus sphaericus (Lsp) é uma bactéria entomopatógena que produz a toxina Bináriav(Bin) com atividade larvicida para culicídeos. A sua ação em Culex quinquefasciatus depende da ligação da toxina Bin à α-glicosidase (Aglu) Cqm1, que atua como receptor no epitélio intestinal de larvas. Na colônia R2362, foram caracterizados dois alelos de resistência ao Lsp: cqm1REC e cqm1REC-2, cujas mutações impedem a expressão da Aglu Cqm1. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade catalítica da Cqm1 e comparar a atividade α-glicosidase e o desenvolvimento pré-imaginal de larvas de indivíduos susceptíveis (S) e resistentes (R) para cada alelo. Para isto, foram avaliados os seguintes parâmetros: atividade catalítica da Cqm1 recombinante; padrão de transcrição de outras Aglus parálogas à Cqm1; atividade de Aglus nativas em larvas; sobrevivência de indivíduos frente a diferentes dietas. A Aglu Cqm1 mostrou atividade enzimática ótima à 37o C, pH 7,5-8,0 e utilizando o substrato sintético pNαG. A atividade α-glicosidase total em larvas S e R foi similar, apesar da ausência de expressão da Cqm1 nas larvas R. A investigação in silico revelou 18 proteínas parálogas à Cqm1 e, dentre 11 investigadas, nove são expressas em larvas S e R. A análise quantitativa de três parálogas demonstrou que duas tem um padrão de transcrição mais elevado em larvas resistentes, sugerindo a existência de um mecanismo de compensação de expressão de α-glicosidases. O desenvolvimento pré-imaginal de larvas S foi decrescente nas seguintes dietas: ração de gatos, ração de peixes, leite desnatado, extrato de levedura e sacarose. De uma forma global, a taxa de sobrevivência de larvas R foi inferior à S em todas as dietas testadas. Os dados obtidos mostram que as mutações ligadas aos alelos cqm1REC e cqm1REC-2 não parecem impactar a atividade Aglu nas larvas e que o custo biológico observado poderia estar relacionado a outros genes e vias metabólicas.

GTP binding and intramolecular regulation by the ROC domain of Death Associated Protein Kinase 1

The ROCO proteins are a family of large, multidomain proteins characterised by the presence of a Ras of complex proteins (ROC) domain followed by a COR, or C-terminal of ROC, domain. It has previously been shown that the ROC domain of the human ROCO protein Leucine Rich Repeat Kinase 2 (LRRK2) controls its kinase activity. Here, the ability of the ROC domain of another human ROCO protein, Death Associated Protein Kinase 1 (DAPK1), to bind GTP and control its kinase activity has been evaluated. In contrast to LRRK2, loss of GTP binding by DAPK1 does not result in loss of kinase activity, instead acting to modulate this activity. These data highlight the ROC domain of DAPK1 as a target for modifiers of this proteins function, and casts light on the role of ROC domains as intramolecular regulators in complex proteins with implications for a broad range of human diseases.

GTP binding controls complex formation by the human ROCO protein MASL1

The human ROCO proteins are a family of multi-domain proteins sharing a conserved ROC-COR supra-domain. The family has four members: leu- cine-rich repeat kinase 1 (LRRK1), leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2), death-associated protein kinase 1 (DAPK1) and malignant fibrous histiocy- toma amplified sequences with leucine-rich tandem repeats 1 (MASL1). Previous studies of LRRK1/2 and DAPK1 have shown that the ROC (Ras of complex proteins) domain can bind and hydrolyse GTP, but the cellular consequences of this activity are still unclear. Here, the first biochemical characterization of MASL1 and the impact of GTP binding on MASL1 complex formation are reported. The results demonstrate that MASL1, similar to other ROCO proteins, can bind guanosine nucleotides via its ROC domain. Furthermore, MASL1 exists in two distinct cellular com- plexes associated with heat shock protein 60, and the formation of a low molecular weight pool of MASL1 is modulated by GTP binding. Finally, loss of GTP enhances MASL1 toxicity in cells. Taken together, these data point to a central role for the ROC/GTPase domain of MASL1 in the reg- ulation of its cellular function.

Regulation of Ras.GTP loading and Ras-Raf association in neonatal rat ventricular myocytes by G protein-coupled receptor agonists and phorbol ester. Activation of the extracellular signal-regulated kinase cascade by phorbol ester is mediated by Ras.

The small G protein Ras has been implicated in hypertrophy of cardiac myocytes. We therefore examined the activation (GTP loading) of Ras by the following hypertrophic agonists: phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), endothelin-1 (ET-1), and phenylephrine (PE). All three increased Ras.GTP loading by 10-15-fold (maximal in 1-2 min), as did bradykinin. Other G protein-coupled receptor agonists (e.g. angiotensin II, carbachol, isoproterenol) were less effective. Activation of Ras by PMA, ET-1, or PE was reduced by inhibition of protein kinase C (PKC), and that induced by ET-1 or PE was partly sensitive to pertussis toxin. 8-(4-Chlorophenylthio)-cAMP (CPT-cAMP) did not inhibit Ras.GTP loading by PMA, ET-1, or PE. The association of Ras with c-Raf protein was increased by PMA, ET-1, or PE, and this was inhibited by CPT-cAMP. However, only PMA and ET-1 increased Ras-associated mitogen-activated protein kinase kinase 1-activating activity, and this was decreased by PKC inhibition, pertussis toxin, and CPT-cAMP. PMA caused the rapid appearance of phosphorylated (activated) extracellular signal-regulated kinase in the nucleus, which was inhibited by a microinjected neutralizing anti-Ras antibody. We conclude that PKC- and Gi-dependent mechanisms mediate the activation of Ras in myocytes and that Ras activation is required for stimulation of extracellular signal-regulated kinase by PMA.

Activation of the small GTP-binding protein Ras in the heart by hypertrophic agonists.

The small (21-kDa) guanine nucleotide-binding protein Ras plays a central role in the regulation of cell growth and division. In the cardiac myocyte, it has been implicated in the hypertrophic adaptation. We have recently examined the ability of hypertrophic agonists such as endothelin-1, phenylephrine and phorbol esters to increase the "activity" (GTP loading) of Ras. We have also studied the signaling events that lead to activation of Ras and the processes that respond to Ras activation. In this brief review, we describe these studies and set them within the context of the hypertrophic response.

The C-terminus of PRK2/PKNγ is required for optimal activation by RhoA in a GTP-dependent manner

PRK2/PKNγ is a Rho effector and a member of the protein kinase C superfamily of serine/threonine kinases. Here, we explore the structure–function relationship between various motifs in the C-terminal half of PRK2 and its kinase activity and regulation. We report that two threonine residues at conserved phosphoacceptor position in the activation loop and the turn motif are essential for the catalytic activity of PRK2, but the phosphomimetic Asp-978 at hydrophobic motif is dispensable for kinase catalytic  competence. Moreover, the PRK2-Δ958 mutant with the turn motif truncated still interacts with 3-phosphoinositide-dependent kinase-1 (PDK-1). Thus, both the intact hydrophobic motif and the turn motif in PRK2 are dispensable for the binding of PDK-1. We also found that while the last seven amino acid residues at the C-terminus of PRK2 are not required for the activation of the kinase by RhoA in vitro, however, the extreme C-terminal segment is critical for the full activation of PRK2 by RhoA in cells in a GTP-dependent manner. Our data suggest that the extreme C-terminus of PRK2 may represent a potential drug target for effector-specific pharmacological intervention of Rho-medicated biological processes.

Mechanism of allosteric regulation of transglutaminase 2 by GTP

Allosteric regulation is a fundamental mechanism of biological control. Here, we investigated the allosteric mechanism by which GTP inhibits cross-linking activity of transglutaminase 2 (TG2), a multifunctional protein, with postulated roles in receptor signaling, extracellular matrix assembly, and apoptosis. Our findings indicate that at least two components are involved in functionally coupling the allosteric site and active center of TG2, namely (i) GTP binding to mask a conformationally destabilizing switch residue, Arg-579, and to facilitate interdomain interactions that promote adoption of a compact, catalytically inactive conformation and (ii) stabilization of the inactive conformation by an uncommon H bond between a cysteine (Cys-277, an active center residue) and a tyrosine (Tyr-516, a residue located on a loop of the p-barrel 1 domain that harborst he GTP-bindings ite). Although not essential for GTP-mediated inhibition of cross-linking, this H bond enhances the rate of formation of the inactive conformer.

Caracterização molecular da mutação pso8-1/rad6 de Saccharomyces cerevisiae, sensível à fotoadição de psoralenos, à radiação UVC e a mutágenos químicos

Um novo mutante isolado da levedura Saccharomyces cerevisiae, sensível à fotoativação de psoralenos mono- e bi-funcionais, à UVC e ao MNNG, complementou o fenótipo de sensibilidade à fotoadição de psoralenos conferido pelas mutações pso1 a pso7 e assim foi chamado pso8-1. O duplo mutante pso8-1 rad4-4 foi altamente sensível à UVC, indicando assim uma interação sinergística dos dois mutantes alelos. A clonagem molecular pela complementação do fenótipo de sensibilidade à radiação UVC do mutante pso8-1 e estudos genéticos revelaram que pso8-1 é alelo ao gene RAD6. O produto do gene RAD6/UBC2 é uma enzima conjugada à ubiquitina envolvida em reparação de DNA, esporulação, recombinação, indução de mutagênese, degradação de proteínas, genes silenciosos, transposição Ty1. Enquanto o mutante pso8-1 apresenta um fenótipo mutador espontâneo e possui baixa mutabilidade induzida a mutágenos, a esporulação de diplóides homoalélicas mostrou eficiência próxima à da linhagem selvagem. A análise da seqüência do mutante alelo mostrou que pso8-1 contém uma nova, e até agora desconhecida, transição T→C no nucleotídeo 191, levando à substituição de uma prolina altamente conservada por uma leucina na posição 64 (Rad6-[P64L]) que pode ter severas conseqüências na estrutura terciária da proteína mutada, e conseqüente ligação a pRad18.

Modelo da ligação entre concreto e armadura na análise de estruturas de concreto pelo método dos elementos finitos

Este trabalho apresenta um modelo computacional para análise tridimensional de peças de concreto armado, utilizando o método dos elementos finitos. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para representar o comportamento dos materiais, quando submetidos a cargas de curta ou longa duração. Se a estrutura está submetida a cargas de curta duração, o modelo desenvolvido fornece, quando alcançado o estado estável, a solução do problema elastoplástico. Em contrapartida, se a estrutura está submetida a cargas de longa duração, o modelo pode representar o comportamento viscoelástico com envelhecimento do concreto. Foi utilizado um modelo de camadas superpostas para assegurar uma representação adequada do comportamento real do concreto ao longo do tempo. Deste modo, admite-se que o concreto é constituído por um número conveniente de camadas, que apresentam a mesma deformação. Para a fissuração do concreto, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em consideração a contribuição do concreto entre fissuras O objetivo deste estudo é a modelagem da armadura e do reforço nas peças de concreto armado, através de um modelo de aderência entre o concreto e o material adjacente. A armadura é introduzida no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. E, a consideração da degradação da aderência é realizada através de um modelo onde os efeitos da aderência imperfeita são incluídos pela introdução de graus de liberdade para os deslocamentos relativos entre os materiais. Os resultados obtidos com este programa computacional são comparados com valores experimentais disponíveis na literatura, visando validar o modelo matemático e a metodologia numérica.

Efeito in vivo e in vitro da prolina sobre a atividade da Na+, K+-ATPase de cérebro de ratos

A hiperprolinemia tipo II é um erro inato do metabolismo de aminoácido causado pela deficiência na atividade da Ä1 pirrolino-5-carboxilato desidrogenase. O bloqueio dessa reação resulta no acúmulo tecidual de prolina. A doença caracteriza-se fundamentalmente por epilepsia, convulsões e um grau variável de retardo mental, cuja etiopatogenia ainda é desconhecida. No tecido nervoso, a Na+, K+ - ATPase controla o ambiente iônico relacionado com a atividade neuronal, regulando o volume celular, o fluxo de íons e o transporte de moléculas ligadas ao transporte de Na+, tais como, aminoácidos, neurotransmissores e glicose. Evidências na literatura mostram que recém nascidos humanos com baixos níveis de Na+, K+ -ATPase cerebral apresentam epilepsia e degeneração espongiforme. Alterações na atividade desta enzima têm sido associadas a várias doenças que afetam o sistema nervoso central, como isquemia cerebral e doença de Parkinson. Considerando que a inibição da Na+, K+ - ATPase por ouabaína tem sido associada com liberação de neurotransmissores, incluindo glutamato, em uma variedade de preparações neuronais, e que alguns autores sugerem que o efeito da prolina sobre a sinapse glutamatérgica possa ser, pelo menos em parte, responsável pelos sintomas neurológicos encontrados nos pacientes com hiperprolinemia, no presente trabalho verificamos efeitos dos modelos experimentais agudo e crônico de hiperprolinemia tipo II sobre a atividade da Na+, K+ - ATPase de membrana plasmática sináptica de córtex cerebral e hipocampo de ratos. No modelo crônico, a prolina foi administrada a ratos Wistar duas vezes ao dia do 6o ao 28o dia de vida, enquanto que no modelo agudo os animais, com 15 dias de vida, receberam uma única injeção de prolina e foram sacrificados 1hora após a administração da droga. Os animais tratados crônicamente com prolina não apresentaram alterações significativas no peso corporal, do encéfalo, do hipocampo e do córtex cerebral, bem como nas quantidades de proteínas do homogenizado cerebral e da membrana plasmática sináptica de córtex cerebral e hipocampo. Nossos resultados mostraram uma diminuição significativa na atividade da Na+, K+ - ATPase de membrana plasmática sináptica de cérebro de animais tratados aguda e crônicamente com prolina. Foram também testados os efeitos in vitro da prolina e do glutamato sobre a atividade da Na+, K+- ATPase. Os resultados mostraram que os dois aminoácidos, nas concentrações de 1,0 e 2,0 mM, inibiram significativamente a atividade da enzima. O estudo da interação cinética entre prolina e glutamato, sugere a existência de um sítio único de ligação na Na+, K+ - ATPase para os dois aminoácidos. É possível que a inibição na atividade da Na+, K+- ATPase possa estar envolvida nos mecanismos pelos quais a prolina é neurotóxica. Acreditamos que nossos resultados possam contribuir, pelo menos em parte, na compreensão da disfunção neurológica encontrada em pacientes com hiperprolinemia tipo II.

Trombose da veia porta em crianças e adolescentes : deficiência das proteínas C, S e Antitrombina e pesquisa das mutações fator V Leiden, G20210A da Protrombina e C677T da Metileno-tetraidrofolato redutase

Objetivo: A trombose da veia porta é uma causa importante de hiper-tensão porta em crianças e adolescentes, porém, em uma proporção importante dos casos, não apresenta fator etiológico definido. O objetivo desse estudo é determinar a freqüência de deficiência das proteínas inibidoras da coagulação – proteínas C, S e antitrombina − e das mutações fator V Leiden, G20210A no gene da protrombina e C677T da metileno-tetraidrofolato redutase em crianças e adolescentes com trom-bose da veia porta, definir o padrão hereditário de uma eventual deficiência das pro-teínas inibidoras da coagulação nesses pacientes e avaliar a freqüência da deficiên-cia dessas proteínas em crianças e adolescentes com cirrose. Casuística e Métodos: Foi realizado um estudo prospectivo com 14 crianças e adolescentes com trombose da veia porta, seus pais (n = 25) e dois gru-pos controles pareados por idade, constituídos por um grupo controle sem hepato-patia (n = 28) e um com cirrose (n = 24). A trombose da veia porta foi diagnosticada por ultra-sonografia abdominal com Doppler e/ou fase venosa do angiograma celíaco seletivo. A dosagem da atividade das proteínas C, S e antitrombina foi determinada em todos os indivíduos e a pesquisa das mutações fator V Leiden, G20210A da pro-trombina e C677T da metileno-tetraidrofolato redutase, nas crianças e adolescentes com trombose da veia porta, nos pais, quando identificada a mutação na criança, e nos controles sem hepatopatia. Resultados: Foram avaliados 14 pacientes caucasóides, com uma média e desvio padrão de idade de 8 anos e 8 meses ± 4 anos e 5 meses e do diagnóstico de 3 anos e 8 meses ± 3 anos e seis meses. Metade dos pacientes pertenciam ao gênero masculino. O motivo da investigação da trombose da veia porta foi hemorra-gia digestiva alta em 9/14 (64,3%) e achado de esplenomegalia ao exame físico em 5/14 (35,7%). Anomalias congênitas extra-hepáticas foram identificadas em 3/14 (21,4%) e fatores de risco adquiridos em 5/14 (35,7%) dos pacientes. Nenhum pa-ciente tinha história familiar de consangüinidade ou trombose venosa. A deficiência das proteínas C, S e antitrombina foi constatada em 6/14 (42,9%) (p < 0,05 vs con-troles sem hepatopatia), 3/14 (21,4%) (p > 0,05) e 1/14 (7,1%) (p > 0,05) pacientes com trombose da veia porta, respectivamente. A deficiência dessas proteínas não foi identificada em nenhum dos pais ou controles sem hepatopatia. A mutação G20210A no gene da protrombina foi identificada em um paciente com trombose da veia porta e em um controle sem hepatopatia (p = 0,999), mas em nenhum desses foi identificado a mutação fator V Leiden. A mutação C677T da metileno-tetraidrofo-lato redutase foi observada na forma homozigota, em 3/14 (21,4%) dos pacientes com trombose da veia porta e em 5/28 (17,9%) controles sem hepatopatia (p = 0,356). A freqüência da deficiência das proteínas C, S e antitrombina nos pacientes com cir-rose foi de 14/24 (58,3%), 7/24 (29,2%) e 11/24 (45,8%), respectivamente (p < 0,05 vs controles sem hepatopatia), sendo mais freqüente nos pacientes do subgrupo Child-Pugh B ou C, que foi de 11/12 (91,7%), 5/12 (41,7%) e 9/12 (75%), respectivamente (p < 0,05 vs controles sem hepatopatia). Conclusões: A deficiência de proteína C foi freqüente nas crianças e adolescentes com trombose da veia porta e não parece ser de origem genética. A deficiência de proteína S, antitrombina e as presenças das mutações G20210A da protrombina e C677T da metileno-tetraidrofolato redutase foram observadas mas não apresentaram diferença estatística significativa em relação ao grupo controle sem hepatopatia. O fator V Leiden não foi identificado. Os resultados deste estudo sugerem que a deficiência da proteína C pode ocorre como conseqüência da hiper-tensão porta. Os distúrbios pró-trombóticos hereditários não parecem apresentar um papel importante em relação à trombose nas crianças e adolescentes estudadas.

Evolução molecular Darwiniana nas proteínas relacionadas à patogênese (PRs) em plantas

Um total de 201 seqüências de DNA, de 50 espécies pertencentes a 32 gêneros e 12 famílias, foi investigado através do método da máxima verossimilhança para identificar, nas proteínas respectivas, possíveis códons nos quais estivesse ocorrendo seleção positiva. Foram considerados 15 tipos de proteínas relacionadas à patogênese (PR1-PR15), quanto a 14 modelos diferentes de seleção. Tanto quanto se possa avaliar, não há qualquer estudo disponível na literatura que tenha examinado de maneira homogênea tal número de seqüências de forma tão abrangente.

Efeito da insulina sobre a atividade da enzima Na+-K+ ATPase branquial, a síntese de proteínas e captação de aminoácidos no hepatopâncreas, músculo e brânquias de Chasmagnathus granulata (Dana, 1851)

Resumo não disponível

Efeito das prostaglandinas ciclopentenônicas sobre a expressão gênica do fator nuclear PPAR-γ, do receptor de scavenger CD36 e proteínas de apoptose em macrófagos : implicações para a fisiopatologia da aterosclerose

Considerando que as doenças cardiovasculares representam a maior causa de mortalidade e morbidade em países ocidentais, a aterosclerose se destaca pelo fato de predispor os pacientes ao infarto do miocárdio, a acidentes vasculares cerebrais e a doenças vasculares periféricas. Neste contexto, a oxidação de lipoproteínas do plasma, particularmente LDL, é um dos fatores de risco para eventos cardiovasculares, pois é reconhecida e internalizada por macrófagos, ocasionando a sua diferenciação em foam cells. Diversos fatores participam deste processo de diferenciação, como a expressão de receptores de scavenger CD 36, proporcionando aumento na captação de LDL oxidada, aumento na síntese endógena de colesterol e ativação de fatores nucleares que iniciam a transcrição de proteínas específicas e fatores de crescimento que disparam a aterogênese. Os fenômenos celulares relacionados à apoptose também são de especial importância, tanto no desenvolvimento da lesão aterosclerótica como na estabilidade da placa e formação de trombos. As prostaglandinas (PGs) ciclopentenônicas (CP-PGs), em particular a PGA2 e a 15-desóxi-∆12,14-PGJ2 são uma classe especial de PGs que, em diminutas concentrações, disparam a expressão das proteínas de choque térmico (hsp), que são citoprotetoras. Além disso, CP-PGs bloqueiam a ativação do fator nuclear pró-inflamatório NF-κB tornando-as potentes agentes antiinflamatórios. Embora as PGs das famílias A e J guardem uma série de características em comum, a 15-desóxi-∆12,14- PGJ2 é o ligante fisiológico do fator nuclear pró-aterogênico PPAR-γ, enquanto as PGs da família A ativam apenas a via citoprotetora das hsp. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos das CP-PGs sobre a expressão gênica de fatores relacionados à diferenciação de macrófagos em foam cells, bem como proteínas reguladoras do processo de apoptose, em células da linhagem pró-monocítica humana U937. Para tal, as células foram tratadas com CPPGs em presença e/ou ausência de LDL nat e LDL ox, o RNA foi extraído para a realização de RT-PCR para PPAR-γ, CD 36, HMG-CoA redutase e proteínas de apoptose Caspase 3, p53 e Bcl-xL. O tratamento estatístico utilizado foi análise de variância (ANOVA one-way) e teste “t” de student, com resultados expressos como médias + desvios-padrão da média, com P<0,05. Os resultados obtidos demontraram que as CP-PGs PGA2 (20µM-24h) e PGJ2 (1,5µM-24h) inibiram a expressão gênica do fator nuclear PPAR- γ (64 % (PGA2), 88 % (15- d-PGJ2)) nas células U937, em presença de LDL oxidada, quando comparado ao controle. PGA2 inibiu a expressão de HMG-CoA redutase (33 %), enzima chave da síntese de colesterol intracelular, e o tratamento com as CP-PGs também inibiu a apoptose nas células tratadas em presença de LDL oxidada. Os dados sugerem que as CP-PGs apresentam grande potencial para o tratamento da aterosclerose, já que, além de apresentarem efeito antiinflamatório, inibem a expressão do fator nuclear pró-aterogênico PPAR-γ, do receptor de scavenger CD36 (apenas a 15-desóxi-∆12,14-PGJ2) e da enzima HMG-CoA redutase. O bloqueio da apoptose nas células estudadas pode estar relacionado à citoproteção oferecida por estas PGs. Embora investigações in vivo deste laboratório tenham mostrado a eficácia do tratamento com CP-PGs em camundongos portadores de aterosclerose, estudos adicionais são necessários para esclarecer-se o efeito antiaterogênico das mesmas.