Reciprocal changes in forebrain contents of glycogen and of glutamate/glutamine during early memory consolidation in the day-old chick

Passive avoidance learning is with advantage studied in day-old chicks trained to distinguish between beads of two different colors, of which one at training was associated with aversive taste. During the first 30-min post-training, two periods of glutamate release occur in the forebrain. One period is immediately after the aversive experience, when glutamate release is confined to the left hemisphere. A second release, 30 min later, may be bilateral, perhaps with preponderance of the right hemisphere. The present study showed increased pool sizes of glutamate and glutamine, specifically in the left hemisphere, at the time when the first glutamate release occurs, indicating de novo synthesis of glutamate/glutamine from glucose or glycogen, which are the only possible substrates. Behavioral evidence that memory is extinguished by intracranial administration at this time of iodoacetate, an inhibitor of glycolysis and glycogenolysis, and that the extinction of memory is counteracted by injection of glutamine, supports this concept. A decrease in forebrain glycogen of similar magnitude and coinciding with the increase in glutamate and glutamine suggests that glycogen rather than glucose is the main source of newly synthesized glutamate/glutamine. The second activation of glutamatergic activity 30 min after training, when memory is consolidated into stable, long-term memory, is associated with a bilateral increase in pool size of glutamate/glutamine. No glycogenolysis was observed at this time, but again there is a temporal correlation with sensitivity to inhibition by iodoacetate and rescue by glutamine, indicating the importance of de novo synthesis of glutamate/glutamine from glucose or glycogen. (C) 2003 Elsevier B.V All rights reserved.

Identification of a novel protein kinase mediating Akt survival signaling to the ATM protein

We identified a novel human AMP-activated protein kinase (AMPK) family member, designated ARK5, encoding 661 amino acids with an estimated molecular mass of 74 kDa. The putative amino acid sequence reveals 47, 45.8, 42.4, and 55% homology to AMPK-alpha1, AMPK-alpha2, MELK and SNARE respectively, suggesting that it is a new member of the AMPK family. It has a putative Akt phosphorylation motif at amino acids 595600, and Ser(600) was found to be phosphorylated by active Akt resulting in the activation of kinase activity toward the SAMS peptide, a consensus AMPK substrate. During nutrient starvation, ARK5 supported the survival of cells in an Akt-dependent manner. In addition, we also demonstrated that ARK5, when activated by Akt, phosphorylated the ATM protein that is mutated in the human genetic disorder ataxia-telangiectasia and also induced the phosphorylation of p53. On the basis of our current findings, we propose that a novel AMPK family member, ARK5, is the tumor cell survival factor activated by Akt and acts as an ATM kinase under the conditions of nutrient starvation.

Genetic disruption of the growth hormone receptor does not influence motoneuron survival in the developing mouse

In the rodent central nervous system (CNS) during the five days prior to birth, both growth hormone (GH) and its receptor (GHR) undergo transient increases in expression to levels considerably higher than those found postnatally. This increase in expression coincides with the period of neuronal programmed cell death (PCD) in the developing CNS. To evaluate the involvement of growth hormone in the process of PCD, we have quantified the number of motoneurons in the spinal cord and brain stem of wild type and littermate GHR-deficient mice at the beginning and end of the neuronal PCD period. We found no change in motoneuron survival in either the brachial or lumbar lateral motor columns of the spinal cord or in the trochlear, trigeminal, facial or hypoglossal nuclei in the brain stem. We also found no significant differences in spinal cord volume, muscle fiber diameter, or body weight of GHR-deficient fetal mice when compared to their littermate controls. Therefore, despite considerable in vitro evidence for GH action on neurons and glia, genetic disruption of GHR signalling has no effect on prenatal motoneuron number in the mouse, under normal physiological conditions. This may be a result of compensation by the signalling of other neurotrophic cytokines.

Identification of residues which regulate activity of the STE20-related kinase hMINK

Activity of the STE20-related kinase hMINK was investigated. hMINK was expressed widely, though not ubiquitously, in human tissues: highest levels being found in haematopoietic tissues but also in brain, placenta, and lung. Mutagenesis revealed that T-191. and Y-193 in the substrate recognition loop of the catalytic domain were critical for kinase activity against exogenous substrates and autophosphorylation. A mutation on T-187 showed reduced enzymatic activity against exogenous substrates but retained autophosphorylationactivity. Phosphorylation was confirmed by the use of a phospho-specific T-187 antibody. hMINK activated the JNK signal transduction pathway and optimal JNK activation occurred when the C-terminus was deleted. In addition, overexpression of the C-terminal domain devoid of kinase activity also resulted in significant activation of the JNK pathway. These data suggest that hMINK requires an activation step that dissociates the C terminal, thereby freeing the catalytic domain to interact with substrates. Models for receptor-mediated activation of hMINK are discussed. (C) 2002 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

Synthesis, characterization, electrochemical behavior and in vitro protein tyrosine kinase inhibitory activity of the cymene-halogenobenzohydroxamato [Ru(eta(6)-cymene)(bha)Cl] complexes

The ruthenium(II)-cymene complexes [Ru(eta(6)-cymene)(bha)Cl] with substituted halogenobenzohydroxamato (bha) ligands (substituents = 4-F, 4-Cl, 4-Br, 2,4-F-2, 3,4-F-2, 2,5-F-2, 2,6-F-2) have been synthesized and characterized by elemental analysis, IR, H-1 NMR, C-13 NMR, cyclic voltammetry and controlled-potential electrolysis, and density functional theory (DFT) studies. The compositions of their frontier molecular orbitals (MOs) were established by DFT calculations, and the oxidation and reduction potentials are shown to follow the orders of the estimated vertical ionization potential and electron affinity, respectively. The electrochemical E-L Lever parameter is estimated for the first time for the various bha ligands, which can thus be ordered according to their electron-donor character. All complexes exhibit very strong protein tyrosine kinase (PTK) inhibitory activity, even much higher than that of genistein, the clinically used PTK inhibitory drug. The complex containing the 2,4-difluorobenzohydroxamato ligand is the most active one, and the dependences of the PTK activity of the complexes and of their redox potentials on the ring substituents are discussed. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Structural stability of adenylate kinase from the sulfate-reducing bacteria Desulfovibrio gigas

Biophysical Chemistry 110 (2004) 83–92

Microencapsulation technology: a powerful tool for human embryonic stem cells expansion and cryopreservation

Dissertation presented to obtain a Master degree in Biotechnology at the Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Metals in proteins from sulphate-reducing bacteria: adenylate kinase and ATP sulfurylase. Proteins containing cobalt, zinc, iron (II) ions

A Thesis submitted at the Faculty Science and Technology of the New University of Lisbon for a degree in Doctor of Philosophy in Biochemistry with specialization in Physical Biochemistry

Cobalt-, zinc- and iron-bound forms of adenylate kinase (AK) from the sulfate-reducing bacterium Desulfovibrio gigas: purification, crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis

Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun. 2009 Sep 1;65(Pt 9):926-9

Crystal structure of the zinc-, cobalt-, and iron-containing adenylate kinase from Desulfovibrio gigas: a novel metal-containing adenylate kinase from Gram-negative bacteria

J Biol Inorg Chem (2011) 16:51–61 DOI 10.1007/s00775-010-0700-8

Pyruvate kinase and glucose-6-phosphate dehydrogenase deficies and their association with malaria - population genetics and proteomic studies

A malária é reconhecida como uma das principais forças selectivas a actuar na história recente no genoma humano. Inúmeros polimorfismos genéticos têm sido descritos como protectores contra a gravidade da malária, como o alelo HbS (designado de traço falciforme) e o alelo G6PD A- (associado à deficiência de G6PD). Mais recentemente, também a deficiência de PK foi associada com a protecção contra a malária. Evidências desta associação foram obtidas em estudos com modelos de roedor e estudos in vitro utilizando GV humanos deficientes em PK. Até à data, não foram obtidos dados em populações humanas que revelem esta associação: ainda não foi identificada uma variante de PK com uma prevalência elevada em regiões endémicas de malária e não foram identificadas marcas de selecção na região do gene que codifica para a PK (gene PKLR). Além disso, os mecanismos subjacentes à protecção contra a malária por deficiências enzimáticas dos GV não estão bem esclarecidos. Assim, os objectivos do presente estudo foram: investigar os polimorfismos genéticos humanos com associação com a malária em Cabo Verde; pesquisar marcas de selecção da malária na região do gene PKLR em populações Africanas; determinar a frequência da deficiência em PK e identificar uma eventual variante da enzima que possa estar sob selecção positiva em regiões endémicas de malária; avaliar o efeito das duas deficiências enzimáticas (PK e G6PD) na invasão e maturação do parasita em culturas in vitro de Plasmodium usando GV normais e deficientes; e analisar o perfil proteómico de GV infectados e não infectados, normais e com deficiência (em PK e G6PD), bem como de parasitas isolados de GV tanto deficientes como normais. Em Cabo Verde (área epidémica), não foram identificadas marcas de selecção pela malária, através da análise dos vários polimorfismos. No entanto, quando a análise foi realizada em dois países endémicos (Angola e Moçambique), foram detectadas várias marcas de selecção: a genotipagem de microssatélites (STRs) e polimorfismos de base única (SNPs) localizados na vizinhança do gene PKLR revelou uma diferenciação consideravelmente maior entre as populações Africana e Europeia (Portuguesa), do que a diferenciação determinada aquando da utilização de marcadores genéticos neutros. Além disso, uma região genómica de maior amplitude apresentou um Desequilíbrio de Ligação (LD) significativo no grupo de malária não grave (e não no grupo de malária grave), sugerindo que a malária poderá estar a exercer pressão selectiva sobre a região do genoma humano que envolve o gene PKLR. No estudo que incidiu na determinação da prevalência da deficiência de PK no continente Africano (realizado em Moçambique), esta revelou-se elevada - 4,1% - sendo o valor mais elevado descrito até ao momento a nível mundial para esta enzimopatia. Na pesquisa de mutações que pudessem estar na causa deste fenótipo (baixa actividade de PK), foi identificada uma mutação não sinónima 829G>A (277Glu>Lys), significativamente associada à baixa actividade enzimática. Esta mutação foi também identificada em Angola, São Tomé e Príncipe e Guiné Equatorial, onde a frequência de portadores heterozigóticos foi entre 2,6 e 6,7% (valores que se encontram entre os mais elevados descritos globalmente para mutações associadas à deficiência em PK). Não foi possível concluir acerca da associação entre a deficiência de PK e o grau de severidade da malária e da associação entre o alelo 829A e a mesma, devido ao baixo número de amostras. Os resultados dos ensaios de invasão/maturação do parasita sugeriram que, nos GV com deficiência de PK ou G6PD, a invasão (onde está envolvida a membrana do GV hospedeiro e o complexo apical do parasita) é mais relevante para a eventual protecção contra a malária do que a maturação. Os resultados da análise proteómica revelaram respostas diferentes por parte do parasita nas duas condições de crescimento (GV com deficiência de PK e GV com deficiência de G6PD). Esta resposta parece ser proporcional à gravidade da deficiência enzimática. Nos parasitas que cresceram em GV deficientes em G6PD (provenientes de um indivíduo assintomático), a principal alteração observada (relativamente às condições normais) foi o aumento do número de proteínas de choque térmico e chaperones, mostrando que os parasitas responderam às condições de stress oxidativo, aumentando a expressão de moléculas de protecção. Nos parasitas que cresceram em condições de deficit de PK (GV de indivíduo com crises hemolíticas regulares, dependente de transfusões sanguíneas), houve alteração da expressão de um maior número de proteínas (relativamente ao observado em condições normais), em que a maioria apresentou uma repressão da expressão. Os processos biológicos mais representados nesta resposta do parasita foram a digestão da hemoglobina e a troca de proteínas entre hospedeiro e parasita/remodelação da superfície do GV. Além disso, uma elevada percentagem destas proteínas com expressão alterada está relacionada com as fendas de Maurer, que desempenham um papel importante na patologia da infecção malárica. É colocada a hipótese de que a protecção contra a malária em GV deficientes em PK está relacionada com o processo de remodelação da membrana dos GV pelo parasita, o que pode condicionar a invasão por novos parasitas e a própria virulência da malária. Os resultados da análise do proteoma dos GV contribuirão para confirmar esta hipótese.

Functional and structural studies of two enzymes: membrane bound kinase and Z-DNA/Z-RNA-binding protein

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Sistemas de Bioengenharia

Role of Notch signaling on the differentiation of early lymphoid progenitors cells: a view throughout the development of the embryonic chicken thymus and spleen

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Fate map of zebrafish left-right organizer

The organizer is a ciliated signalling transient organ, responsible for the patterning of embryo tissues during embryonic development. In higher vertebrates, such as mouse and chick, this organizer (the node and the Hensen’s node, respectively) performs dorsalventral and anteriorposterior axis definition, as well as left-right patterning of the internal organs. In lower vertebrates, such as frog and zebrafish, there is a separate specialized organ for left-right purposes called the Gastrocoel Roof Plate (GRP) and Kupffer’s Vesicle (KV), respectively. It is known that mouse and chick organizer cells give rise to structures like floor plate, notochord, hypochord and somites. Frog GRP originates all these but floor plate. In zebrafish, at 13-14 somite stage (ss) the KV finished its left-right patterning but what happens to this organizer’ cells is still poorly studied. This research attempts to understand the fate and behaviour of the KV cells. We followed the fate of KV cells by live imaging and by tight time-courses with fixed larvae. We assessed in detail their proliferative and death profile, as well as cilia length progression from 9-10 ss until 29-30 ss. We conclude that the KV cells mostly follow the evolutionarily conserved fates described for other organizers. These cells mainly incorporate the notochord and hypochord; few cells incorporate the floor plate and the somites. As a novelty, it is also hypothesized that the hypural cell fate may be among the KV cell fates.