Acid and alkaline phosphatase activity in broiler chicks fed with different levels of phytase and non-phytate phosphorus

Tartrate-resistant acid (ACP) and alkaline phosphatase (ALP) activities were evaluated in the serum and bone of broiler chicks fed with various amounts of non-phytate phosphorus (NPP) or phytase. Data were analysed using a 4×3 factorial design containing four NPP levels per period. Analyses were performed in chicks aged 1-21 days (0.21; 0.29; 0.37; 0.45 ppm) and 36-42 days (0.13; 0.21; 0.29; 0.37 ppm) and under three different phytase level treatments (0, 500 and 1000 FTU/kg) for each period. In 42-day-old animals, the serum ACP and ALP activities did not differ in response to NPP and phytase levels and bone ACP activity decreased with increased phosphorus levels. We observed effects on ALP activity by approximately 70% in lower phosphorus (0.13 and 0.21) levels without phytase. The phytase addition decreased (P<0.05) ALP values in lower phosphorus levels. The bone ALP and ACP levels of 21-day-old animals were not affected by phosphorus or phytase. Pi depletion induces a significant increase in alkaline phosphatase synthesis, suggesting that the function of this enzyme is downregulated by phosphorus. © 2013 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Prostatic acid phosphatase in serum and semen of dogs

The incidence of prostatic malignancy has increased the use of tissue markers to detect cancer. Tissue specific antigens or differentiation antigens are found on the surface of normal cells. Clinically, these antigens are important to diagnose alterations in the tissues and for immunotherapy. The objective of the present study was to evaluate the prostatic acid phosphatase concentration in blood and seminal plasma of intact and healthy dogs at different ages. The evaluation was carried out by spectrophotometer, using a commercial kit. The prostatic acid phosphatase (PAP) levels did not differ according to the age and did not correlate with age or prostatic dimensions verified by ultrasonography. The PAP concentration values varied greatly within each group. However, more studies are necessary to evaluate the role of prostatic acid phosphatase in the canine prostate and its importance as a diagnostic test for prostate disorders.

Exercise training decreases mitogen-activated protein kinase phosphatase-3 expression and suppresses hepatic gluconeogenesis in obese mice

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

Identification and enzymatic characterization of acid phosphatase from Burkholderia gladioli

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

Anti-inflammatory effect of MAPK phosphatase-1 local gene transfer in inflammatory bone loss

Alveolar bone loss associated with periodontal diseases is the result of osteoclastogenesis induced by bacterial pathogens. The mitogen-activated protein kinase (MAPK) phosphatase 1 (MKP-1) is a critical negative regulator of immune response as a key phosphatase capable of dephosphorylating activated MAPKs. In this study, rat macrophages transduced with recombinant adenovirus (Ad.)MKP-1 specifically dephosphorylated activated MAPKs induced by lipopolysaccharide (LPS) compared with control cells. Bone marrow macrophages from MKP-1 knockout (KO) mice exhibited higher interleukin (IL)-6, IL-10, tumor necrosis factor (TNF)-α, and select chemokine compared with wild-type (WT) mice when stimulated by LPS. In addition, bone marrow cultures from MKP-1 KO mice exhibited significantly more osteoclastogenesis induced by LPS than when compared with WT mice. Importantly, MKP-1 gene transfer in bone marrow cells of MKP-1 KO mice significantly decreased IL-6, IL-10, TNF-α and chemokine levels, and formed fewer osteoclasts induced by LPS than compared with control group of cells. Furthermore, MKP-1 gene transfer in an experimental periodontal disease model attenuated bone resorption induced by LPS. Histological analysis confirmed that periodontal tissues transduced with Ad. MKP-1 exhibited less infiltrated inflammatory cells, less osteoclasts and less IL-6 than compared with rats of control groups. These studies indicate that MKP-1 is a key therapeutic target to control of inflammation-induced bone loss.

Activation of the low molecular weight protein tyrosine phosphatase in keratinocytes exposed to hyperosmotic stress

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

Characterization of the phosphatidylinositol-specific phospholipase C-released form of rat osseous plate alkaline phosphatase and its possible significance on endochondral ossification

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

Protein phosphatase activities in the serum and saliva of healthy children

The purpose of this study was to investigate the activities of the total acid phosphatase (TAP), tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP), low molecular weight protein tyrosine phosphatase (LMW-PTP) and alkaline phosphatase (ALP) enzymes, as well as the possible correlation in the serum and in unstimulated whole saliva of children. Enzymatic activities were measured in pairs of concurrently obtained serum and salivary samples from 32 children in good oral and systemic health (16 of each sex) with a median age of 6.4 ± 3.3 years (range 1.08 – 12.92 years). All collections were made between the hours of 08:00 – 10:00 a.m. We used p-nitrophenyl phosphate as the substrate in the enzymatic assay for TAP, TRAP and LMW-PTP, and thymolphthalein monophosphate as the substrate for ALP. The enzymatic activities of all the studied enzymes were higher in serum than in saliva. The mean of enzymatic activities of serum TAP, TRAP, LMW-PTP and ALP were 36.51 ± 8.21, 23.99 ± 5.73, 11.16 ± 5.65 and 76.50 ± 17.32 U/L, respectively, while the mean salivary TAP, TRAP, LMW-PTP and ALP enzymatic activities were 9.60 ± 5.04, 1.36 ± 0.87, 5.65 ± 3.07 and 4.08 ± 1.83 U/L in this order. The TRAP revealed a positive linear correlation between its activity in the serum and saliva (Spearman r = 0,4685, p < 0,05). We concluded that the salivary TRAP has a potential to be use as biomarkers of pathologies and states that modify its activity in the serum.

Interaction between Trypanosoma rangeli and the Rhodnius prolixus salivary gland depends on the phosphotyrosine ecto-phosphatase activity of the parasite

Trypanosoma rangeli is the trypanosomatid that colonizes the salivary gland of its insect vector, with a profound impact on the feeding capacity of the insect. In this study we investigated the role of the phosphotyrosine (P-Tyr) ecto-phosphatase activity of T. rangeli in its interaction with Rhodnius prolixus salivary glands. Long but not short epimastigotes adhered to the gland cells and the strength of interaction correlated with the enzyme activity levels in different strains. Differential interference contrast microscopy demonstrated that clusters of parasites are formed in most cases, suggesting cooperative interaction in the adhesion process. The tightness of the correlation was evidenced by modulating the P-Tyr ecto-phosphatase activity with various concentrations of inhibitors. Sodium orthovanadate, ammonium molybdate and zinc chloride decreased the interaction between T. rangeli and R. prolixus salivary glands in parallel. Levamisole, an inhibitor of alkaline phosphatases, affected neither process. EDTA strongly inhibited adhesion and P-Tyr ecto-phosphatase activity to the same extent, an effect that was no longer seen if the parasites were pre-incubated with the chelator and then washed. When the P-Tyr ecto-phosphatase of living T. ranged epimastigotes was irreversibly inactivated with sodium orthovanadate and the parasite cells were then injected into the insect thorax, colonization of the salivary glands was greatly depressed for several days after blood feeding. Addition of P-Tyr ecto-phosphatase substrates such as p-nitrophenyl phosphate (pNPP) and P-Tyr inhibited the adhesion of T. rangeli to salivary glands, but P-Ser, P-Thr and beta-glycerophosphate were completely ineffective. Immunoassays using anti-P-Tyr-residues revealed a large number of P-Tyr-proteins in extracts of R. prolixus salivary glands, which could be potentially targeted by T. rangeli during adhesion. These results indicate that dephosphorylation of structural P-Tyr residues on the gland cell surfaces, mediated by a P-Tyr ecto-phosphatase of the parasite, is a key event in the interaction between T. rangeli and R. prolixus salivary glands. (C) 2012 Australian Society for Parasitology Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Platelet-rich plasma stimulates cytokine expression and alkaline phosphatase activity in osteoblast-derived osteosarcoma cells

Objective: The aim of this study was to investigate the effects of PRP on SAOS-2 cells in terms of cytokine expression, cell activity and oxidative stress. Design: Cell line SAOS-2 (1 x 10(5) cells/mL) were grown in culture medium alpha-MEM with 10% FBS for 24 h and stimulated (or not) with PRP at concentrations of 3, 10 and 20%, LPS (E. coli, 10 g/mL) and IL-1 beta (1 mg/mL) for 24 h. The supernatant was collected and analyzed for the expression of cytokines in a panel array, ALP using a commercial kit and NO2- with Griess reaction method. Also, the cells were analyzed using Western blot for RANKL and slot blotting for nitrotyrosine expression. Result: There were no significant differences amongst the groups in terms of NO2-, protein nitrotyrosine content and RANKL expression. However, all stimuli increased ALP activity and in case of PRP, it was in a dose-dependent manner (p < 0.001). Also, all stimuli induced an increase in cytokines and chemokines expression, but only PRP promoted an increase of component C5, sICAM-1 and RANTES expression. Whilst IL-1 receptor antagonist (IL-1ra) expression was down-regulated by PRP, both LPS and IL-1 beta caused up-regulation of this cytokine. Conclusions: PRP can stimulate osteoblast activity and cytokine/chemokine release, as well as indicate some of the mediators that can (and cannot) be involved in this activation. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Untersuchungen zur Funktion und Regulation der Rezeptor-Tyrosin-Phosphatase RPTPlambda bei der Entwicklung des Mittel- und Hinterhirns

Der isthmische Organisator liegt an der Grenze zwischen dem sich entwickelnden Mittel- und Hinterhirn und kontrolliert Wachstum und Musterbildung dieser beiden Hirnregionen. In der vorliegenden Arbeit wird die räumliche und zeitliche Expression der Rezeptor-ähnlichen Protein Tyrosin Phosphatase lambda aus dem Huhn (cRPTPλ, auch als cRPTPψ bekannt) während der Entwicklung dieser Struktur beschrieben. Nach einer anfänglich weitläufigen Expression im kaudalen Vorderhirn und in der Mittelhirnregion, beschränkt sich die Expression von cRPTPλ zwischen dem embryonalen Tag E2 und E3.5 auf die ventrale Mittellinie des Neuralrohrs, den Bereich der späteren neuralen Retina und Linse und auf einen schmalen Ring anterior der isthmischen Einschnürung, welcher der molekularen Mittel- / Hinterhirngrenze (MHO) entspricht. Ab dem embryonalen Tag E3.5 wird RPTPλ dann auch im gesamten Mittelhirn gebildet. Um Hinweise auf die Funktion von cRPTPλ zu bekommen, wurde die Regulation dieses Moleküls untersucht. Die Expression von cRPTPλ am MHO wird von dem Fibroblasten Wachstumsfaktor Fgf8 und dem Transkriptionsfaktor Lmx1b, nicht aber von dem sezernierten Glykoprotein Wnt1 induziert. Der Transkriptionsfaktor En-1 unterdrückt die Expression von cRPTPλ am MHO. cRPTPλ-Expression im Mittelhirn wird negativ durch das sezernierte Protein Sonic Hedgehog reguliert, während Lmx1b und En-1 dort keinen Einfluss auf das Expressionsmuster von cRPTPλ haben. Fgf8 und Wnt1 sind maßgeblich an der Regulation von Wachstum und Musterbildung des embryonalen Mittelhirns beteiligt. Funktionelle Studien zu RPTPλ deuten darauf hin, dass dieses Protein als negativer Rückkopplungsmechanismus beider Signalwege wirken kann. RNAi- und Überexpressionsstudien am MHO lieferten Hinweise darauf, dass RPTPλ der Induktion der Wnt1-Expression durch Fgf8 entgegenwirkt. Dies scheint durch Interaktion noch unbekannter Faktoren mit der Juxtamembrandomäne von RPTPλ vermittelt zu werden. Auf das Expressionsmuster von Fgf8 selbst, oder einer Reihe anderer Faktoren, die ebenfalls von Fgf8 reguliert werden, hat RPTPλ allerdings keinen Einfluss. Des Weiteren konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass eine „künstliche“ Aufrechterhaltung der Expression von cRPTPλ im Mittelhirn zwischen dem embryonalen Tag E2 und E3.5 zu einem stark verkleinerten Mesenzephalon führt. RPTPλ bindet in vivo an β-Catenin, ein zentrales Protein des kanonischen Wnt-Signalweges, und moduliert dadurch vermutlich das Wnt-Signal, welches seinerseits Proliferation im Mesenzephalon fördert. Durch diesen Mechanismus könnte cRPTPλ als „Bremse“ des kanonischen Wnt-Signalweges im Mittelhirn wirken.

Biochemical analysis of the phosphatase domain of the human soluble epoxide hydrolase (sEH)

Die lösliche Epoxidhydrolase (sEH) gehört zur Familie der Epoxidhydrolase-Enzyme. Die Rolle der sEH besteht klassischerweise in der Detoxifikation, durch Umwandlung potenziell schädlicher Epoxide in deren unschädliche Diol-Form. Hauptsächlich setzt die sEH endogene, der Arachidonsäure verwandte Signalmoleküle, wie beispielsweise die Epoxyeicosatrienoic acid, zu den entsprechenden Diolen um. Daher könnte die sEH als ein Zielenzym in der Therapie von Bluthochdruck und Entzündungen sowie diverser anderer Erkrankungen eingesetzt werden. rnDie sEH ist ein Homodimer, in dem jede Untereinheit aus zwei Domänen aufgebaut ist. Das katalytische Zentrum der Epoxidhydrolaseaktivität befindet sich in der 35 kD großen C-terminalen Domäne. Dieser Bereich der sEH s wurde bereits im Detail untersucht und nahezu alle katalytischen Eigenschaften des Enzyms sowie deren dazugehörige Funktionen sind in Zusammenhang mit dieser Domäne bekannt. Im Gegensatz dazu ist über die 25 kD große N-terminale Domäne wenig bekannt. Die N-terminale Domäne der sEH wird zur Haloacid Dehalogenase (HAD) Superfamilie von Hydrolasen gezählt, jedoch war die Funktion dieses N-terminal Domäne lange ungeklärt. Wir haben in unserer Arbeitsgruppe zum ersten Mal zeigen können, dass die sEH in Säugern ein bifunktionelles Enzym ist, welches zusätzlich zur allgemein bekannten Enzymaktivität im C-terminalen Bereich eine weitere enzymatische Funktion mit Mg2+-abhängiger Phosphataseaktivität in der N-terminalen Domäne aufweist. Aufgrund der Homologie der N-terminalen Domäne mit anderen Enzymen der HAD Familie wird für die Ausübung der Phosphatasefunktion (Dephosphorylierung) eine Reaktion in zwei Schritten angenommen.rnUm den katalytischen Mechanismus der Dephosphorylierung weiter aufzuklären, wurden biochemische Analysen der humanen sEH Phosphatase durch Generierung von Mutationen im aktiven Zentrum mittels ortsspezifischer Mutagenese durchgeführt. Hiermit sollten die an der katalytischen Aktivität beteiligten Aminosäurereste im aktiven Zentrum identifiziert und deren Rolle bei der Dephosphorylierung spezifiziert werden. rnrnAuf Basis der strukturellen und möglichen funktionellen Ähnlichkeiten der sEH und anderen Mitgliedern der HAD Superfamilie wurden Aminosäuren (konservierte und teilweise konservierte Aminosäuren) im aktiven Zentrum der sEH Phosphatase-Domäne als Kandidaten ausgewählt.rnVon den Phosphatase-Domäne bildenden Aminosäuren wurden acht ausgewählt (Asp9 (D9), Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124), Lys160 (K160), Asp184 (D184), Asp185 (D185), Asn189 (N189)), die mittels ortsspezifischer Mutagenese durch nicht funktionelle Aminosäuren ausgetauscht werden sollten. Dazu wurde jede der ausgewählten Aminosäuren durch mindestens zwei alternative Aminosäuren ersetzt: entweder durch Alanin oder durch eine Aminosäure ähnlich der im Wildtyp-Enzym. Insgesamt wurden 18 verschiedene rekombinante Klone generiert, die für eine mutante sEH Phosphatase Domäne kodieren, in dem lediglich eine Aminosäure gegenüber dem Wildtyp-Enzym ersetzt wurde. Die 18 Mutanten sowie das Wildtyp (Sequenz der N-terminalen Domäne ohne Mutation) wurden in einem Expressionsvektor in E.coli kloniert und die Nukleotidsequenz durch Restriktionsverdau sowie Sequenzierung bestätigt. Die so generierte N-terminale Domäne der sEH (25kD Untereinheit) wurde dann mittels Metallaffinitätschromatographie erfolgreich aufgereinigt und auf Phosphataseaktivität gegenüber des allgemeinen Substrats 4-Nitophenylphosphat getestet. Diejenigen Mutanten, die Phosphataseaktivität zeigten, wurden anschließend kinetischen Tests unterzogen. Basiered auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen wurden kinetische Parameter mittels vier gut etablierter Methoden berechnet und die Ergebnisse mit der „direct linear blot“ Methode interpretiert. rnDie Ergebnisse zeigten, dass die meisten der 18 generierten Mutanten inaktiv waren oder einen Großteil der Enzymaktivität (Vmax) gegenüber dem Wildtyp verloren (WT: Vmax=77.34 nmol-1 mg-1 min). Dieser Verlust an Enzymaktivität ließ sich nicht durch einen Verlust an struktureller Integrität erklären, da der Wildtyp und die mutanten Proteine in der Chromatographie das gleiche Verhalten zeigten. Alle Aminosäureaustausche Asp9 (D9), Lys160 (K160), Asp184 (D184) und Asn189 (N189) führten zum kompletten Verlust der Phosphataseaktivität, was auf deren katalytische Funktion im N-terminalen Bereich der sEH hindeutet. Bei einem Teil der Aminosäureaustausche die für Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124) und Asn185 (D185) durchgeführt wurden, kam es, verglichen mit dem Wildtyp, zu einer starken Reduktion der Phosphataseaktivität, die aber dennoch für die einzelnen Proteinmutanten in unterschiedlichem Ausmaß zu messen war (2 -10% and 40% of the WT enzyme activity). Zudem zeigten die Mutanten dieser Gruppe veränderte kinetische Eigenschaften (Vmax allein oder Vmax und Km). Dabei war die kinetische Analyse des Mutanten Asp11  Asn aufgrund der nur bei dieser Mutanten detektierbaren starken Vmax Reduktion (8.1 nmol-1 mg-1 min) und einer signifikanten Reduktion der Km (Asp11: Km=0.54 mM, WT: Km=1.3 mM), von besonderem Interesse und impliziert eine Rolle von Asp11 (D11) im zweiten Schritt der Hydrolyse des katalytischen Zyklus.rnZusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass alle in dieser Arbeit untersuchten Aminosäuren für die Phosphataseaktivität der sEH nötig sind und das aktive Zentrum der sEH Phosphatase im N-terminalen Bereich des Enzyms bilden. Weiterhin tragen diese Ergebnisse zur Aufklärung der potenziellen Rolle der untersuchten Aminosäuren bei und unterstützen die Hypothese, dass die Dephosphorylierungsreaktion in zwei Schritten abläuft. Somit ist ein kombinierter Reaktionsmechanismus, ähnlich denen anderer Enzyme der HAD Familie, für die Ausübung der Dephosphorylierungsfunktion denkbar. Diese Annahme wird gestützt durch die 3D-Struktur der N-terminalen Domäne, den Ergebnissen dieser Arbeit sowie Resultaten weiterer biochemischer Analysen. Der zweistufige Mechanismus der Dephosphorylierung beinhaltet einen nukleophilen Angriff des Substratphosphors durch das Nukleophil Asp9 (D9) des aktiven Zentrums unter Bildung eines Acylphosphat-Enzym-Zwischenprodukts, gefolgt von der anschließenden Freisetzung des dephosphorylierten Substrats. Im zweiten Schritt erfolgt die Hydrolyse des Enzym-Phosphat-Zwischenprodukts unterstützt durch Asp11 (D11), und die Freisetzung der Phosphatgruppe findet statt. Die anderen untersuchten Aminosäuren sind an der Bindung von Mg 2+ und/oder Substrat beteiligt. rnMit Hilfe dieser Arbeit konnte der katalytischen Mechanismus der sEH Phosphatase weiter aufgeklärt werden und wichtige noch zu untersuchende Fragestellungen, wie die physiologische Rolle der sEH Phosphatase, deren endogene physiologische Substrate und der genaue Funktionsmechanismus als bifunktionelles Enzym (die Kommunikation der zwei katalytischen Einheiten des Enzyms) wurden aufgezeigt und diskutiert.rn

An overlapping kinase and phosphatase docking site regulates activity of the retinoblastoma protein

The phosphorylation state and corresponding activity of the retinoblastoma tumor suppressor protein (Rb) are modulated by a balance of kinase and phosphatase activities. Here we characterize the association of Rb with the catalytic subunit of protein phosphatase 1 (PP1c). A crystal structure identifies an enzyme docking site in the Rb C-terminal domain that is required for efficient PP1c activity toward Rb. The phosphatase docking site overlaps with the known docking site for cyclin-dependent kinase (Cdk), and PP1 competition with Cdk-cyclins for Rb binding is sufficient to retain Rb activity and block cell-cycle advancement. These results provide the first detailed molecular insights into Rb activation and establish a novel mechanism for Rb regulation in which kinase and phosphatase compete for substrate docking.

Acute Regulation of Renal Na+/H+ Exchanger NHE3 by Dopamine: Role of Protein Phosphatase 2A

Nephrogenic dopamine is a potent natriuretic paracrine/autocrine hormone that is central for mammalian sodium homeostasis. In the renal proximal tubule, dopamine induces natriuresis partly via inhibition of the sodium/proton exchanger NHE3. The signal transduction pathways and mechanisms by which dopamine inhibits NHE3 are complex and incompletely understood. This manuscript describes the role of the serine/threonine protein phosphatase 2A (PP2A) in the regulation of NHE3 by dopamine. The PP2A regulatory subunit B56 delta (coded by the Ppp2r5d gene) directly associates with more than one region of the carboxy-terminal hydrophilic putative cytoplasmic domain of NHE3 (NHE3-cyto), as demonstrated by yeast-two-hybrid, co-immunoprecipitation, blot overlay and in vitro pull-down assays. Phosphorylated NHE3-cyto is a substrate for purified PP2A in an in vitro dephosphorylation reaction. In cultured renal cells, inhibition of PP2A by either okadaic acid or by overexpression of the simian virus 40 (SV40) small t antigen blocks the ability of dopamine to inhibit NHE3 activity and to reduce surface NHE3 protein. Dopamine-induced NHE3 redistribution is also blocked by okadaic acid ex vivo in rat kidney cortical slices. These studies demonstrate that PP2A is an integral and critical participant in the signal transduction pathway between dopamine receptor activation and NHE3 inhibition. Key words: Natriuresis, Sodium transport, Signal transduction.

Differential expression of the bone and the liver tissue non-specific alkaline phosphatase isoforms in brain tissues

The enzyme tissue non-specific alkaline phosphatase (TNAP) belongs to the ectophosphatase family. It is present in large amounts in bone in which it plays a role in mineralization but little is known about its function in other tissues. Arguments are accumulating for its involvement in the brain, in particular in view of the neurological symptoms accompanying human TNAP deficiencies. We have previously shown, by histochemistry, alkaline phosphatase (AP) activity in monkey brain vessels and parenchyma in which AP exhibits specific patterns. Here, we clearly attribute this activity to TNAP expression rather than to other APs in primates (human and marmoset) and in rodents (rat and mouse). We have not found any brain-specific transcripts but our data demonstrate that neuronal and endothelial cells exclusively express the bone TNAP transcript in all species tested, except in mouse neurons in which liver TNAP transcripts have also been detected. Moreover, we highlight the developmental regulation of TNAP expression; this also acts during neuronal differentiation. Our study should help to characterize the regulation of the expression of this ectophosphatase in various cell types of the central nervous system.