870 resultados para K -ATPASE ACTIVITY
Resumo:
A via das quinureninas é a principal rota de degradação do aminoácido triptofano. Os metabólitos dessa via, comumente chamados de quinureninas, estão envolvidos em vários processos fisiológicos e patológicos e, recentemente, algumas quinureninas foram relacionadas à fisiopatologia de várias doenças neurodegenerativas. Tendo em vista o pouco conhecimento a respeito do efeito das quinureninas sobre o metabolismo energético cerebral, e considerando que as concentrações de algumas quinureninas estão alteradas em várias doenças neurodegenerativas e que disfunção mitocondrial é uma importante característica dessas doenças, este trabalho teve por objetivo investigar os efeitos in vitro de alguns metabólitos da via das quinureninas, particularmente L-quinurenina, ácido quinurênico, 3-hidroxiquinurenina, ácido 3-hidroxi-antranílico, ácido antranílico e ácido quinolínico sobre alguns parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens. Verificamos que todas as quinureninas testadas, à exceção da L-quinurenina, aumentaram a captação de glicose e inibiram a produção de CO2 a partir de glicose, acetato e citrato em córtex cerebral de ratos de 30 dias de vida. Além disso, o ácido quinurênico inibiu a atividade da enzima sucinato desidrogenase, a 3-hidroxiquinurenina inibiu a atividade dos complexos I, II e IV da cadeia respiratória, enquanto que o ácido 3-hidroxi-antranílico inibiu as atividades dos complexos I e II da cadeia respiratória e da enzima sucinato desidrogenase. Já o ácido antranílico inibiu as atividades do complexo I-III da cadeia respiratória e da enzima sucinato desidrogenase. Por outro lado, o ácido quinolínico inibiu apenas a atividade do complexo II, sem alterar as atividades dos outros complexos da cadeia transportadora de elétrons. Finalmente, observamos que nenhuma das substâncias testadas interferiu na atividade da enzima Na+,K+-ATPase. Esses resultados sugerem um bloqueio no ciclo do ácido cítrico, o qual poderia ser provocado pela inibição da cadeia respiratória ocasionada pelos metabólitos testados. Portanto nossos resultados sugerem que o metabolismo energético cerebral é inibido in vitro por algumas quinureninas. Caso esses achados se confirmem in vivo, é possível que um prejuízo no metabolismo energético possa colaborar, ao menos em parte, para o comprometimento cerebral dos pacientes afetados por doenças em que há alteração nas concentrações desses compostos.
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As deficiências da β-cetotiolase mitocondrial e da 2-metil-3-hidroxibutiril-CoA desidrogenase (MHBD) são erros inatos do catabolismo da isoleucina. Os pacientes afetados pela deficiência da β-cetotiolase apresentam crises agudas de cetose e acidose metabólica, podendo apresentar convulsões que podem evoluir ao coma e morte. Bioquimicamente, são caracterizados por excreção urinária aumentada de ácido 2-metilacetoacético (MAA), 2-metil-3-hidroxibutírico (MHB) e tiglilglicina (TG). Alguns indivíduos apresentam acidemia láctica durante as crises de descompensação metabólica. Por outro lado, os indivíduos afetados pela deficiência da MHBD são caracterizados por retardo mental, convulsões e acidose láctica severa, apresentando excreção urinária aumentada de MHB e TG. O aumento do ácido láctico em ambas as enfermidades sugere um comprometimento do metabolismo energético. Tendo em vista que os mecanismos fisiopatogênicos de ambas desordens são totalmente desconhecidos e que os achados bioquímicos sugerem um déficit na produção de energia dos pacientes, o presente trabalho teve por objetivo investigar os efeitos in vitro do MAA e do MHB sobre alguns parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens. Nossos resultados demonstraram que o MAA inibiu a produção de CO2 a partir de glicose, acetato e citrato, indicando um bloqueio do ciclo do ácido cítrico. Em adição, o complexo II da cadeia respiratória bem como a enzima succinato desidrogenase foram inibidos na presença do MAA. Portanto, é possível que a inibição da cadeia respiratória tenha levado à inibição secundária do ciclo de Krebs. As enzimas Na+,K+-ATPase e creatina quinase (CK) não foram afetadas pelo MAA. O MHB inibiu a produção de CO2 a partir dos três substratos testados bem como o complexo IV da cadeia respiratória, sugerindo que a inibição da cadeia respiratória tenha levado à inibição da produção CO2 pelo ciclo de Krebs. A enzima Na+,K+- ATPase não foi afetada pelo ácido. No entanto, o MHB inibiu a atividade total da CK às custas da CK mitocondrial (mi-CK). A presença do inibidor da enzima óxido nítrico sintase L-NAME e do antioxidante glutationa reduzida (GSH) preveniram a inibição da atividade total da CK, enquanto que a GSH preveniu a inibição da mi-CK, sugerindo que os efeitos do MHB sobre a CK estejam relacionados à oxidação de grupamentos tióis essenciais à atividade enzimática. Tais resultados sugerem que o metabolismo energético cerebral é inibido in vitro pelo MAA e pelo MHB. Caso estes achados se confirmem nas deficiências da β-cetotiolase e da MHBD, é possível que um prejuízo no metabolismo energético causado pelo acúmulo destes metabólitos possa explicar, ao menos em parte, o dano neurológico encontrado nos pacientes portadores destas doenças.
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O ácido L-piroglutâmico (PGA) é o principal intermediário do ciclo γ-glutamil, que está relacionado à síntese e degradação da glutationa. Altos níveis de PGA no líquido cefalorraquidiano, sangue e outros tecidos, juntamente com a alta excreção urinária do mesmo (acidúria piroglutâmica ou 5-oxoprolinúria), ocorrem em alguns erros inatos do metabolismo envolvendo diferentes enzimas do ciclo γ-glutamil. Essas desordens são clinicamente caracterizadas por anemia hemolítica, acidose metabólica e disfunção neurológica severa. No entanto, os mecanismos de dano cerebral permanecem ainda não esclarecidos. Várias ações neurotóxicas foram previamente atribuídas ao PGA, como excitotoxicidade, inibição da atividade da Na+,K+-ATPase e alteração do metabolismo energético cerebral. No presente estudo, investigamos o possível papel do estresse oxidativo na neurotoxicidade do PGA. O efeito in vitro do PGA nas concentrações de 0,5 – 3,0 mM foi estudado sobre o potencial antioxidante total (TRAP), a reatividade antioxidante total (TAR), quimiluminescência, susbtâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), e atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa peroxidase (GPx) em córtex cerebral e cerebelo de ratos de 14 dias de vida. Tanto o TRAP quanto o TAR foram significativamente reduzidos nas estruturas estudadas. Ao contrário, a quimiluminescência e o TBA-RS não foram afetados pelo PGA. As atividades da CAT, SOD e GPx também não foram alteradas. Esses resultados mostram que o PGA pode diminuir as defesas antioxidantes nãoenzimáticas em córtex cerebral e cerebelo de ratos. Outros estudos, no entanto, parecem válidos a fim de melhor caracterizar o papel dos radicais livres na neurotoxicidade do PGA.
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A deficiência da desidrogenase de acilas de cadeia média (MCAD) é o mais freqüente erro inato da oxidação de ácidos graxos. Os indivíduos afetados por esse distúrbio apresentam-se sintomáticos durante períodos de descompensação metabólica, caracterizado pelo acúmulo de ácidos graxos de cadeia média (AGCM), particularmente os ácidos octanóico (AO), decanóico (AD) e cis-4-decenóico (AcD). Durante as crises, os pacientes apresentam hipoglicemia hipocetótica, hipotonia, rabdomiólise, edema cerebral e, finalmente, entram em coma, podendo ter um desenlace fatal. O tratamento de urgência é baseado na infusão de glicose nos pacientes durante as crises, enquanto uma dieta rica em carboidratos e pobre em gorduras é recomendada nos períodos fora das crises. Uma parte considerável dos pacientes que sobrevivem às crises apresenta um grau variável de manifestações neurológicas. Entretanto, os mecanismos responsáveis pelos sintomas neurológicos da deficiência de MCAD são praticamente desconhecidos. No presente estudo avaliamos a influência dos principais metabólitos acumulados na deficiência de MCAD, os ácidos AO, AD e AcD, e , em alguns casos, também de seus derivados de carnitina e glicina, sobre as atividades de enzimas importantes do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos Wistar de 30 dias de vida. AO, AD, AcD e octanoilcarnitina inibiram a atividade da Na+, K+-ATPase, com ênfase ao AcD, o inibidor mais potente da atividade da enzima. Além disso, verificamos que a co-incubação do AO com glutationa (GSH) ou trolox (vitamina E solúvel) evitou seu efeito inibitório sobre a atividade da enzima. A inibição da enzima pelo AcD foi também prevenida quando o mesmo foi co-incubado com as enzimas catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD) juntas, mas não com GSH. Além disso, AO, AD e AcD aumentaram a lipoperoxidação em homogeneizados de córtex cerebral de ratos, medidos por quimioluminescência e TBA-RS. Tais resultados sugerem que esses metabólitos inibiram a atividade da Na+, K+-ATPase via radicais livres. Observamos ainda que somente AD e AcD inibiram atividades dos complexos da cadeia respiratória, ao contrário do AO que não teve qualquer ação sobre essas atividades. Enquanto o AD diminuiu somente a atividade do complexo IV a uma concentração muito alta (3 mM), o AcD diminuiu as atividades dos complexos II, II-III e IV dentro da faixa de concentrações encontrada na deficiência de MCAD (0,25-0,5 mM). Além disso, AO, AD e AcD inibiram a produção de CO2 a aprtir de glicose e acetato radiativos como substratos, indicando uma inibição do ciclo de Krebs. No entanto, somente AD e AcD reduziram a produção de CO2 a partir de citrato, enquanto AO não alterou a mesma. Além disso, nenhum dos três metabólitos testados alterou a atividade da citrato sintase. Demonstramos ainda que o AcD reduziu as atividades da creatinaquinase mitocondrial e citosólica, mas em uma concentração muito alta não encontrada na deficiência de MCAD. Este efeito não foi evitado por GSH, vitamina C+E ou L-NAME, sugerindo que o mesmo deve ter ocorrido via mecanismo distinto do estresse oxidativo. AcD foi o inibidor mais potente das atividades enzimáticas testadas neste trabalho, indicando que deve ser o metabólito de maior toxicidade nesta doença, ao menos no que se refere ao comprometimento do metabolismo energético. Espera-se que nossos resultados possam contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos responsáveis pelos sintomas neurológicos envolvidos na deficiência de MCAD.
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A acidemia metilmalônica é um erro inato do metabolismo caracterizado pelo acúmulo tecidual de ácido metilmalônico (MMA), dano oxidativo e alterações neurológicas, como degeneração estriatal e convulsões. Considerando que o óxido nítrico é um mensageiro químico trans-sináptico que está envolvido em diversos eventos fisiopatologógicos e seu papel na toxicidade induzida pelo MMA é pouco conhecido, nós decidimos investigar a participação deste radical livre nas alterações comportamentais e neuroquímicas induzidas pela administração intraestriatal de MMA. No primeiro trabalho, foi evidenciado que a administração intraestriatal de um inibidor não-seletivo da enzima óxido nítrico sintase, metil éster de Nϖ-nitro-L-arginina (LNAME: 10-4 - 100 nmol/0,5 μl), exerceu efeito bifásico nas convulsões e na carbonilação proteíca induzidas pela injeção de MMA (4,5 μmol/1,5 μl; 30 minutos após a injeção de L-NAME) no estriado de ratos. Estes resultados sugeriram um envolvimento do óxido nítrico nas convulsões e no dano oxidativo induzido pelo MMA. Em um segundo momento, confirmamos o envolvimento do óxido nítrico nas convulsões induzidas por MMA, uma vez que a injeção intraestriatal de MMA causou um aumento na concentração de nitrito e nitrato (NO2 e NO3) estriatal. Além disso, os episódios convulsivos induzidos por MMA apresentaram uma correlação significativa com a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase no estriado injetado, mas não com os níveis de carbonilação protéica, um marcador de dano oxidativo protéico. Neste estudo também foi avaliado o efeito da administração intraestriatal do azul de metileno (AM; 0,015 a 1,5 nmol/ 0,5 μl), que possui atividade antioxidante e é um inibidor da guanilato ciclase, nas convulsões e dano oxidativo induzidos pelo MMA. O AM (1,5 nmol/0,5 μl) diminuiu a formação de NO2 e NO3 estriatal e preveniu as convulsões, a carbonilação protéica e a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase induzidos pelo MMA. Esses dados sugerem que a atividade da Na+,K+-ATPase pode ser de grande importância para a gênese das convulsões induzidas pelo MMA e que o AM exerce efeito neuroprotetor contra as alterações comportamentais e neuroquímicas induzidas pelo MMA. Além disso, se essas alterações ocorerem nos pacientes com acidemia metilmalônica, é possível propor que o AM poderia ser considerado como uma terapia adjuvante para o tratamento desta acidemia. O efeito da administração do 7-nitroindazol (7-NI; 3-60 mg/kg, i.p.), um inibidor da enzima NOSn, nas convulsões, carbonilação protéica, produção de NO2 e NO3 e na atividade da Na+,K+-ATPase após trinta minutos da administração intraestriatal de MMA (6 μmol/ 2 μl) também foi avaliado. O tratamento com 7-NI (60 mg/kg, i.p.) potencializou as convulsões, aumentou a carbonilação protéica e reduziu a produção de NO2 e NO3 induzidos pelo MMA, entretanto, este tratamento não alterou a atividade da Na+,K+-ATPase. A adminstração intraestriatal de L-arginina (50 nmol/ 0.5 μl), mas não de D-arginina (5 and 50 nmol/ 0.5 μl), aumentou a produção de NO2 e NO3 e preveniu as convulsões, a carbonilação protéica e a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase induzidos pelo MMA. Esses resultados sugerem que o óxido nítrico neuronal pode exercer um efeito protetor sobre as convulsões bem como nas alterações neuroquímicas evidenciadas neste modelo de acidemia orgânica. Concluindo, estes resultados ampliam o papel dos radicais livres nas alterações comportamentais e neuroquímicas induzidas pela administração intra-estriatal de MMA.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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omeprazole is a substituted benzimidazole which suppresses gastric-acid secretion by means of H+, K+-ATPase inhibition. It is an optically active drug with the sulfur of the sulfoxide being the chiral center. This pro-drug can be easily converted into its respective sulfenamide at low pH. In this work, omeprazole has been studied in relation to racemization barrier and decomposition reaction. Quantum chemistry coupled to PCA chemometric method were used to find all minimum energy structures. Conformational analysis and calculation of racemization barriers were carried out by PM3 semiempirical method (Gaussian 98). The average racemization energy barrier for all minimum energy structures (43.56 kcal mol(-1)) can be related to the velocity constant in Eyring's equation. The enormous half-life time at 100 degrees C (9.04 x 10(4) years) indicates that the process cannot be observed in human time scale. on the other hand, the difference of free energy change (Delta(Delta G) = -266.78 kcal mol(-1)) for the decomposition reaction shows that the process is favorable to the sulfenamide formation. The highly negative Delta(Delta G) obtained for the decomposition reaction shows that this process is extremely exothermic. This result explains why omeprazole decomposes and does not racemize. (C) 2008 Wiley Periodicals, Inc.
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Unlike the muscle protein, alpha-tropomyosin expressed in Escherichia coli does not bind actin, does not exhibit head-to-tail polymerization, and does not inhibit actomyosin ATPase activity in the absence of troponin. The only chemical difference between recombinant and muscle tropomyosins is that the first methionine is not acetylated in the recombinant protein (Hitchcock-DeGregori, S. E., and Heald, R. W. (1987) J. Biol. Chem. 262, 9730-9735). We expressed three fusion tropomyosins in E. coli with 2, 3, and 17 amino acids fused to its amino terminus. Ah three fusions restored actin binding, head-to-tail polymerization, and the capacity to inhibit the actomyosin ATPase to these unacetylated tropomyosins. Unlike larger fusions, the small fusions of 2 and 3 amino acids do not interfere with regulatory function. Therefore the presence of a fused dipeptide at the amino terminus of unacetylated tropomyosin is sufficient to replace the function of the N-acetyl group present in muscle tropomyosin. A structural interpretation for the function of the acetyl group, based on our results and the coiled coil structure of tropomyosin, is presented.
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In conformational analysis, the systematic search method completely maps the space but suffers from the combinatorial explosion problem because the number of conformations increases exponentially with the number of free rotation angles. This study introduces a new methodology of conformational analysis that controls the combinatorial explosion. It is based on a dimensional reduction of the system through the use of principal component analysis. The results are exactly the same as those obtained for the complete search but, in this case, the number of conformations increases only quadratically with the number of free rotation angles. The method is applied to a series of three drugs: omeprazole. pantoprazole, lansoprazole-benzimidazoles that suppress gastric-acid secretion by means of H(+), K(+)-ATPase enzyme inhibition. (C) 2002 John Wiley Sons. Inc.
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Mutants of each of the four divalent cation binding sites of chicken skeletal muscle troponin C (TnC) were constructed using site directed mutagenesis to convert Asp to Ala at the first coordinating position in each site. With a view to evaluating the importance of site-site interactions both within and between the N- and C-terminal domains, in this study the mutants are examined for their ability to associate with other components of the troponin-tropomyosin regulatory complex and to regulate thin filaments. The functional effects of each mutation in reconstitution assays are largely confined to the domain in which it occurs, where the unmutated site is unable to compensate for the defect, Thus the mutants of sites I and II bind to the regulatory complex but are impaired in ability to regulate tension and actomyosin ATPase activity, whereas the mutants of sites III and IV regulate activity but are unable to remain bound to thin filaments unless Ca2+ is present. When all four sites are intact, free Mg2+ causes a 50-60-fold increase in TnC's affinity for the other components of the regulatory complex, allowing it to attach firmly to thin filaments. Calcium can replace Mg2+ at a concentration ratio of 1:5000, and at this ratio the Ca2 . TnC complex is more tightly bound to the filaments than the Mg2 . TnC form, In the C-terminal mutants, higher concentrations of Ca2+ (above tension threshold) are required to effect this transformation than in the recombinant wild-type protein, suggesting that the mutants reveal an attachment mediated by Ca2+ in the N-domain sites.
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Mutations in the protein alpha-tropomyosin (Tm) can cause a disease known as familial hypertrophic cardiomyopathy. In order to understand how such mutations lead to protein dysfunction, three point mutations were introduced into cDNA encoding the human skeletal tropomyosin, and the recombinant Tms were produced at high levels in the yeast Pichia pastoris. Two mutations (A63V and K70T) were located in the N-terminal region of Tm and one (E180G) was located close to the calcium-dependent troponin T binding domain. The functional and structural properties of the mutant Tms were compared to those of the wild type protein. None of the mutations altered the head-to-tail polymerization, although slightly higher actin binding was observed in the mutant Tm K70T, as demonstrated in a cosedimentation assay. The mutations also did not change the cooperativity of the thin filament activation by increasing the concentrations of Ca2+. However, in the absence of troponin, all mutant Tms were less effective than the wild type in regulating the actomyosin subfragment 1 Mg2+ ATPase activity. Circular dichroism spectroscopy revealed no differences in the secondary structure of the Tms. However, the thermally induced unfolding, as monitored by circular dichroism or differential scanning calorimetry, demonstrated that the mutants were less stable than the wild type. These results indicate that the main effect of the mutations is related to the overall stability of Tm as a whole, and that the mutations have only minor effects on the cooperative interactions among proteins that constitute the thin filament.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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The effects of veratrine have been investigated in mammalian, amphibian, and crustacean muscle, but not in fish. In this work, the action of veratrine was studied in the lateral muscle of the freshwater teleost Oreochromis niloticus after intramuscular injection. Histoenzymological typing and electron microscopy of muscle fibers before and 15, 30, and 60 min after veratrine injection (10 ng/kg fish) were used to indirectly assess the morphological changes and the oxidative and m-ATPase activities. In some cases, muscles were pretreated with tetrodotoxin to determine whether the ultrastructural changes were the result of Na+ channel activation by veratrine. Veratrine altered the metabolism of fibers mainly after 30 min. Oxidative fibers showed decreased NADH-TR activity, whereas that of glycolytic and oxidative-glycolytic type fibers increased. There was no change in the m-ATPase activity of the three fiber types, except at 60 min postveratrine, when a novel fiber type, which showed no reversal after acidic and alkaline preincubations, appeared. Ultrastructural damage involved sarcomeres, myofibrils, and mitochondria, but the T-tubules remained intact. Pretreatment with tetrodotoxin (1 ng/ml) prevented the ultrastructural changes caused by veratrine. These results show that in fish skeletal muscle veratrine produces some effects that are not seen in mammalian muscle.
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The Pterogyne nitens (Fabaceae) tree, native to South America, has been found to produce guanidine alkaloids as well as bioactive flavonols such as kaempferol, quercetin, and rutin. In the present study, we examined the possibility of interaction between human ATP-binding cassette (ABC) transporter ABCB1 and four guanidine alkaloids isolated from P. nitens (i.e., galegine, nitensidine A, pterogynidine, and pterogynine) using human T cell lymphoblast-like leukemia cell line CCRF-CEM and its multi-drug resistant (MDR) counterpart CEM/ADR5000. In XTT assays, CEM/ADR5000 cells were resistant to the four guanidine alkaloids compared to CCRF-CEM cells, although the four guanidine alkaloids exhibited some level of cytotoxicity against both CCRF-CEM and CEM/ADR5000 cells. In ATPase assays, three of the four guanidine alkaloids were found to stimulate the ATPase activity of ABCB1. Notably, nitensidine A was clearly found to stimulate the ATPase activity of ABCB1 as strongly as the control drug, verapamil. Furthermore, the cytotoxic effect of nitensidine A on CEM/ADR5000 cells was synergistically enhanced by verapamil. Nitensidine A inhibited the extrusion of calcein by ABCB1. In the present study, the possibility of interaction between ABCB1 and two synthetic nitensidine A analogs (nitensidine AT and AU) were examined to gain insight into the mechanism by which nitensidine A stimulates the ATPase activity of ABCB1. The ABCB1-dependent ATPase activity stimulated by nitensidine A was greatly reduced by substituting sulfur (S) or oxygen (O) for the imino nitrogen atom (N) in nitensidine A. Molecular docking studies on human ABCB1 showed that, guanidine alkaloids from P. nitens dock to the same binding pocket as verapamil. Nitensidine A and its analogs exhibit similar binding energies to verapamil. Taken together, this research clearly indicates that nitensidine A is a novel substrate for ABCB1. The present results also suggest that the number, binding site, and polymerization degree of the isoprenyl moiety in the guanidine alkaloids and the imino nitrogen atom cooperatively contribute to their stimulation of ABCB1's ATPase activity. © 2013 Elsevier GmbH. All rights reserved.
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)