Charakterisierung einer pflanzlichen Variante des Cytoskelettproteins gamma-Tubulin durch Strukturmodellierung, Überexpression und Analyse der Interaktionspartner

Wie alle Eukaryoten besitzen auch höhere Pflanzen ein mikrotubuläres Cytoskelett. Einige Funktionen dieses Cytoskeletts sind relativ stark konserviert, andere dagegen scheinen sehr pflanzenspezifisch zu sein. Dies betrifft insbesondere charakteristische mikrotubuläre Netzwerke, die bei der Neubildung und der Verstärkung der Zellwände wichtige Rollen übernehmen. Wie der Aufbau dieser Netzwerke kontrolliert wird, ist bisher relativ unklar. Typische Mikrotubuli organisierende Zentren (MTOC), insbesondere Centrosomen oder Spindelpolkörper, sind bei höheren Pflanzen nicht beobachtet worden. Von pilzlichen und tierischen Organismen weiß man, dass gamma-Tubulin (gTUB) mit seinen assoziierten Proteinen in den MTOC bei der Nukleation von Mikrotubuli eine Schlüsselfunktion hat. Dieses Mitglied der Tubulin-Superfamilie wird aber auch in Pflanzen gefunden, dessen genaue Funktion bisher unbekannt ist. Zu Beginn der Arbeit wurden mittels in silico Berechnungen Strukturmodelle des pflanzlichen gTUBs aus Nicotiana tabacum erarbeitet, da die Struktur, die zu einem Verständnis der pflanzlichen Wachstumsregulation beitragen könnte, bisher unbekannt ist. Auf Grundlage der bioinformatischen Daten konnte für weitere Studien eine notwendige gTUB-Deletionsmutante entwickelt werden. Für Röntgendiffraktionsstudien und gTUB-Interaktionspartneranalysen war die Verfügbarkeit verhältnismäßig großer Proteinmengen notwendig. Die Expression der gTUB-Volllängensequenz in gelöster und aktiver Form stellte einen immanent wichtigen Zwischenschritt dar. Das Escherichia coli T7/lacO-Expressionssystem lieferte, trotz vielversprechender Erfolge in der Vergangenheit, kein gelöstes rekombinantes gTUB. So wurden zwar verhältnismäßig hohe Expressionsraten erzielt, aber das rekombinante gTUB lag quantitativ als Inclusion bodies vor. Eine Variationen der Expressionsparameter sowie umfangreiche Versuche mittels verschiedenster Konstrukte sowie potentiell die Löslichkeit erhöhenden Tags gTUB in gelöster Form in E. coli zu exprimieren blieben erfolglos. Eine Denaturierung der Inclusion bodies und Rückfaltung wurde aufgrund der wohl bei der Tubulinfaltung notwendigen komplexeren Chaperone sowie thermodynamischer Überlegungen ausgeschlossen. Die höher evolvierte Chaperonausstattung war ein Hauptgrund für die Verwendung der eukaryotischen Hefe-Expressionssysteme K. lactis und des S. cerevisiae-Stammes FGY217 zur gTUB-Expression. So konnten nach der Selektion nur transgene Hefe-Zellen dokumentiert werden, die die gTUB-Expressionskassette nachweislich an der vorgesehenen Zielposition in ihrem Genom integrierten, aber keine dokumentierbare Expression zeigten. Die wahrscheinlichste Begründung hierfür ist, dass ein erhöhter intrazellulärer gTUB-Titer mit dem Zellwachstum und der Zellteilung dieser eukaryotischen Organismen interferierte und durch Rückkopplungen die rekombinante gTUB-CDS aus N. tabacum ausgeschaltet wurde. Der Versuch einer transienten gTUB-Überexpression in differenzierten Blattgeweben höherer Pflanzen war eine logische Konsequenz aus den vorherigen Ergebnissen und lieferte, wenn auch nicht die für eine Proteinkristallisation notwendigen Mengen, gelöstes gTUB. Bestrebungen einer stabilen Transfektion von A. thaliana oder BY-2-Zellkulturen mit einer gTUB-CDS lieferten keine transgenen Organismen, was starke Interferenzen der rekombinanten gTUB-CDS in den Zellen vermuten lies. Transfektionsversuche mit nur GFP tragenden Konstrukten ergaben hingegen eine hohe Anzahl an transgenen Organismen, die auch verhältnismäßig starke Expressionsraten zeigten. Die erzielten Proteinmengen bei der transienten gTUB-Überexpression in N. benthamiana Blattgeweben, in Co-Expression mit dem Posttransriptional Gene Silencing-Suppressorprotein p19, waren für einen Pull-Down sowie eine massenspektroskopische Analyse der Interaktionspartner ausreichend und ergaben Befunde. Eine abschließende Auswertung des erarbeiteten massenspektroskopischen Datensatzes wird jedoch erst dann möglich sein, wenn das Tabak-Proteom vollständig sequenziert ist. Die Erweiterung der bestehenden pflanzlichen Vergleichsdatenbanken um das bisher bekannte Tabak-Proteom vervielfachte die Anzahl der in dieser Studie identifizierten gTUB-Interaktionspartner. Interaktionen mit dem TCP1-Chaperon untermauern die Hypothese der zur Faltung pflanzlichen gTUBs notwendigen Chaperone. Beobachtete gTUB-Degradationsmuster in Verbindung mit Interaktionen des 26S-Proteasoms deuten auf eine Gegenregulationen bei erhöhtem gTUB-Titer auf Proteinebene hin. Da Blattgewebe selbst nur noch über eine sehr geringe und inhomogene Teilungsaktivität verfügen ist diese Regulation hoch spannend. Auch konnte durch Co-Expression des PTGS-Suppressorproteins p19 gezeigt werden, dass bei der gTUB-Expression eine Regulation auf RNA-Ebene erfolgt.

Einfluss von Hilfsstoffen auf die Bioverfügbarkeit von Substanzen der BCS Klasse III

In dieser Arbeit wurde der Effekt verschiedener Hilfsstoffe auf die Permeabilität von Substanzen der BCS Klasse III untersucht. Drei pharmazeutische Hilfsstoffe wurden hinsichtlich der Möglichkeit ihres Einsatzes als Permeationsverbesserer in Arzneistoffformulierungen untersucht. Außerdem wurde die Beteiligung von Gallensalzen an der Nahrungsmittel-Interaktion von Trospium untersucht.rnEs wurden Komplexe aus Trospium und λ-Carrageen hergestellt. Eine verbesserte Permeation, die höchstwahrscheinlich durch Mukoadhäsion zustande kam, war im Ussing-Kammer-Modell sehr gut reproduzierbar. In vivo war der Effekt nur bei einigen Tieren zu sehen und es kam zu hohen Standardabweichungen.rnTrospium bildet Ionenpaare mit Gallensalzen, welche zu einer besseren Permeabilität des Wirkstoffes führten. In Gegenwart von Nahrungsfetten blieb dieser Effekt aus. Eine Beteiligung der Interaktion von Trospium und Gallensalzen am Food-Effekt kann auf Basis dieser Ergebnisse als wahrscheinlich gelten.rnIm Caco-2-Modell konnte bereits eine Verbesserung der Permeabilität von Trospium durch Zusatz von Eudragit E gezeigt werden. Nun konnte gezeigt werden, dass durch den Hilfsstoff auch in vivo in Ratten eine verbesserte Permeation erreicht werden kann.rnDie Permeationsverbesserung von Aciclovir durch Zusatz von Chitosan-HCl sollte untersucht werden. Im Caco-2-Modell kam es zu einer signifikanten Permeationsverbesserung. Im Ussing-Kammer-Modell wurde die Permeation nicht verbessert. In Loop-Studien konnte nur bei hohen Hilfsstoff-Konzentrationen eine Tendenz zur Permeationsverbesserung erkannt werden.rn

Nanoparticle preparation process using novel microjet reactor technology for enhancing dissolution rates of poorly water soluble drugs

In this study a novel method MicroJet reactor technology was developed to enable the custom preparation of nanoparticles. rnDanazol/HPMCP HP50 and Gliclazide/Eudragit S100 nanoparticles were used as model systems for the investigation of effects of process parameters and microjet reactor setup on the nanoparticle properties during the microjet reactor construction. rnFollowing the feasibility study of the microjet reactor system, three different nanoparticle formulations were prepared using fenofibrate as model drug. Fenofibrate nanoparticles stabilized with poloxamer 407 (FN), fenofibrate nanoparticles in hydroxypropyl methyl cellulose phthalate (HPMCP) matrix (FHN) and fenofibrate nanoparticles in HPMCP and chitosan matrix (FHCN) were prepared under controlled precipitation using MicroJet reactor technology. Particle sizes of all the nanoparticle formulations were adjusted to 200-250 nm. rnThe changes in the experimental parameters altered the system thermodynamics resulting in the production of nanoparticles between 20-1000 nm (PDI<0.2) with high drug loading efficiencies (96.5% in 20:1 polymer:drug ratio).rnDrug releases from all nanoparticle formulations were fast and complete after 15 minutes both in FaSSIF and FeSSIF medium whereas in mucodhesiveness tests, only FHCN formulation was found to be mucoadhesive. Results of the Caco-2 studies revealed that % dose absorbed values were significantly higher (p<0.01) for FHCN in both cases where FaSSIF and FeSSIF were used as transport buffer.rn

Amphotericin B nano-formulations : development, characterisation and suitability for oral administration

In der Form von Nanokapseln (AmB-HST), Nanoemulsion beziehungsweise multilamellaren Vesikeln (MLV) wurden drei Amphotericin-B-Formulierungen für die orale Applikation entwickelt, charakterisiert und verglichen. Die neuartige homogene Nanokapsel-Formulierung des hydrophoben Polyen-Antimykotikums Amphotericin B wurde in Analogie zu einem für Simvastatin und andere Arzneistoffe etablierten Prozess aus der Reinsubstanz, Lezithin und Gelatine mit Hilfe des HST-Verfahrens hergestellt. Photometrische Untersuchungen zeigten, dass das Endprodukt aus Monomeren aufgebaut ist. Mittels Mikroskopie ließen sich die Aggregate vor der Umhüllung mit Lezithin und Gelatine im Ausgangsmaterial als individuelle kugelförmige Arzneistoffpartikel darstellen. Strukturuntersuchungen mit dynamischer licht streuung (DLS) zeigten eine enge Größenverteilung der verkapselten Partikel von ca. 1 µm. Die Struktur der Hülle der HST-Partikel wurde erstmalig mit Neutronenstreuung unter Verwendung der Deuterium-basierten Lösungsmittel kontrastmethode aufgeklärt. Durch die teilweise Kontrastmaskierung des Partikelkerns bei der Neutronenstreuung konnte die Lezithin-Gelatine-Hülle als eine dünne, 5,64 ± 0.18 nm dicke Schicht aufgelöst werden, welche der biologischen Lipidmembran ähnlich, im Vergleich aber geringfügig größer ist. Dieses Resultat eröffnet Wege für die Optimierung der Formulierung von pharmazeutischen Nanopartikeln, z.B. durch Oberflächenmodifizierungen. Weitere Untersuchungen mittels Kleinwinkelneutronenstreuung unter Verwendung der D-Kontrastvariation deuten darauf hin, dass die Komponenten der Nanokapseln nicht den gleichen Masseschwerpunkt haben, sondern asymmetrisch aufgebaut sind und dass die stärker streuenden Domänen weiter außen liegen. Die Partikel sind im Vergleich zu Liposomen dichter. In-Vitro Freisetzungsstudien belegen das Solubilisierungsvermögen des HST-Systems, wonach die Freisetzung des Arzneistoffes aus der Formulierung zu allen gemessenen Zeitpunkten höher als diejenige der Reinsubstanz war. rnDie Nanoemulsion-Formulierung von Amphotericin B wurde mit einem Öl und Tensid system, jedoch mit unterschiedlichen Co-Solvenzien, erfolgreich entwickelt. Gemäß der Bestimmung der Löslichkeit in verschiedenen Hilfsstoffen erwies sich der Arzneistoff Amphotericin B als nicht-lipophil, gleichzeitig aber auch als nicht-hydrophil. Die zur Ermittlung der für die Emulsionsbildung notwendigen Hilfstoffkonzentrationen erstellten ternären Diagramme veranschaulichten, dass hohe Öl- und Tensidgehalte zu keiner Emulsionsbildung führten. Dementsprechend betrug der höchste Ölgehalt 10%. Die Tröpfchengröße wuchs mit zunehmender Tensidkonzentration, wobei die Co-Solventmenge der Propylenglykol-haltigen Nanoemulsion indirekt verringert wurde. Für die Transcutol®P-haltige Nanoemulsion hingegen wurde das Gegenteil beobachtet, nämlich eine Abnahme der Tröpfchengröße bei steigenden Tensidkonzentrationen. Durch den Einschluss des Arzneistoffes wurde nicht die Viskosität der Formulierung, sondern die Tröpfchengröße beeinflusst. Der Wirkstoffeinschluss führte zu höheren Tröpfchengrößen. Mit zunehmender Propylenglykolkonzentration wurde der Wirkstoffgehalt erhöht, mit zunehmender Transcutol®P-Konzentration dagegen vermindert. UV/VIS-spektroskopische Analysen deuten darauf hin, dass in beiden Formulierungen Amphotericin B als Monomer vorliegt. Allerdings erwiesen sich die Formulierungen Caco-2-Zellen und humanen roten Blutkörperchen gegenüber als toxisch. Da die Kontrollproben eine höhere Toxizität als die wirkstoffhaltigen Formulierungen zeigten, ist die Toxizität nicht nur auf Amphotericin, sondern auch auf die Hilfsstoffe zurückzuführen. Die solubilisierte Wirkstoffmenge ist in beiden Formulierungen nicht ausreichend im Hinblick auf die eingesetzte Menge an Hilfsstoff nach WHO-Kriterien. Gemäß diesen Untersuchungen erscheinen die Emulsions-Formulierungen für die orale Gabe nicht geeignet. Dennoch sind Tierstudien notwendig, um den Effekt bei Tieren sowie die systemisch verfügbare Wirkstoffmenge zu ermitteln. Dies wird bestandskräftige Schlussfolgerungen bezüglich der Formulierung und Aussagen über mögliche Perspektiven erlauben. Nichtsdestotrotz sind die Präkonzentrate sehr stabil und können bei Raumtemperatur gelagert werden.rnDie multilamellar-vesikulären Formulierungen von Amphotericin B mit ungesättigten und gesättigten neutralen Phospholipiden und Cholesterin wurden erfolgreich entwickelt und enthielten nicht nur Vesikel, sondern auch zusätzliche Strukturen bei zunehmender Cholesterinkonzentration. Mittels Partikelgrößenanalyse wurden bei den Formulierungen mit gesättigten Lipiden Mikropartikel detektiert, was abhängig von der Alkylkettenlänge war. Mit dem ungesättigten Lipid (DOPC) konnten hingegen Nanopartikel mit hinreichender Verkapselung und Partikelgrößenverteilung gebildet werden. Die Ergebnisse der thermischen und FTIR-spektroskopischen Analyse, welche den Einfluss des Arzneistoffes ausschließen ließen, liefern den Nachweis für die mögliche, bereits in der Literatur beschriebene Einlagerung des Wirkstoffs in lipid- und/oder cholesterinreiche Membranen. Mit Hilfe eines linearen Saccharosedichtegradienten konnte die Formulierung in Vesikel und Wirkstoff-Lipid-Komplexe nach bimodaler Verteilung aufgetrennt werden, wobei der Arzneistoff stärker mit den Komplexen als mit den Vesikeln assoziiert ist. Bei den Kleinwinkelneutronenstreu-Experimenten wurde die Methode der Kontrastvariation mit Erfolg angewendet. Dabei konnte gezeigt werden, dass Cholesterol in situ einen Komplex mit Amphotericin B bildet. Diesen Sachverhalt legt unter anderem die beobachtete Differenz in der äquivalenten Streulängendichte der Wirkstoff-Lipid- und Wirkstoff-Lipid-Cholesterin-haltigen kleinen unilamellaren Vesikeln nahe. Das Vorkommen von Bragg-Peaks im Streuprofil weist auf Domänen hin und systematische Untersuchungen zeigten, dass die Anzahl der Domänen mit steigendem Cholesteringehalt zunimmt, ab einem bestimmten Grenzwert jedoch wieder abnimmt. Die Domänen treten vor allem nahe der Außenfläche der Modellmembran auf und bestätigen, dass der Wirkstoff in den Cholesterinreichen Membranen vertikal eingelagert ist. Die Formulierung war sowohl Caco-2-Zellen als auch humanen roten Blutkörperchen gegenüber nicht toxisch und erwies sich unter Berücksichtigung der Aufnahme in Caco-2-Zellen als vielversprechend für die orale Applikation. Die Formulierung zeigt sich somit aussichtsreich und könnte in Tabletten weiterverarbeitet werden. Ein Filmüberzug würde den Wirkstoff gegen die saure Umgebung im Magen schützen. Für die Bestimmung der systemischen Verfügbarkeit der Formulierung sind Tierstudien notwendig. Die entwickelten multilamellaren Formulierungen einschließlich der Wirkstoff-Cholesterin-Komplexe bieten somit gute Aussichten auf die mögliche medizinische Anwendung. rnrn

Biological mediators and periodontal regeneration: a review of enamel matrix proteins at the cellular and molecular levels

BACKGROUND: Despite a large body of clinical and histological data demonstrating beneficial effects of enamel matrix proteins (EMPs) for regenerative periodontal therapy, it is less clear how the available biological data can explain the mechanisms underlying the supportive effects of EMPs. OBJECTIVE: To analyse all available biological data of EMPs at the cellular and molecular levels that are relevant in the context of periodontal wound healing and tissue formation. METHODS: A stringent systematic approach was applied using the key words "enamel matrix proteins" OR "enamel matrix derivative" OR "emdogain" OR "amelogenin". The literature search was performed separately for epithelial cells, gingival fibroblasts, periodontal ligament cells, cementoblasts, osteogenic/chondrogenic/bone marrow cells, wound healing, and bacteria. RESULTS: A total of 103 papers met the inclusion criteria. EMPs affect many different cell types. Overall, the available data show that EMPs have effects on: (1) cell attachment, spreading, and chemotaxis; (2) cell proliferation and survival; (3) expression of transcription factors; (4) expression of growth factors, cytokines, extracellular matrix constituents, and other macromolecules; and (5) expression of molecules involved in the regulation of bone remodelling. CONCLUSION: All together, the data analysis provides strong evidence for EMPs to support wound healing and new periodontal tissue formation.

Mammalian miRNA RISC recruits CAF1 and PABP to affect PABP-dependent deadenylation.

MicroRNAs (miRNAs) inhibit mRNA expression in general by base pairing to the 3'UTR of target mRNAs and consequently inhibiting translation and/or initiating poly(A) tail deadenylation and mRNA destabilization. Here we examine the mechanism and kinetics of miRNA-mediated deadenylation in mouse Krebs-2 ascites extract. We demonstrate that miRNA-mediated mRNA deadenylation occurs subsequent to initial translational inhibition, indicating a two-step mechanism of miRNA action, which serves to consolidate repression. We show that a let-7 miRNA-loaded RNA-induced silencing complex (miRISC) interacts with the poly(A)-binding protein (PABP) and the CAF1 and CCR4 deadenylases. In addition, we demonstrate that miRNA-mediated deadenylation is dependent upon CAF1 activity and PABP, which serves as a bona fide miRNA coactivator. Importantly, we present evidence that GW182, a core component of the miRISC, directly interacts with PABP via its C-terminal region and that this interaction is required for miRNA-mediated deadenylation.

MONOCLONAL ANTIBODY CHARACTERIZATION OF RAT TRANSFORMATION ASSOCIATED PROTEINS INDUCED BY MOLONEY MURINE SARCOMA VIRUS

By the use of Moloney murine sarcoma virus (Mo-MSV)-induced rat bone tumor (RBT) cells as immunogens, and the hybridoma technique, a mouse hybridoma clone was isolated in Dr. Chan's lab (Chan et al., 1983), which produced a monoclonal antibody, designated MC. MC detected specific antigens in three different Mo-MSV-transformed rat cell lines: 78A1 WRC, RBT and 6M2 (NRK cells infected with the ts110 mutant of Mo-MSV), but not in their untransformed counterparts. These antigens are tentatively termed transformation associated proteins (TAP). In this study, TAP were hypothesized to be the rat specific proteins which are activated by Mo-MSV and play an important role in cellular transformation, and were further investigated. Their properties are summarized as follows: (1) TAP may represent cellular products localized in the cytoplasm of 6M2 cells. (2) The expression of TAP is temperature-sensitive and related to cellular transformation, and probably activated by the v-mos gene products. The optimal temperature for the expression of both P85('gag-mos), the only known viral transforming protein in 6M2 cells, and TAP was 28(DEGREES)C. The expression of both P85('gag-mos) and TAP was proportional to the degree of transformation of 6M2 cells. (3) There were four antigenically-related forms of intracellular TAP (P66, P63, P60 and P58) in 6M2 cells. After synthesis, the 58Kd TAP was probably converted to one of the other three forms. These three polypeptides (P66, P63 and P60) were rapidly converted to two (P68 and P64) and subsequently secreted to the extracellular medium with a 50% secretion rate of 78 min. The conversion of these molecular sizes of TAP is probably related to glycosylation. Inhibition of TAP glycosylation by 0.5 ug/ml of tunicamycin could retard the secretion rate of TAP by 39%. (4) TAP are phosphoproteins, but not associated with any protein kinase activity. (5) TAP have been purified, and found to be mitogenic NRK-2 cells. TAP can bind to the receptors of NRK-2 cells with a K(,d) of 1.4 pM and with about 2 x 10('5) binding sites for TAP per NRK-2 cell. (6) Some weak proteolytic activity was found to associate with purified TAP. ^

A study of the biology of perlecan

Extracellular matrix (ECM) is a component of a variety of organisms that provides both structural support and influence upon the cells it surrounds. The importance of the ECM is becoming more apparent as matrix defects are linked to human disease. In this study, the large, extracellular matrix heparan sulfate proteoglycan, perlecan (Pln) is examined in two systems. First, the role of Pln in the interaction between a blastocyst and uterine epithelial cells is investigated. In mice, blastocyst attachment and implantation occurs at approximately d 4.5 post coitus. In addition, a delayed implantation model has been used to distinguish between the response of the blastocyst to that of hatching and of becoming attachment competent. ^ The second series of experiments described in this study focuses on the process of chondrogenesis in mice. Pln, commonly expressed with other basement membrane (BM) proteins, was found to be expressed in cartilaginous tissue without other BM proteins. This unusual expression pattern led to further study and the development of an in vitro chondrogenesis assay using the mouse embryonic fibroblast cell line, C3H/10T1/2. When cultured on Pln in vitro, these cells form aggregates and express the cartilage proteins, collagen type II and aggrecan. In examining the participation of the heparan sulfate (HS) chains in this process, the proteoglycan was enzymatically digested to remove the HS chains before the initiation of 10T1/2 cell culture. After digestion, the ability of Pln to stimulate aggregate formation was greatly diminished. Thus, the HS chains participate in the cell induction process. To determine which domain of Pln might be responsible for this activity, recombinant fragments of Pin were used in the cell culture assay. Of all recombinant protein fragments tested, only the domain including the HS chains, domain 1, was able to initiate the morphological change exhibited by the 10T1/2 cells. Similar to native Pln, when HS chains were removed from domain I, chondrogenic activity was abolished. A variant of domain I carrying both HS and chondroitin sulfate (CS) chains retained activity when only HS chains were removed. When both HS and CS chains were removed, then activity was lost. ^ The ability to rapidly stimulate differentiation of 10T1/2 cells in vitro may lead to better control of chondrogenesis in vitro and in vivo, providing better understanding and manipulation of the chondrogenic process. This greater understanding may have benefits for study of cartilage and bone diseases and subsequent treatment options. (Abstract shortened by UMI.)^

Seawater carbonate chemistry and processes during experiments with Emiliania huxleyi (TW1), 2003

Precipitation of calcium carbonate by phytoplankton in the photic oceanic layer is an important process regulating the carbon cycling and the exchange of CO2 at the ocean-atmosphere interface. Previous experiments have demonstrated that, under nutrient-sufficient conditions, doubling the partial pressure of CO2 (pCO2) in seawater-a likely scenario for the end of the century-can significantly decrease both the rate of calcification by coccolithophorids and the ratio of inorganic to organic carbon production. The present work investigates the effects of high pCO2 on calcification by the coccolithophore Emiliania huxleyi (Strain TW1) grown under nitrogen-limiting conditions, a situation that can also prevail in the ocean. Nitrogen limitation was achieved in NO3-limited continuous cultures renewed at the rate of 0.5 d-1 and exposed to a saturating light level. pCO2 was increased from 400 to 700 ppm and controlled by bubbling CO2-rich or CO2-free air into the cultures. The pCO2 shift has a rapid effect on cell physiology that occurs within 2 cell divisions subsequent to the perturbation. Net calcification rate (C) decreased by 25% and, in contrast to previous studies with N-replete cultures, gross community production (GCP) and dark community respiration (DCR) also decreased. These results suggest that increasing pCO2 has no noticeable effect on the calcification/photosynthesis ratio (C/P) when cells of E. huxleyi are NO3-limited.

HMG I(Y) interferes with the DNA binding of NF-AT factors and the induction of the interleukin 4 promoter in T cells

HMG I(Y) proteins bind to double-stranded A+T oligonucleotides longer than three base pairs. Such motifs form part of numerous NF-AT-binding sites of lymphokine promoters, including the interleukin 4 (IL-4) promoter. NF-AT factors share short homologous peptide sequences in their DNA-binding domain with NF-κB factors and bind to certain NF-κB sites. It has been shown that HMG I(Y) proteins enhance NF-κB binding to the interferon β promoter and virus-mediated interferon β promoter induction. We show that HMG I(Y) proteins exert an opposite effect on the DNA binding of NF-AT factors and the induction of the IL-4 promoter in T lymphocytes. Introduction of mutations into a high-affinity HMG I(Y)-binding site of the IL-4 promoter, which decreased HMG I(Y)-binding to a NF-AT-binding sequence, the Pu-bB (or P) site, distinctly increased the induction of the IL-4 promoter in Jurkat T leukemia cells. High concentrations of HMG I(Y) proteins are able to displace NF-ATp from its binding to the Pu-bB site. High HMG I(Y) concentrations are typical for Jurkat cells and peripheral blood T lymphocytes, whereas El4 T lymphoma cells and certain T helper type 2 cell clones contain relatively low HMG I(Y) concentrations. Our results indicate that HMG I(Y) proteins do not cooperate, but instead compete with NF-AT factors for the binding to DNA even though NF-AT factors share some DNA-binding properties with NF-kB factors. This competition between HMG I(Y) and NF-AT proteins for DNA binding might be due to common contacts with minor groove nucleotides of DNA and may be one mechanism contributing to the selective IL-4 expression in certain T lymphocyte populations, such as T helper type 2 cells.

The Drosophila p70s6k homolog exhibits conserved regulatory elements and rapamycin sensitivity.

The protein p70s6k/p85s6k lies on a mitogen-stimulated signaling pathway and plays a key role in G1 progression of the cell cycle. Activation of this enzyme is mediated by a complex set of phosphorylation events, which has largely contributed to the difficulty in identifying the upstream kinases that mediate p70s6k activation. Genetics has proved a powerful complementary approach for such problems, providing an alternative means to identify components of signaling cascades and their functional end targets. As a first step toward implementing such an approach, we have cloned cDNAs encoding the Drosophila melanogaster p70s6k homolog (Dp70s6k). Dp70s6k is encoded by a single gene, which generates three mRNA transcripts and exhibits an overall identity of 78% in the catalytic domain with its mammalian counterpart. Importantly, this high identity extends beyond the catalytic domain to the N terminus, linker region, and the autoinhibitory domain. Furthermore, all the critical phosphorylation sites required for mammalian p70s6k activation are conserved within these same domains of Dp70s6k. Chief amongst these conserved sites are those associated with the selective rapamycin-induced p70s6k dephosphorylation and inactivation. Consistent with this observation, analysis of total S6 kinase activity in fractionated Drosophila Schneider line 2 cell extracts reveals two peaks of activity, only one of which is rapamycin sensitive. By employing a monospecific polyclonal antibody generated against Dp70s6k, we show that the cloned DP70s6k cDNA has identity with only the rapamycin sensitive peak, suggesting that this biological system would be useful in determining not only the mechanism of p70s6k activation, but also in elucidating the mechanism by which rapamycin acts to inhibit cell growth.

IgE receptor-positive non-B/non-T cells dominate the production of interleukin 4 and interleukin 6 in immunized mice.

The phenotype and antigenic specificity of cells secreting interleukin (IL) 4, IL-6, and interferon gamma was studied in mice during primary and secondary immune responses. T lymphocytes were the major source of interferon gamma, whereas non-B/non-T cells were the dominant source of IL-4 and IL-6 in the spleens of immunized animals. Cytokine-secreting non-B/non-T cells expressed surface receptors for IgE and/or IgG types II/III. Exposing these cells to antigen-specific IgE or IgG in vivo (or in vitro) "armed" them to release IL-4 and IL-6 upon subsequent antigenic challenge. These findings suggest that non-B/non-T cells may represent the "natural immunity" analogue of CD4+ T helper type 2 cells and participate in a positive feedback loop involved in the perpetuation of T helper type 2 cell responses.

Efficacy of Stanozolol on bone regeneration: in vitro and in vivo study

La ricerca di nuove strategie per la rigenerazione ossea rappresenta un focus di interesse centrale per migliorare la gestione di casi clinici complessi nell’ambito della chirurgia orale e maxillo-facciale. Uno degli approcci più utilizzati in tale contesto si basa sull’utilizzo di molecole con proprietà osteoinduttive e molte sostanze sono state fino ad oggi sperimentate. E’ noto in letteratura che gli androgeni svolgono un ruolo chiave nella regolazione della morfogenesi ossea e nel mantenimento della sua omeostasi durante il corso della vita. Questo lavoro di tesi nasce dall’ipotesi che la somministrazione locale di tali ormoni, eventualmente combinata a materiali da innesto, possa favorire la guarigione di difetti ossei. Stando a questa premessa, sono stati valutati gli effetti dello steroide sintetico Stanozololo sulla rigenerazione ossea in diversi settings sperimentali. La tesi è strutturata secondo un percorso che segue le fasi della ricerca, attraverso sperimentazioni in vitro e in vivo; ogni capitolo può essere approcciato come uno studio a sé stante, corrispondente ad una determinata tappa dell’iter sperimentale. Sulla base di questi intenti, viene fornito inizialmente un quadro d’insieme circa gli effetti degli androgeni sull’osso. A seguire, è presentata una sperimentazione in vitro nella linea cellulare SaOS-2. Infine, è proposta un’innovativa metodologia di analisi per lo studio della rigenerazione ossea nel modello di ratto, ove viene testata la somministrazione locale di Stanozololo combinato a materiale da innesto.

Caracterização in vitro do metabolismo e da absorção intestinal da casearina X

As principais propriedades farmacológicas da Casearia sylvestris, uma espécie de árvore cujas folhas são utilizadas na medicina popular, já foram descritas na literatura. Recentemente foi demonstrada a potente atividade citotóxica in vitro da casearina X (CAS X), o diterpeno clerodânico majoritário isolado das folhas de C. sylvestris, contra linhagens de células tumorais humanas. Apesar dos resultados promissores, sua potente atividade citotóxica in vitro não pode ser extrapolada para uma potente atividade in vivo, a menos que possua boa biodisponibilidade e duração desejável do seu efeito. Tendo em vista que o avanço nas pesquisas de produtos naturais requer a avaliação pré-clínica de propriedades farmacocinéticas, no presente trabalho foi realizada a caracterização in vitro do metabolismo e da absorção intestinal da CAS X, com o objetivo de prever sua biodisponibilidade in vivo. Para os estudos de metabolismo in vitro, foi utilizado o modelo microssomal hepático de ratos e de humanos. Foi desenvolvido um método analítico para a quantificação da CAS X em microssomas, empregando a precipitação de proteínas com acetonitrila no preparo das amostras e a cromatografia líquida de alta eficiência para as análises. O método foi validado de acordo com os guias oficiais da Agência Nacional de Vigilância Sanitária e da European Medicine Agency (EMA). A CAS X demonstrou ser substrato para as reações de hidrólise mediada pelas carboxilesterases (CES) e apresentou um perfil cinético de Michaelis-Menten. Foram estimados os parâmetros de Vmax e KM, demonstrando que o clearance intrínseco em microssomas hepático de humanos foi 1,7 vezes maior que o de ratos. O clearance hepático foi estimado por extrapolação in vitro-in vivo, resultando em mais de 90% do fluxo sanguíneo hepático em ambas as espécies. Um estudo qualitativo para a pesquisa de metabólitos foi feito utilizando espectrometria de massas, pelo qual foi possível sugerir a formação da casearina X dialdeído como produto de metabolismo. Nos estudos de absorção intestinal in vitro foi utilizado o modelo de monocamadas de células Caco-2. Um método analítico por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas foi desenvolvido e validado de acordo com o EMA, para as etapas de quantificação da CAS X no sistema de células. Os parâmetros cinéticos de permeabilidade aparente absortiva e secretória da CAS X foram estimados em um sistema celular, no qual a atividade hidrolítica da CES foi inibida. Assim, a CAS X foi capaz de permear a monocamada de células Caco-2, provavelmente por transporte ativo, sem a ocorrência de efluxo, mas com significativa retenção do composto dentro das células. Em conjunto, os ensaios in vitro realizados demonstraram a susceptibilidade da CAS X ao metabolismo de primeira passagem, como substrato para as CES específicas expressas no fígado e intestino.

Relação ácido-base na absorção de fármacos

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz