Expressão de genes relacionados à função mitocondrial em bovinos Nelore extremos para consumo alimentar residual

Pós-graduação em Genética e Melhoramento Animal - FCAV

Uso de peptideos sintéticos no estudo da proteína diidrooratato desidrogenase humana (HsDHODH)

Pós-graduação em Biotecnologia - IQ

Viabilidade espermática e geração de metabólicos reativos do oxigênio(ROS) no sêmen ovino criopreservado em diluidor aditivado de lauril de sódio (OE), trolox-C e catalase

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

Otimização do meio de transporte de oócitos bovinos destinados à produção in vitro de embriões

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV

Aplicação da equação de Fokker-Planck no estudo de canais iônicos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Conformational changes of the HsDHODH N-terminal microdomain via DEER spectroscopy

The human enzyme dihydroorotate dehydrogenase (HsDHODH) has been studied for being a target for development of new antineoplasic and antiproliferative drugs. The synthetic peptide N-t(DH) represents the N-terminal microdomain of this enzyme, responsible for anchoring it to the inner mitochondrial membrane. Also, it is known to harbor quinones that are essential for enzyme catalysis. Here we report structural features of the peptide/membrane interactions obtained by using CD and DEER spectroscopic techniques, both in micelles and in lipid vesicles. The data revealed different peptide conformational states in micelles and liposomes, which could suggest that this microdomain acts in specific regions or areas of the mitochondria, which can be related with the control of the quinone access to the HsDHODH active site. This is the first study to report on conformational changes of the HsDHODH N-terminal microdomain through a combination of CD and DEER spectroscopic techniques.

Comparative analysis of the replication of bovine herpesvirus 1 (BHV1) and BHV5 in bovine derived-neuron-like cells

Members of the subfamily Alphaherpesvirinae use the epithelium of the upper respiratory and/or genital tract as preferential sites for primary replication. However, bovine herpesvirus 5 (BoHV5) is neurotropic and neuroinvasive and responsible for meningoencephalitis in cattle and in animal models. A related virus, BoHV1 has also been occasionally implicated in natural cases of neurological infection and disease in cattle. The aim of the present study was to assess the in vitro effects of BoHV1 and BoHV5 replication in neuron-like cells. Overall, cytopathic effects, consisting of floating rounded cells, giant cells and monolayer lysis, induced by both viruses at 48 h postinfection (p.i.) resulted in a loss of cell viability and high virus titres (r = 0.978). The BoHV1 Cooper strain produced the lowest titres in neuron-like cells, although viral DNA was detected in infected cells during all experiments. Virus replication in infected cells was demonstrated by immunocytochemistry, flow cytometry and qPCR assays. BoHV antigens were better visualized at 48 h p.i. and flow cytometry analysis showed that SV56/90 and Los Angeles antigens were present at higher levels. In spite of the fact that BoHV titres dropped at 48 h p.i, viral DNA remained detectable until 120 h p.i. Sensitive TUNEL (terminal deoxynucleotidyltransferase-mediated dUTP-biotin nick end labeling) and annexin V assays were used to identify apoptosis. BoHV5 induced death in approximately 50 % of cells within 24 h p.i., similar to what has been observed for BoHV1 Los Angeles. Infection with the BoHV1 Cooper strain resulted in 26.37 % of cells being in the early stages of apoptosis; 63.69 % of infected cells were considered viable. Modulation of mitochondrial function, as measured by mitochondrial membrane depolarization, was synchronous with the virus replication cycle, cell viability and virus titres at 48 h p.i. Our results indicate that apoptosis plays an important role in preventing neuronal death and provides a bovine-derived in vitro system to study herpesvirus-neuron interactions.

Ritmo sinoventricular secundário a hipercalemia em gatos com obstrução uretral: breve descrição de três casos

Hyperkalemia is a common electrolyte imbalance in cats with obstructive feline lower urinary tract disease (FLUTD). The effects of serum potassium elevation in heart rhythm are serious and potentially lethal. The clinical manifestations reflect changes in the excitability of the cell membrane. Increased potassium levels lead to a reduction of the resting membrane potential of heart muscle cells, making them less excitable and resulting in cardiac arrhythmias. The sinoventricular rhythm with atrial arrest is among the types of arrhythmias caused by hyperkalemia. The purpose of this report was to highlight the importance of electrocardiographic monitoring for the early detection of potentially lethal arrhythmias in cats with obstructive FLUTD. We hereby describe the occurrence of three cases treated at the Small Animal Clinic of FMVZ/Unesp, Botucatu Campus.

Lovastatin protects mithochondrial and renal function in kidney ischemia-reperfusion in rats

PURPOSE: To investigate the effect of lovastatin on renal ischemia followed by reperfusion. METHODS: Thirty one Wistar rats submitted to left renal ischemia for 60 minutes followed by contralateral nephrectomy were divided into two groups: A (n = 17, control, no treatment), and B (n = 14, lovastatin 15 mg/kg/day p.o. ten days before ischemia). The animals were sacrificed at the end of ischemia, after 24 hours and at seven days after reperfusion. Survival, serum urea and creatinine levels and renal mitochondrial function were evaluated. RESULTS: Mortality was 29.4% in group A and 0.7% in group B. Urea and creatinine levels were increased in both groups, but the values were significantly lower in group B. Mitochondrial function showed decoupling in 83.4% of group A, as opposed to 38.4/% of group B. CONCLUSIONS: The result shows a protective action of renal function by lovastatin administered before ischemia/reperfusion. Since most of the mitochondrial fraction presented membranes with the ability to maintain ATP production in group B, stabilization of the mitochondrial membrane should be considered as part of the protective action of lovastatin on renal function in ischemia/reperfusion.

Diverse levels of an inwardly rectifying potassium conductance generate heterogeneous neuronal behavior in a population of dorsal cochlear nucleus pyramidal neurons

Leao RM, Li S, Doiron B, Tzounopoulos T. Diverse levels of an inwardly rectifying potassium conductance generate heterogeneous neuronal behavior in a population of dorsal cochlear nucleus pyramidal neurons. J Neurophysiol 107: 3008-3019, 2012. First published February 29, 2012; doi:10.1152/jn.00660.2011.-Homeostatic mechanisms maintain homogeneous neuronal behavior among neurons that exhibit substantial variability in the expression levels of their ionic conductances. In contrast, the mechanisms, which generate heterogeneous neuronal behavior across a neuronal population, remain poorly understood. We addressed this problem in the dorsal cochlear nucleus, where principal neurons exist in two qualitatively distinct states: spontaneously active or not spontaneously active. Our studies reveal that distinct activity states are generated by the differential levels of a Ba2+-sensitive, inwardly rectifying potassium conductance (K-ir). Variability in K-ir maximal conductance causes variations in the resting membrane potential (RMP). Low K-ir conductance depolarizes RMP to voltages above the threshold for activating subthreshold-persistent sodium channels (Na-p). Once Na-p channels are activated, the RMP becomes unstable, and spontaneous firing is triggered. Our results provide a biophysical mechanism for generating neural heterogeneity, which may play a role in the encoding of sensory information.

Mechanism and Efficiency of Cell Death of Type II Photosensitizers: Effect of Zinc Chelation

A series of meso-substituted tetra-cationic porphyrins, which have methyl and octyl substituents, was studied in order to understand the effect of zinc chelation and photosensitizer subcellular localization in the mechanism of cell death. Zinc chelation does not change the photophysical properties of the photosensitizers (all molecules studied are type II photosensitizers) but affects considerably the interaction of the porphyrins with membranes, reducing mitochondrial accumulation. The total amount of intracellular reactive species induced by treating cells with photosensitizer and light is similar for zinc-chelated and free-base porphyrins that have the same alkyl substituent. Zinc-chelated porphyrins, which are poorly accumulated in mitochondria, show higher efficiency of cell death with features of apoptosis (higher MTT response compared with trypan blue staining, specific acridine orange/ethidium bromide staining, loss of mitochondrial transmembrane potential, stronger cytochrome c release and larger sub-G1 cell population), whereas nonchelated porphyrins, which are considerably more concentrated in mitochondria, triggered mainly necrotic cell death. We hypothesized that zinc-chelation protects the photoinduced properties of the porphyrins in the mitochondrial environment.

Purificação e caracterização da VDAC de mitocôndrias corticais aviares: identificação de modificações pós-traducionais nas porinas neuronais murinas e aviares

A VDAC é uma porina presente na MME cuja função é crucial no metabolismo energético, sobrevivência e morte celular. A caracterização da VDAC torna-se importante para a compreensão das inter-relações da mitocôndria com os diferentes componentes citosólicos, tais como a HK. A ligação HK-VDAC favorece a utilização do ATP intramitocondrial em células neuronais, a HK cerebral pode interagir de formas diferentes com a VDAC, o que resulta em diferentes sítios de ligação (sítios A e B). Os variados papéis metabólicos das isoformas da VDAC podem ser explicados pela presença de alterações pós-traducionais. No presente trabalho purificamos a VDAC1 mitocondrial neuronal proveniente de cérebro aviar. Paralelamente, comprovamos que a presença de múltiplas formas das VDACs 1 e 2 em cérebros murino e aviar, seja devida à presença de modificações pós-traducionais, nomeadamente a fosforilação. A proteína isolada apresentou peso molecular de 30KDa. Quando submetida à eletroforese e posteriormente à coloração para a identificação de fosfoproteínas, a mesma mostrou-se desfosforilada. O conhecimento da presença, ou ausência de fosforilação das VDACs, reside na importância de estabelecer-se as bases moleculares ligadas à existência de sítios A e B nas mitocôndrias neuronais.

Activation of Survival and Apoptotic Signaling Pathways in Lymphocytes Exposed to Palmitic Acid

The toxicity of palmitic acid (PA) towards a human T-lymphocyte cell line (Jurkat) has been previously investigated but the mechanism(s) of PA action were unknown. In the current study, Jurkat cells were treated with sub-lethal concentrations of PA (50-150 mu M) and the activity of various signaling proteins was investigated. PA-induced apoptosis and mitochondrial dysfunction in a dose-dependent manner as evaluated by DNA fragmentation assay and depolarization of the mitochondrial membrane, respectively. PA treatment provoked release of cytochrome c from the inner mitochondrial membrane to the cytosol, activated members of the MAPK protein family JNK, p38, ERK, activated caspases 3/9, and increased oxidative/nitrosative stress. Exposure of cells to PA for 12 h increased insulin receptor (IR) and GLUT-4 levels in the plasma membrane. Insulin treatment (10 mU/ml/30 min) increased the phosphorylation of the IR beta-subunit and Akt. A correlation was found between DNA fragmentation and expression levels of both IR and GLUT-4. Similar results were obtained for PA-treated lymphocytes from healthy human donors and from mesenteric lymph nodes of 48-h starved rats. PA stimulated glucose uptake by Jurkat cells (in the absence of insulin), stimulated accumulation of neutral lipids (triglyceride), and other lipid classes (phospholipids and cholesterol ester) but reduced glucose oxidation. Our results suggest that parameters of insulin signaling and non-oxidative glucose metabolism are stimulated as part of a coordinated response to prompt survival in lymphocytes exposed to PA but at higher concentrations, apoptosis prevails. These findings may explain aspects of lymphocyte dysfunction associated with diabetes. J. Cell. Physiol. 227: 339-350, 2012. (C) 2011 Wiley Periodicals, Inc.

Elektrophysiologische Charakterisierung und PKC-vermittelte Regulation des humanen Transporters für basische Aminosäuren hCAT-1

ZusammenfassungDer humane kationische Aminosäure-Transporter hCAT-1 (CAT für cationic amino acid transporter) gehört zur Familie der Na+- und pH-unabhängigen Transporter für basische Aminosäuren (BAS). Die vorliegende Arbeit befasst sich mit unterschiedlichen Aspekten des hCAT-1-vermittelten Transportes, die in zwei Teilabschnitten behandelt werden. Im ersten Abschnitt wurden die Transporteigenschaften von hCAT-1-exprimierenden X. laevis-Oozyten mit Hilfe von elektrophysiologischen Methoden untersucht und mit denen der Isoformen hCAT-2A und -2B verglichen. Dabei zeigte sich, dass es durch die Expression von hCAT-2A und -2B in Oozyten zur Bildung eines BAS-Potentiales kommt, jedoch nicht durch die Expression von hCAT-1. Hierfür dürfte die hohe Transstimulierbarkeit des hCAT-1-Proteins verantwortlich sein. Obwohl das Membranpotential einer Zelle die Akkumulation von BAS durch die hCAT-Proteine beeinflusst, war bei sehr hohen extrazellulären BAS-Konzentrationen die Akkumulation durch hCAT-1 und -2B im Gegensatz zu hCAT-2A nicht vom Membranpotential abhängig, da unter diesen Bedingungen der Efflux limitierend wirkte. Mit Hilfe der voltage clamp-Methode wurden die L-Arginin-induzierten Maximalströme (Vmax) und die Leitfähigkeiten der hCAT-Proteine bestimmt. Die so ermittelten Vmax-Werte sind nur halb so groß wie die durch Flux-Studien bestimmten. Daher muss von einem Gegentransport an positiver Ladung (Substrat) ausgegangen werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die hCAT-Isoformen zwei unterschiedliche Leitfähigkeitszustände für BAS besitzen, die von der intrazellulären BAS-Konzentration abhängig sind. Eine Leitfähigkeitszunahme durch Zugabe von extrazellulärem L-Arginin konnte bei allen hCAT-Isoformen in depletierten Oozyten beobachtet werden. In BAS-beladenen Oozyten führte die Zugabe von L-Arginin dagegen zu keiner (hCAT-1 und hCAT-2B) bzw. zu einer geringen (hCAT-2A) Zunahme der Leitfähigkeit der Transporter. Im Substratgleichgewicht jedoch nahm die Leitfähigkeit der drei untersuchten hCAT-Isoformen in Abhängigkeit von der Substratkonzentration zu. Überraschenderweise wurden für die untersuchten hCAT-Isoformen Leck-Ströme in Abwesenheit von BAS nachgewiesen. An hCAT-2B-exprimierenden Oozyten wurde eine erhöhte Leitfähigkeit für K+-Ionen gezeigt. Die physiologische Bedeutung dieser Kanalfunktion ist jedoch noch völlig ungeklärt. Im zweiten Abschnitt wurde der Mechanismus der Proteinkinase C (PKC)-vermittelten Inhibition der hCAT-1-Transportaktivität untersucht. Hierfür wurden hCAT-1.EGFP-Konstrukte in Oozyten und in U373MG Glioblastom-Zellen exprimiert. Mit Hilfe konfokaler Mikroskopie und Western-Blot-Analysen von biotinylierten Zelloberflächen-Proteinen wurde gezeigt, dass die PKC-vermittelte Reduktion der hCAT-1-Transportaktivität auf einer Reduktion der hCAT-Expression an der Zelloberfläche beruht. Ähnliche Ergebnisse wurden auch mit dem endogen in humanen DLD-1 Kolonkarzinom-Zellen exprimierten hCAT-1 erzielt. Der PKC-Effekt war auch noch nach Entfernung der putativen PKC-Erkennungsstellen am hCAT-1-Protein vorhanden. Daher reguliert die PKC die hCAT-1-Transportaktivität vermutlich über einen indirekten Mechanismus, d. h. nicht über eine direkte Phosphorylierung des hCAT-1-Proteins. Die Veränderung der Zelloberflächenexpression stellt einen neuen Regulationsmechanismus für die CAT-Proteine dar, der erklären kann, warum sich Modifikationen in der CAT-Proteinexpression oft nicht in entsprechenden Veränderungen der Transportaktivität widerspiegeln.

Sensibilisierung hitzeevozierter Ionenströme an nozizeptiven Spinalganglienneuronen der Ratte

Die freien Endigungen von Spinalganglienneuronen sind für die Detektion schmerzhafter Reize verantwortlich. Dabei rufen thermische, chemische oder mechanische Reize Ionenströme über die Membran und dadurch Membranpotentialänderungen hervor. Diese noxisch induzierten Ströme sind in großem Ausmaß durch chemische Substanzen und andere Reize modulierbar. Der Ionenkanal TRPV1 ist für die Detektion zahlreicher chemischer Reize und zumindest eines Teils der noxischen Hitzereize verantwortlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden einige der Mechanismen geklärt, die zur schnellen Sensibilisierung hitzeevozierter Ionenströme führen. Hierfür wurden akut dissoziierte Spinalganglienneurone der Ratte als Modell ihrer peripheren Endigung verwendet und mittels Ganzzellableitung in der patch-clamp-Technik untersucht. Die Verwendung von Trypsin während der Präparation von Spinalganglienneuronen hat keinen funktionellen Einfluss auf hitze- oder capsaicininduzierte Ströme, verbessert aber die Untersuchungsbedingungen für das patch-clamp-Verfahren. Bei 144 akut dissoziierten Spinalganglienneuronen wurden die Stromantworten auf drei im Abstand von 40 s durch Überspülen mit 45,3 bis 46,3°C heißer Extrazellularlösung applizierte einsekündige Hitzereize gemessen. Dabei ließen sich repetitiv reproduzierbare hitzeinduzierte Einwärtsströme von etwa 160 pA erzielen; es konnte keine Tachyphylaxie und nahezu keine Inaktivierung beobachtet werden. Direkt vor dem zweiten Hitzereiz wurden die Neurone für zwei Sekunden mit Extrazellularlösung überspült, die Kontrolllösung, 0,5 μM Capsaicin, 10 μM Natriumnitroprussid oder 10 μM YC-1 enthielt. Es fand sich kein Hinweis, dass Stickstoffmonoxid oder die Guanylatzyklase einen signifikanten Beitrag zur Sensibilisierung von hitzeinduzierten Strömen in Spinalganglienneuronen leisten, wobei ein durch den Versuchsaufbau bedingtes Auswaschen zytosolischer Faktoren, die für den Signalweg notwendig sind, nicht ausgeschlossen werden kann. Bei einer Konzentration von 0,5 μM löst Capsaicin für zwei Sekunden einen sehr kleinen Einwärtsstrom von etwa 33 pA aus und führt innerhalb von zwei Sekunden zu einer schnell reversiblen Sensibilisierung von hitzeinduzierten Einwärtsströmen in Spinalganglienneuronen (p<0,01). Das Ausmaß der Sensibilisierung ist proportional zur Größe des capsaicininduzierten Stromes (r=−0,7, p<0,001). Konstant halten der intrazellulären Calciumkonzentration mittels des Calciumchelators BAPTA verhindert die capsaicininduzierte Sensibilisierung hitzeinduzierter Ströme an Spinalganglienneuronen. Demzufolge beruht die capsaicininduzierte Sensibilisierung trotz der schnellen Kinetik nicht auf einer synergistischen Wirkung der beiden Agonisten Capsaicin und Hitze auf ihren gemeinsamen Rezeptor; vielmehr ist sie von einer Erhöhung der intrazellulären freien Calciumkonzentration abhängig. Funktionelle Änderungen der zellulären Funktion werden häufig durch Proteinkinasen vermittelt. Die zur Gruppe der MAP-Kinasen gehörende ERK (extracellular signal related kinase) wird bei Membrandepolarisation und Calciumeinstrom in die Zelle durch MEK (MAPK/extracellular signal related kinase kinase) aktiviert. Blockade der MEK/ERK-Kaskade durch den spezifischen MEK-Hemmstoff U0126 führt ebenfalls zu einer Aufhebung der Sensibilisierung der Hitzeantworten durch Capsaicin. Applikation von Capsaicin führt innerhalb von zwei Sekunden zu einer schnell reversiblen Sensibilisierung hitzeevozierter Ionenströme an nozizeptiven Spinalganglienneuronen. Diese Sensibilisierung wird durch einen Calciumeinstrom in die Zelle und die dadurch eintretende Aktivierung von Proteinkinasen hervorgerufen. Die MEK/ERK-Kaskade ist ein sehr schnell (deutlich unter 2 s) aktivierbares intrazelluläres Signalsystem, welches bei der Regulation der Empfindlichkeit nozizeptiver Spinalganglienneurone eine entscheidende Rolle spielt; die schnelle Kinetik ist dabei nur durch eine membranständige oder zumindest membrannahe Lokalisation dieser Proteinkinasen erklärbar. Durch Applikation zehnsekündiger Hitzereize lässt sich ebenfalls eine Sensibilisierung hitzeevozierter Ionenströme auslösen, die ebenso ausgeprägt ist, wie die Sensibilisierung durch 0,5 μM Capsaicin (p<0,005). Durch das immer größere Verständnis der Funktionsweise des nozizeptiven Systems ergeben sich ständig neue Ansätze für die Entwicklung neuer Analgetika. So könnte durch Modulation spezifischer intrazellulärer Proteinkinasen der Phosphorylierungszustand und damit die Aktivierbarkeit von Ionenkanälen, die der Transduktion noxischer Reize dienen, positiv beeinflusst werden. Neuere, noch spezifischere Inhibitoren der MEK können der Forschung und später auch der Therapie neue Möglichkeiten eröffnen.