Energetics and Structural Characterization of the large-scale Functional Motion of Adenylate Kinase

Adenylate Kinase (AK) is a signal transducing protein that regulates cellular energy homeostasis balancing between different conformations. An alteration of its activity can lead to severe pathologies such as heart failure, cancer and neurodegenerative diseases. A comprehensive elucidation of the large-scale conformational motions that rule the functional mechanism of this enzyme is of great value to guide rationally the development of new medications. Here using a metadynamics-based computational protocol we elucidate the thermodynamics and structural properties underlying the AK functional transitions. The free energy estimation of the conformational motions of the enzyme allows characterizing the sequence of events that regulate its action. We reveal the atomistic details of the most relevant enzyme states, identifying residues such as Arg119 and Lys13, which play a key role during the conformational transitions and represent druggable spots to design enzyme inhibitors. Our study offers tools that open new areas of investigation on large-scale motion in proteins.

Number of Players and Relative Pitch Area per Player: Comparing Their Influence on Heart Rate and Physical Demands in Under-12 and Under-13 Football Players

The aim of the present study is to analyse the influence of different large-sided games (LSGs) on the physical and physiological variables in under-12s (U12) and -13s (U13) soccer players. The effects of the combination of different number of players per team, 7, 9, and 11 (P7, P9, and P11, respectively) with three relative pitch areas, 100, 200, and 300 m(2) (A100, A200, and A300, respectively), were analysed in this study. The variables analysed were: 1) global indicator such as total distance (TD); work:rest ratio (W:R); player-load (PL) and maximal speed (V-max); 2) heart rate (HR) mean and time spent in different intensity zones of HR (<75%, 75-84%, 84-90% and >90%), and; 3) five absolute (<8, 8-13, 13-16 and >16 Km h(-1)) and three relative speed categories (<40%, 40-60% and >60% V-max). The results support the theory that a change in format (player number and pitch dimensions) affects no similarly in the two players categories. Although it can seem that U13 players are more demanded in this kind of LSG, when the work load is assessed from a relative point of view, great pitch dimensions and/or high number of player per team are involved in the training task to the U12 players. The results of this study could alert to the coaches to avoid some types of LSGs for the U12 players such as:P11 played in A100, A200 or A300, P9 played in A200 or A300 and P7 played in A300 due to that U13>U12 in several physical and physiological variables (W:R, time spent in 84-90% HRmax, distance in 8-13 and 13-16 Km h(-1) and time spent in 40-60% V-max). These results may help youth soccer coaches to plan the progressive introduction of LSGs so that task demands are adapted to the physiological and physical development of participants.

Impacto dos polimorfismos genéticos da enzima conversora de angiotensina sobre desfechos clínicos e ecocardiográficos em pacientes com insuficiência cardíaca não isquêmica

O papel dos polimorfismos genéticos da ECA (PGECA) na insuficiência cardíaca (IC) como preditor de desfechos clínicos e ecocardiográficos ainda não está estabelecido. É necessário identificar o perfil genotípico local para se observar se o impacto clínico desses genótipos é igual entre populações estrangeiras e a brasileira. O objetivo deste trabalho foi determinar a frequência das variantes do PGECA e sua relação com a evolução clínica de pacientes com IC de etiologia não isquêmica de uma população do Rio de Janeiro, utilizando desfechos clínicos, ecocardiográficos e do Seattle Heart Failure Model (SHFM).Para isso, realizou-se análise secundária de prontuários de 111 pacientes, acompanhados de forma prospectiva e retrospectiva, além da análise genética com identificação da variante do PGECA e sua classificação. Os pacientes foram acompanhados em média por 64,93,9 meses, tinham 59,51,3 (26-89) anos, predomínio do sexo masculino (60,4%) e da cor da pele branca (51,4 %), mas com alta prevalência de pretos (36 %). A distribuição do PGECA observada foi: 51,4 % DD, 44,1 % DI e apenas 4,5 % II. Hipertensão arterial foi a comorbidade mais frequentemente observada (70,3 %). O tratamento farmacológico estava bastante otimizado: 98,2 % em uso de betabloqueadores e 89,2 % em uso de inibidores da ECA ou losartana. Nenhuma das características clínicas ou do tratamento medicamentoso variou entre os grupos. Cerca de metade da coorte (49,5 %) apresentou fração de ejeção de VE (FEVE) ≤35 %. O diâmetro sistólico do VE (DSVE) final foi a única variável ecocardiográfica isolada significativamente diferente entre os PGECA: 59,21,8 DD x 52,31,9 DI x 59,25,2 (p=0,029). Quando analisadas de maneira evolutiva, todas as variáveis (FEVE, DSVE e DDVE) diferiram de maneira significativa entre os genótipos: p=0,024 para ∆FE, p=0,002 para ∆DSVE e p=0,021 para ∆DDVE. O genótipo DI se associou ao melhor parâmetro ecocardiográfico (aumento de FEVE e diminuição de diâmetros de VE), enquanto que o DD e II apresentaram padrão inverso. Os valores derivados do SHFM (expectativa de vida, mortalidade em um ano e mortalidade em cinco anos) não variaram de forma significativa entre os genótipos, mas notou-se um padrão com o DD associado a piores estimativas, DI a estimativas intermediárias e II a valores mais benignos. Não houve diferença significativa entre desfechos clínicos isolados (óbitos: p=0,552; internação por IC: p=0,602 e PS por IC: p=0,119) ou combinados (óbitos + internação por IC: p=0,559). Na análise multivariada, o peso alelo D foi preditor independente da variação do DSVE (p=0,023). Em relação aos preditores independentes de óbito + internação por IC, foram identificados classe funcional NYHA final (p=0,018), frequência cardíaca final (p=0,026) e uso de furosemida (p=0,041). Em suma, a frequência alélia e das variantes do PGECA foram diferentes da maioria do estudos internacionais. O alelo D foi associado de forma independente à pior evolução ecocardiográfica. Não houve diferenças significativas em relação aos parâmetros derivados do SHFM, embora o genótipo II pareça estar associado com o melhor perfil clínico. Por último, não houve diferenças em relação aos desfechos clínicos entre os PGECA.

Efeito do tratamento com o extrato hidro-alcoólico do açaí (Euterpe oleracea Mart.) sobre as alterações cardiovasculares em ratos espontaneamente hipertensos (SHR)

A hipertensão é uma das mais importantes causas de morte prematura no mundo. Estudos sobre a Euterpe oleracea Mart. (açaí), uma planta típica do Brasil e rica em polifenóis, têm mostrado grande potencial terapêutico contra a hipertensão, uma vez que seus benefícios podem ser associados às ações antioxidante, vasodilatadora e anti-hipertensiva. O rato espontaneamente hipertenso (SHR) é um modelo experimental utilizado para o estudo da hipertensão essencial. Neste estudo, investigamos o efeito do tratamento crônico do extrato hidroalcoólico do caroço de açaí (ASE) sobre a hipertensão de SHR. Animais SHR e Wistar receberam tratamento com ASE (200 mg/Kg/dia) na água de beber, ou veículo, desde 21 dias até 4 meses de idade e tiveram a pressão arterial sistólica (PAS) aferida por pletismografia de cauda. Os efeitos vasodilatadores da acetilcolina (ACh) e nitroglicerina (NG) foram estudados em leito arterial mesentérico (LAM) perfundido e pré-contraído com norepinefrina. A atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), os níveis de malondialdeído (MDA), a carbonilação de proteínas e os níveis de nitrito foram avaliados em plasma, LAM, coração e rim por espectrofotometria. A expressão das proteínas SOD e eNOS foram avaliadas por western blot em LAM e as alterações vasculares pela espessura da túnica média em aorta. A PAS foi maior (p<0.05) nos animais SHR, e reduzida pelo tratamento com ASE. O efeito vasodilatador reduzido da ACh em SHR foi recuperado pelo ASE e o da NG não foi diferente entre os grupos. Não houve diferença nos níveis de glicose e insulina em SHR comparados aos controles. Entretanto, a insulina se apresentou reduzida no grupo SHR+ASE. O nível de renina foi maior nos SHR e normalizado pelo ASE (p<0.05). Os níveis de MDA não foram diferentes entre SHR e controles, entretanto o tratamento com ASE reduziu esses níveis em rim de SHR (p<0.05). Os níveis de carbonilação de proteínas foram maiores em amostras de rim e coração de SHR e o ASE reduziu o dano sobre proteínas (p<0.05), não tendo diferença em plasma e LAM. A atividade da SOD foi menor em amostras de rim nos animais SHR e aumentada pelo tratamento com ASE (p<0.05). Entretanto, a atividade aumentada da SOD em coração e LAM dos SHR, foi reduzida pelo tratamento com ASE, não havendo diferença em amostras de plasma. Não houve diferença na atividade da GPx em amostras de LAM e coração dos diferentes grupos, porém sua atividade foi aumentada em rim dos SHR, e o tratamento com ASE normalizou essa atividade. Em plasma, a atividade da GPx foi reduzida em SHR e aumentada pelo tratamento (p<0.05). A atividade da enzima CAT foi reduzida em plasma e rim de SHR e o ASE aumentou sua atividade. Não houve diferença em amostras de LAM, entretanto em amostras de coração o tratamento aumentou a atividade da CAT em SHR (p<0.05). Em amostras de plasma, coração e rim, não houve diferença nos níveis de nitrito entre os diferentes grupos, porém em amostras de LAM foram menores em SHR e SHR+ASE (p<0.05). A expressão das proteínas eNOS e SOD apresentaram-se aumentadas em SHR (p<0.05) sem alteração com o tratamento. Os SHR apresentaram um aumento na espessura da camada média da aorta que foi reduzido (p<0.05) pelo ASE. Este estudo demonstrou que o tratamento crônico com ASE em SHR reduziu a hipertensão, preveniu a disfunção endotelial e o remodelamento vascular. O aumento da defesa antioxidante e redução do dano oxidativo devem contribuir para os efeitos benéficos de ASE. Portanto, sugerimos que o ASE pode ser uma ferramenta importante para o tratamento das alterações cardiovasculares associadas à hipertensão essencial.

Development, validation, and utilization of a competitive enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of antibodies against Brucella species in marine mammals

A competitive enzyme-linked immunosorbent assay (cELISA) was developed by using a whole-cell antigen from a marine Brucella sp. isolated from a harbor seal (Phoca vitulina). The assay was designed to screen sera from multiple marine mammal species for the presence of antibodies against marine-origin Brucella. Based on comparisons with culture-confirmed cases, specificity and sensitivity for cetacean samples tested were 73% and 100%, respectively. For pinniped samples, specificity and sensitivity values were 77% and 67%, respectively. Hawaiian monk seal (Monachus schauinslandi; n = 28) and bottlenose dolphin (Tursiops truncatus; n = 48) serum samples were tested, and the results were compared with several other assays designed to detect Brucella abortus antibodies. The comparison testing revealed the marine-origin cELISA to be more sensitive than the B. abortus tests by the detection of additional positive serum samples. The newly developed cELISA is an effective serologic method for detection of the presence of antibodies against marine-origin Brucella sp. in marine mammals.

The myogenic automatism of the systemic heart of Octopus vulgaris (Cephalopoda: Coleoidea): evidence for localized stretch sensitivity and pacing activity

The localization of the stretch sensitivity and myogenic automatism in the systemic heart of Octopus vulgaris has been studied on an isolated preparation in which the ventricle was zoned by ligatures. Each region has been submitted to two different levels of internal hydrostatic pressure (1 and 2 kPa). Only the two atrio-ventricular regions were able to contract regularly when submitted to internal pressure, with a frequency dependent from the pressure value, while the ventricle-aortic region was insensitive to the stretching by internal pressure. This result supports the hypothesis that the automatism in this heart is localized. Electrocardiogram recordings from different areas of an isolated and perfused preparation of the systemic heart ventricle are also reported, which suggest that the electrical activity of the ventricle originates in two narrow areas near the atrio-ventricular valves.

Determination of ubiquinone and tocopherol in heart, liver and muscle tissues of fresh water fish, Rohu (Labeo rohita, Hamilton)

The liver, heart and muscle tissues of Rohu, (Labeo rohita, Hamilton) were examined for their ubiquinone (UQ) and tocopherol contents. These three tissues contained respectively 11.60, 3.94 and 0.19 mg of ubiquinone and 10.16, 5.32 and 3.58 mg of tocopherol per 100 g. The 4% (V/V) of diethyl ether (EE) in light petroleum ether (PE) fractions of all three tissues on paper chromatographic separation gave spots having the same Rf value as standard ubiquinone-50 (UQ 10). Both the 4% and 6% (V/V) diethyl ether in light petroleum ether fraction of liver, heart and muscle tissues gave a single spot with the same Rf value as α – tocopherol.