Interações moleculares no mecanismo de ação da galectina-4 humana

A galectina-4 humana (HGal-4), pertencente à família das galectinas, possui dois domínios de reconhecimento de carboidratos (CRDs) com alta afinidade para β-galactosídeos e se encontra amplamente distribuída em células normais e neoplásicas de diferentes organismos. Suas funções snglobam uma grande variedade de eventos celulares, tais como processos inflamatórios, neoplásicos, progressão tumoral e metástase. Entretanto, muitas perguntas sobre suas interações com diferentes carboidratos, a especificidade destas interações e o papel específico das galectinas permanecem ainda sem resposta. No presente trabalho, propomos a investigação das interações galectina-glicano da galectina-4 humana e de seus domínios CRDs independentes (CRD-I e CRD-II) através de um conjunto de métodos biofísicos. Através do método de dicroísmo circular (CD), usando várias regiões espectrais, e fluorescência fomos capazes de entender mudanças ocorrentes na estrutura secundária e terciária das protéinas quando da interação com lactose/sacarose. Estes dados, juntamente com testes de hemaglutinação, mostraram que a glectina-4 e os CRDs respondem de forma distinta à ligação com açúcar. Por diferentes técnicas (fluorescência, ITC e MST) determinamos as constantes de dissociação para os domínios CRDs (Kd ~0,5 mM) e para HGal-4 e, de forma qualitativa, os valores obtidos indicaram possíveis estados oligoméricos dessas proteínas. A investigação da interação proteína-membrana da HGal-4 foi feita, primeiramente, com miméticos de membranas e monitorada pela técnica de RPE em crescente complexidade de composição de tais miméticos, indo desde composições mais simples, passando por lipid rafts na presença de diferentes glicolipídeos (GM1, LPS) e chegando-se à interação com células tumorais (U87MG, T98G e HT-29). Tais experimentos mostraram que galectina-4 reconhece e se liga naqueles modelos onde existem glicanos complexos na superfície. Investigamos também a participação de HGal-4 endógena e exógena no tratamento quimioterápico de células tumorais e verificamos um papel importante de HGal-4 para células HT-29. Finalizando esta tese, apresentamos o trabalho realizado em um ano de estágio na University of Oxford, durante o qual, investigamos a estrutura da região C-terminal de um receptor da família GPCR, qual seja o receptor de neurotensina NTS1. Aqui, mais uma vez, foi empregada a técnica de RPE que aliada à produção/marcação de mutantes do receptor, permitiu determinar que a hélice H8 se estabiliza quando em proteolipossomos.

Componentes genéticos que afetam a via de direcionamento de proteínas organelares em Arabidopsis thaliana

Nos eucariotos, a evolução dos sistemas de transporte molecular foi essencial pois seu alto grau de compartimentalização requer mecanismos com maior especificidade para a localização de proteínas. Com o estabelecimento das mitocôndrias e plastídeos como organelas da célula eucariota, grande parte dos genes específicos para sua atividade e manutenção foram transferidos ao núcleo. Após a transferência gênica, a maioria das proteínas passaram a ser codificadas pelo núcleo, sintetizadas no citosol e direcionadas às organelas por uma maquinaria complexa que envolve receptores nas membranas das organelas, sequências de direcionamento nas proteínas e proteínas citossólicas que auxiliam o transporte. A importação depende em grande parte de uma sequência na região N-terminal das proteínas que contém sinais reconhecidos pelas membranas organelares. No entanto, muito ainda não é compreendido sobre o transporte de proteínas organelares e fatores ainda desconhecidos podem influenciar o direcionamento sub-celular. O objetivo deste trabalho foi a caracterização da General Regulatory Factor 9 (GRF9), uma proteína da família 14-3-3 de Arabidopsis thaliana potencialmente envolvida no direcionamento de proteínas organelares, e a geração de um genótipo para ser utilizado na obtenção de uma população mutante para genes que afetam o direcionamento da proteína Tiamina Monofosfato Sintetase (TH-1). Após experimentos in vivo e in planta, foi observado que GRF9 interage com as proteínas duplo-direcionadas Mercaptopyruvate Sulfurtransferase1 (MST1) e a Thiazole Biosynthetic Enzyme (THI1), e com a proteína direcionada aos cloroplastos TH-1. Experimentos de deleção e interação in vivo mostraram que a região Box1 de GRF9 é essencial para a interação com THI1 e MST1. Com a finalidade de dar continuidade a caracterização da GRF9 e para realização de testes com relação a sua função no direcionamento de proteínas organelares foi gerada uma linhagem homozigota que superexpressa GRF9. Plantas expressando o transgene TH-1 fusionado a Green Fluorescent Protein (GFP) em genótipo deficiente na TH-1 (CS3469/TH-1-GFP) foram obtidas para a geração de população mutante que possibilitará a descoberta de componentes genéticos ainda desconhecidos e responsáveis pelo direcionamento de proteínas aos cloroplastos.

Fisiologia e formação de partículas lipídicas durante o crescimento da levedura Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682.

A levedura Yarrowia lipolytica tem sido muito investigada, especialmente por ser um microrganismo oleaginoso, ou seja, capaz de acumular grandes quantidades de lipídios, o que ocorre majoritariamente em organelas denominadas partículas lipídicas. Estes lipídios apresentam várias potenciais aplicações biotecnológicas, como por exemplo na produção de óleo microbiano (single cell oil) e na produção de biodiesel. Durante este projeto de mestrado, objetivou-se estudar a fisiologia de duas linhagens da levedura Y. lipolytica, sendo uma tradicionalmente estudada pela comunidade científica internacional (linhagem w29) e outra isolada da Baía da Guanabara, no Rio de Janeiro (linhagem IMUFRJ 50682). Foram realizados cultivos em frascos agitados tipo Erlenmeyer com defletores tampados com algodão (volume total 500 mL, volume de meio 100 mL, 28 oC e 200 rotações por minuto), durante os quais foi possível: 1) escolher um meio de cultivo de composição totalmente definida, com tiamina como único fator de crescimento, adequado a estudos de fisiologia quantitativa com esta levedura; 2) verificar que Y. lipolytica não é capaz de crescer com sacarose ou xilose como única fonte de carbono; 3) verificar que Y. lipolytica cresce com velocidade específica de crescimento máxima (Máx) de 0,49 h-1 num meio complexo contendo glicose, extrato de levedura e peptona (meio YPD), 0,31 h-1 em meio definido com glicose como única fonte de carbono e 0,35 h-1 no mesmo meio, mas com glicerol como única fonte de carbono, sem excreção de metabólitos para o meio de cultivo; 4) verificar que ocorreu limitação por oxigênio nos cultivos em frasco agitado, sendo este o motivo pelo qual as células deixaram de crescer exponencialmente; 5) verificar que o uso de ureia, em vez de sulfato de amônio, como fonte de nitrogênio, contribui para uma variação menor do pH durante os cultivos, sem prejuízo ao crescimento da levedura; 6) observar que, ao se restringir a oferta de nitrogênio à levedura (aumento da relação C/N inicial no meio de 12,6 para 126), as células têm sua morfologia alterada e apresentam maior quantidade de partículas lipídicas; 7) determinar uma composição elementar para a biomassa de Y. lipolytica (CH1,98O0,58N0,13), em que os átomos de carbono encontram-se em média mais reduzidos do que na biomassa de leveduras como Saccharomyces cerevisiae e Dekkera bruxellensis. Foram também realizados cultivos em biorreator em batelada (1 L de volume útil, 28 oC, aerobiose plena e pH controlado em 5,0), durante os quais foi possível: a) estabelecer um protocolo de cultivo para Y. lipolytica em biorreator (que envolvem agitação mecânica, aeração e uso de anti-espumante, entre outras diferenças em relação aos cultivos em frasco); b) confirmar os valores dos principais parâmetros fisiológicos apresentados por esta levedura, anteriormente obtidos a partir de cultivos em frasco; c) confirmar que o fator de conversão de substrato a células (Yx/s) é maior para cultivos realizados com glicerol como fonte única de carbono (0,53 g/g para a linhagem IMUFRJ 50682), do que com glicose (0,48 g/g para a mesma linhagem). Finalmente, cultivos realizados em quimiostato com glicerol como fonte de carbono e energia, limitados por amônio (fonte de nitrogênio, relação C/N 126), às vazões específicas de 0,25 h-1 e 0,15 h-1, permitiram observar que o número de partículas lipídicas por célula de Y. lipolytica permaneceu em torno de 2 em ambas as situações e houve uma diminuição no teor de nitrogênio nas células quando a velocidade específica de crescimento diminuiu de 0,25 para 0,15 h-1.

Estudo da cinética de crescimento de células de inseto Sf21 e infecção por baculovírus Anticarsia gemmatalis (AgMNPV) para a produção de bioinseticida.

O interesse em estudar o cultivo das células de inseto está relacionado entre outros usos a sua utilização na produção de biopesticidas. Há muitos anos os pesticidas químicos vêm contribuindo no controle de pragas na agricultura. Entretanto, o uso desses compostos prolongadamente tem resultado na seleção de insetos resistentes e em poluição ambiental. Diante disso, torna-se necessário o desenvolvimento e aprimoramento dos bioinseticidas. No Brasil, o baculovírus Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) foi o principal agente de controle biológico da praga da soja Anticarsia gemmatalis. Assim, estudos que viabilizem a produção desses vírus in vitro possibilitariam uma produção mais controlada e de melhor qualidade desses biopesticidas. Neste trabalho, investigou-se a suscetibilidade à infecção por AgMNPV de diferentes linhagens celulares de Sf21 e o crescimento dessas células em diferentes sistemas: cultivos em schotts, em spinner e em biorreator, variando-se a idade do inóculo (IA) e a concentração celular inicial (X0). Constatou-se variação no perfil de infecção das linhagens, sendo as linhagens mais adequadas para a produção de bioinseticida as linhagens de Sf21 denominadas EMBRAPA, UFRN e GibcoG, uma vez que estas apresentaram mais do que 40 % das células com poliedros em cultivos em suspensão, enquanto a linhagem denominada GibcoSF teve menos de 2 % das células infectadas com poliedros. Ao se estudar o efeito do número de subcultivos na morfologia e crescimento celular, foi averiguado um aumento no diâmetro de 10 % e no volume de 26 % das células UFRN em relação às células GibcoSF. Além disso, o crescimento das células UFRN foi 49% menor do que das células GibcoSF. Quando realizado o Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) para se analisar o efeito da IA e a X0 na taxa de crescimento específica máxima (?max) e na concentração celular máxima (Xvmax) em cultivos em schott com células UFRN, obteve-se um modelo empírico. Quando analisadas as variáveis IA e X0 separadamente, não foram encontradas diferenças significativas para as respostas Xvmax e ?max em relação a X0. Para a IA, entretanto, obteve-se os resultados mais satisfatórios para os inóculos com IA de 72 e 96 horas: Xvmax de 5,97.106 cel/mL e 5,99.106 cel/mL, e ?max de 0,70 dia-1 e 0,63 dia-1, respectivamente. Nos cultivos em spinner com células UFRN, foi observada a formação de grumos, o que levou a Xvmax de 2,00.106 cel/mL. No cultivo em biorreator com células UFRN, foi obtido um Xvmax de 6,21.106 cel/mL, ?max de 0,70 dia-1, Qo2 na fase exponencial de 67,3 ± 3,6 .10-18 molO2/cel/s, rendimento de glicose em célula igual a 1,0.109 cel/g de glicose e um rendimento de glutamina em células de 3,0.109 cel/mL. Comprovou-se, portanto, a existência de alterações na infecção entre diferentes linhagens de Sf21; a importância do estado fisiológico da célula nos subcultivos, a ocorrência de mudanças no crescimento celular de acordo com os sistemas de cultivo e o efeito do número de subcultivos na morfologia e crescimento de células Sf21.

Papel de los esfingolípidos en las alteraciones vasculares asociadas al daño pulmonar agudo

El síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA) se caracteriza por edema pulmonar y colapso alveolar que conduce a hipoxemia arterial grave. Las causas más frecuentes de SDRA son la sepsis y los traumatismos. Aunque las estrategias protectoras de soporte ventilatorio y hemodinámico han permitido mejorar el pronóstico, la mortalidad asociada se mantiene intolerablemente elevada por lo que el descubrimiento de nuevos tratamientos efectivos tendría un gran impacto en la supervivencia de los pacientes. Además, la existencia de disfunción vascular pulmonar es un factor independiente asociado a un peor pronóstico en estos pacientes. Los esfingolípidos son componentes estructurales de las membranas, que regulan la dinámica de éstas y forman parte de los microdominios de membrana denominados balsas lipídicas de membrana (“lipid rafts”). Los esfingolípidos actúan también como segundos mensajeros intracelulares implicados en la regulación de procesos celulares clave como la diferenciación, el crecimiento, la apoptosis o la inmunidad innata y adquirida. Estudios previos sugieren que la ceramida producida por la esfingomielinasa (SMasa) neutra (nSMasa) está implicada en la regulación del tono vascular pulmonar. Además, la esfingomielinasa ácida (aSMasa) se encuentra elevada en pacientes en estado crítico. Las evidencias acumuladas durante los últimos años sugieren que los esfingolípidos podrían desempeñar un papel en el SDRA. La imipramina o su análogo desipramina y el D609 son compuestos no relacionados químicamente que tienen en común su capacidad de inhibir la esfingomielinasa ácida...

Removal of endocrine disrupting compounds from wastewater: a comparison between a conventional activated sludge with tertiary treatment and membrane bioreactors

Póster presentado en 19th International Congress of Chemical and Process Engineering, Prague, Czech Republic August 28th-September 1st, 2010.

Reduction of haloacetonitriles and haloacetones in natural waters using ceramic nanofiltration membranes

Póster presentado en 19th International Congress of Chemical and Process Engineering, Prague, Czech Republic August 28th-September 1st, 2010.

Modulación del receptor nicotínico por moléculas de relevancia clínica

El receptor nicotínico de acetilcolina (nAChR) es el miembro mejor caracterizado de la superfamilia de canales iónicos activados por ligando (LGICs). Las disfunciones del nAChR se han relacionado con graves alteraciones fisiopatológicas del sistema nervioso, así como con alteraciones inflamatorias e inmunológicas y con el desarrollo de ciertos tipos de cáncer. Por ello, el conocimiento de las moléculas que modulan la función de este receptor, el estudio de sus mecanismos de acción y la dilucidación de sus lugares de unión son de gran interés científico, ya que son pasos fundamentales para avanzar en el desarrollo de nuevas moléculas de aplicación terapéutica, dirigidas al tratamiento de las patologías mencionadas. Esta revisión pretende describir los principales mecanismos de modulación del nAChR y exponer los efectos que diversas moléculas de interés clínico ejercen sobre el nAChR, algunas inhibiendo su actividad y otras potenciándola.

Lidocaine effects on acetylcholine-elicited currents from mouse superior cervical ganglion neurons

Lidocaine is a commonly used local anaesthetic that, besides blocking voltage-dependent Na+ channels, has multiple inhibitory effects on muscle-type nicotinic acetylcholine (ACh) receptors (nAChRs). In the present study, we have investigated the effects of lidocaine on ACh-elicited currents (IAChs) from cultured mouse superior cervical ganglion (SCG) neurons, which mainly express heteromeric α3β4 nAChRs. Neurons were voltage-clamped by using the perforated-patch method and IAChs were elicited by fast application of ACh (100-300 μM), either alone or in presence of lidocaine at different concentrations. IAChs were reversibly blocked by lidocaine in a concentration-dependent way (IC50 = 41 μM; nH close to 1) and the inhibition was, at least partially, voltage-dependent, indicating an open-channel blockade. Besides, lidocaine blocked resting (closed) nAChRs, as evidenced by the increased inhibition caused by a 12 s lidocaine application just before its co-application with the agonist, and also enhanced IAChs desensitisation, at concentrations close to the IC50. These results indicate that lidocaine has diverse inhibitory actions on neuronal heteromeric nAChRs resembling those previously reported for Torpedo (muscle-type) nAChRs ( Alberola-Die et al., 2011). The similarity of lidocaine actions on different subtypes of heteromeric nAChRs differs with the specific effects of other compounds, restricted to particular subtypes of nAChRs.

Characterization of soluble and bound EPS obtained from 2 submerged membrane bioreactors by 3D-EEM and HPSEC

This research study deals with the quantification and characterization of the EPS obtained from two 25 L bench scale membrane bioreactors (MBRs) with micro-(MF-MBR) and ultrafiltration (UF-MBR) submerged membranes. Both reactors were fed with synthetic water and operated for 168 days without sludge extraction, increasing their mixed liquor suspended solid (MLSS) concentration during the experimentation time. The characterization of soluble EPS (EPSs) was achieved by the centrifugation of mixed liquor and bound EPS (EPSb) by extraction using a cationic resin exchange (CER). EPS characterization was carried out by applying the 3-dimensional excitation–emission matrix fluorescence spectroscopy (3D-EEM) and high-performance size exclusion chromatography (HPSEC) with the aim of obtaining structural and functional information thereof. With regard to the 3D-EEM analysis, fluorescence spectra of EPSb and EPSs showed 2 peaks in both MBRs at all the MLSS concentrations studied. The peaks obtained for EPSb were associated to soluble microbial by-product-like (predominantly protein-derived compounds) and to aromatic protein. For EPSs, the peaks were associated with humic and fulvic acids. In both MBRs, the fluorescence intensity (FI) of the peaks increased as MLSS and protein concentrations increased. The FI of the EPSs peaks was much lower than for EPSb. It was verified that the evolution of the FI clearly depends on the concentration of protein and humic acids for EPSb and EPSs, respectively. Chromatographic analysis showed that the intensity of the EPSb peak increased while the concentrations of MLSS did. Additionally, the mean MW calculated was always higher the higher the MLSS concentrations in the reactors. MW was higher for the MF-MBR than for the UF-MBR for the same MLSS concentrations demonstrating that the filtration carried out with a UF membrane lead to retentions of lower MW particles.

Reduction of emerging micropollutants, organic matter, nutrients and salinity from real wastewater by combined MBR–NF/RO treatment

To study the possibility of producing better water quality from municipal wastewater, a membrane bioreactor (MBR) pilot plant with flat sheet (FS) and hollow fiber (HF) membranes coupled with another pilot plant equipped with nanofiltration (NF)/reverse osmosis (RO) membranes were operated to treat municipal wastewater from the wastewater treatment plant (WWTP) Rincón de León, Alicante (Spain). This study was focused on improving the quality of the permeate obtained from the MBR process when complemented by NF or RO stages with respect to salinity, organic matter and nutrients. Furthermore, the removal efficiencies of 10 EMPs were evaluated, comparing the reductions achieved between the wastewater treatment by MBR (adsorption to sludge and biodegradation) and the later treatment using NF or RO (mainly size exclusion). The results showed that the high quality of water was obtained which is appropriate for reuse with salinity removal efficiencies higher than 97%, 96% for total organic carbon (TOC), 91% for nitrates View the MathML sourceNO3- and 99% for total phosphorous (TP). High removal efficiencies were obtained for the majority of the analyzed EMP compounds.

Evaluación del trabajo colaborativo en Iniciación a la Investigación en Biología

Tras el trabajo previo de diseño de la asignatura Iniciación a la Investigación en Biología, el equipo multidisciplinar de profesores y profesoras de la Red Docente INVES ha desarrollado una metodología propia de trabajo en equipo, no sólo entre el diferente profesorado que la compone, sino también con el profesorado de la asignatura Estadística, con la que se comparten objetivos de aprendizaje comunes. Se ha optimizado el sistema de evaluación del trabajo colaborativo del alumnado, mediante el uso de rubricas y auto-evaluación. Dicho trabajo consiste en el diseño y desarrollo de un proyecto de investigación bibliométrico de temática biológica realizado por los estudiantes, propiciando la adquisición de competencias transversales mediante una dinámica de trabajo en grupo que culmina en la edición de unas Jornadas Científicas. Por otra parte, se han consensuado criterios comunes de evaluación continua, mejorando en la eficiencia de la evaluación, y determinado un incremento de la capacidad de aprendizaje del alumnado a lo largo de los cursos 2010-11 al 2013-14. La oferta formativa se completa mediante la formación de un grupo de Alto Rendimiento Académico con docencia en lengua inglesa. Esto permite al alumnado implementar el objetivo general de compresión de lengua extranjera inglés en lo relativo al ámbito científico.

Uso de tableros de curación de contenidos seleccionados y redes sociales colaborativas en la docencia de excelencia

En internet hay disponibles materiales educativos de calidad, pero encontrarlos es difícil por el enorme volumen de información y su heterogeneidad. Muchos de los contenidos son de dudosa fiabilidad, pues no siempre se conoce su origen. Por otro lado, el 83% de los usuarios de internet entre 18 y 29 años participa en algún tipo de red social, lo que genera un compromiso con la comunidad virtual. Con todos estos datos, parece interesante que los docentes utilicen las TICs para crear una red social de contenidos docentes seleccionados por el profesor; Esto requiere una inversión de tiempo y dinero muy inferior a los necesarios para el desarrollo de materiales específicos equivalentes. La elaboración de un tablero de selección de contenidos constituye una estrategia docente no presencial, que pone a disposición del alumno recursos docentes de excelencia que facilitan su aprendizaje. La herramienta SCLIPED permite formar redes sociales colaborativas de información seleccionada y establecer una comunicación dinámica multidireccional entre los usuarios. También fomenta la participación activa del alumnado en su aprendizaje, permitiéndoles una amplia autonomía temporal y espacial y les habitúa como futuros profesionales, a una gestión eficiente de la información disponible en internet, para transformarla en conocimiento.

Red Scliped: Evaluación del uso de tableros de selección de contenidos online en la docencia de Fisiología Animal I

Durante el curso 2013-2014 se implementó en la asignatura de Fisiología Animal I, del Grado en Biología de la Universidad de Alicante, un entorno personal de aprendizaje (EPA), a partir de la herramienta Scliped. Esta herramienta permitió desarrollar una red social de contenidos seleccionados por el profesorado, como estrategia docente para poner a disposición del alumnado recursos de excelencia que faciliten su aprendizaje. La inversión de tiempo y dinero requerida fue sensiblemente inferior a la necesaria para el desarrollo de materiales específicos equivalentes. El alumnado tuvo a su disposición un tablero de 130 contenidos seleccionados, distribuidos en 34 colecciones. Al finalizar el curso escolar 2013-2014, el EPA había recibido un total de 60.794 visitas. La evaluación del uso y conformidad del alumnado con esta herramienta mostró que, si bien opinaban que su uso era innovador, no podría sustituir la labor del profesorado. El porcentaje de adhesión a la herramienta fue bajo, tan sólo el 16% del alumnado encuestado, sin embargo, este grupo declaró que el uso de Scliped era sencillo y atractivo, que los contenidos eran pertinentes y estaban bien organizados, y que les habían facilitado el estudio y la comprensión de la materia.

Avances en el trabajo colaborativo en Iniciación a la Investigación en Biología

Un equipo multidisciplinar de profesores y profesoras que componen la Red Docente INVES e imparten docencia en la asignatura Iniciación a la Investigación en Biología, ha desarrollado una metodología propia de trabajo en equipo, en coordinación con el profesorado de la asignatura Estadística, con la que se comparten objetivos de aprendizaje comunes. El sistema de evaluación del trabajo colaborativo del alumnado se ha optimizado mediante el uso de rúbricas y auto-evaluación. Se ha propiciado la adquisición de competencias transversales mediante una dinámica de trabajo en grupo. El diseño y desarrollo de un proyecto de investigación bibliométrico, de temática biológica, es realizado por los y las estudiantes, y culmina con la edición de unas Jornadas Científicas. Con el fin de mejorar la eficiencia de la evaluación, se han consensuado criterios comunes de evaluación continua entre el profesorado. Ello ha determinado un incremento de la capacidad de aprendizaje del alumnado a lo largo de los cursos 2010-11 al 2013-14. La lectura y compresión de textos científicos en inglés junto a la formación de un grupo de Alto Rendimiento Académico con docencia en lengua inglesa completa la oferta formativa, permitiendo al alumnado implementar el objetivo general de compresión de lengua extranjera inglés en lo relativo al ámbito científico.