Editorial: Cellulose dissolution and regeneration: systems and interactions

The interest in cellulose dissolution and regeneration is old but this topic has recently attracted strongly renewed attention. This is reflected in both applications- earlier and novel- and scientific controversies. This special issue attempts to connect a renewed fundamental understanding of molecular aspects with practical systems for dissolution and regeneration.

Unique and unifying themes in the mechanisms regulating the expression of the arabidopsis thaliana PR-1 and Solanum tuberosum PR-10a inducible defense genes

Arabidopsis is a model plant used to study disease resistance; Solanum tuberosum or potato is a crop species. Both plants possess inducible defense mechanisms that are deployed upon recognition of pathogen invasion. Transcriptional reprogramming is crucial to the activation of defense responses. The Pathogenesis-Related (PR) genes are activated in these defense programs. Expression of Arabidopsis PR-l and potato PR-10a serve as markers for the deployment of defense responses in these plants. PR-l expression indicates induction of systemic acquired resistance (SAR). Activation of SAR requires accumulation of salicylic acid (SA), in addition to the interaction of the non-expressor of pathogenesis-related genes I (NPRI), with the TGA transcription factors. The PR-10a is activated in response to pathogen invasion, wounding and elicitor treatment. PR-10a induction requires recruitment of the Whirly I (Whyl) activator to the promoter. This locus is also negatively regulated by the silencer element binding factor (SEBF). We established that both the PR-l and PR-10a are occupied by repressors under non-inducing conditions. TGA2 was found to be a constitutive resident and repressor of PR-l, which mediates repression by forming an oligomeric complex on the promoter. The DNA-binding activity of this oligomer required the TGA2 N-terminus (NT). Under resting conditions we determined that the PR-10a is bound by a repressosome containing SEBF and curiously the activator Pto interacting protein 4 (Pti4). In the context of this repressosome, SEBF is responsible for PR-10a binding, yet rWe also showed that PR-l and PR-10a are activated by different means. In PR-l activation the NPRI NT domain alleviates TGA2-mediated repression by interacting with the TGA2 NT. TGA2 remains at the PR-l but adopts a dimeric conformation and forms an enhanceosome with NPRl. In contrast, the PR-10a is activated by evicting the repressosome and recruiting Why! to the promoter. These results advance our understanding of the mechanisms regulating PR-l and PR-10a expression under resting and inducing conditions. This study also revealed that the means of regulation for related genes can differ greatly between model and crop s

The structure of arabidopsis NPR1 : its function as a salicylic acid receptor and a metal-binding protein

The Arabidopsis NPRI protein regulates systemic acquired resistance dependent on salicylic acid. Analyses by plant two-hybrid analysis in vivo and pull-down assays in vitro showed that the BTB/POZ domain of NPRI at the N-terminus serves as an autoinhibitory domain to negate the function of the transactivation domain at the C-terminus through direct binding of these two domains. I t was also shown that the binding of the BTB/POZ domain to the C-terminus of NPRI was abolished by SA treatment, suggesting that SA could interfere directly with this binding. By gel filtration, it was demonstrated that SA affects the conformation of full-length NPRl , confirming the role of NPRI as an SA receptor. Gel filtration analysis also indicated that NPRI could be converted from an oligomer to a dimer with SA treatment. Furthermore, one N-terminal deletion ~513 has been shown to act as a metal-binding protein and its two Cys-521 and Cys-529 are important for binding to Ni 2 + by pull-down assays.

Immunosenescence, Aging, and Systemic Lupus Erythematous

Senescence is a normal biological process that occurs in all organisms and involves a decline in cell functions. This process is caused by molecular regulatory machinery alterations, and it is closely related to telomere erosion in chromosomes. In the context of the immune system, this phenomenon is known as immunosenescence and refers to the immune function deregulation. Therefore, functions of several cells involved in the innate and adaptive immune responses are severely compromised with age progression (e.g., changes in lymphocyte subsets, decreased proliferative responses, chronic inflammatory states, etc.). These alterations make elderly individuals prone to not only infectious diseases but also to malignancy and autoimmunity. This review will explore the molecular aspects of processes related to cell aging, their importance in the context of the immune system, and their participation in elderly SLE patients

Convergencia de vías de señalización en un modelo de apoptosis

La sepsis es un evento inflamatorio generalizado del organismo inducido por un daño causado generalmente por un agente infeccioso. El patógeno más frecuentemente asociado con esta entidad es el Staphylococcus aureus, responsable de la inducción de apoptosis en células endoteliales debida a la producción de ceramida. Se ha descrito el efecto protector de la proteína C activada (PCA) en sepsis y su relación con la disminución de la apoptosis de las células endoteliales. En este trabajo se analizó la activación de las quinasas AKT, ASK1, SAPK/JNK y p38 en un modelo de apoptosis endotelial usando las técnicas de Western Blotting y ELISA. Las células endoteliales (EA.hy926), se trataron con C2-ceramida (130μM) en presencia de inhibidores químicos de cada una de estas quinasas y PCA. La supervivencia de las células en presencia de inhibidores químicos y PCA fue evaluada por medio de ensayos de activación de las caspasas 3, 7 y 9, que verificaban la muerte celular por apoptosis. Los resultados evidencian que la ceramida reduce la activación de AKT y aumenta la activación de las quinasas ASK, SAPK/JNK y p38, en tanto que PCA ejerce el efecto contrario. Adicionalmente se encontró que la tiorredoxina incrementa la activación/fosforilación de AKT, mientras que la quinasa p38 induce la defosforilación de AKT.

Recommending flavanols and procyanidins for cardiovascular health: current knowledge and future needs

Data on the potential health benefits of dietary flavanols and procyanidins, especially in the context of cardiovascular health, are considerable and continue to accumulate. Significant progress has been made in flavanol analytics and the creation of phytonutrient-content food databases, and novel data emanated from epidemiological investigations as well as dietary intervention studies. However, a comprehensive understanding of the pharmacological properties of flavanols and procyanidins, including their precise mechanisms of action in vivo, and a conclusive, consensus-based accreditation of a causal relationship between intake and health benefits in the context of primary and secondary cardiovascular disease prevention is still outstanding. Thus, the objective of this review is to identify and discuss key questions and gaps that will need to be addressed in order to conclusively demonstrate whether or not dietary flavanols and procyanidins have a role in preventing, delaying the onset of, or treating cardiovascular diseases, and thus improving human life expectancy and quality of life.

Aspectos fenotípicos e moleculares de isolados de Acinetobacter baumannii relacionados à infecção nosocomial

Acinetobacter baumannii, com sua capacidade de acumular resistência aos antibióticos e o seu potencial de formar biofilme, é uma das principais ameaças para infecções em ambiente hospitalar, chegando a se constituir problema de saúde pública. A resistência aos carbapenêmicos geralmente ocorre devido à expressão de oxacilinases e metalo-β- lactamases e a formação de biofilme pode estar relacionada à presença dos genes bap e blaPER-1. Focando estas características, foram analisados 67 isolados de A. baumannii relacionados à infecção nosocomial provenientes de hospital da rede pública de saúde em Pernambuco. Foram obtidas informações através da amplificação e sequenciamento dos genes 16S rDNA, dos genes codificadores de oxacilinases e de metalo-β-lactamases e de genes relacionados à produção de biofilme As sequências do 16S rDNA confirmaram a identificação de 66 dos isolados; o outro isolado apresentou limitação em sua identificação. O gene blaOXA-143-like foi encontrado em 34 isolados (50,7%), blaOXA-23-like em 12 isolados (17,9%), blaOXA-24-like em 10 isolados (14,9%) e o gene, blaOXA-51-like, intrínseco, foi encontrado em 66 isolados (98,5%) e apresentou polimorfismo, indicando-o como potencial marcador para tipagem molecular. Os genes blaOXA-58-like, vim, spm, imp e blaPER-1 não foram encontrados. O gene bap foi encontrado em 58 isolados (86,5%), destes, 18 isolados (31%) apresentaram um produto de amplificação maior que o esperado. A análise das sequências mostrou que nestes isolados havia uma inserção do gene dacD, relacionado a proteína ligadora de penicilina (PBP), o qual pode ter inativado o gene bap e causado diminuição na produção de biofilme observada no teste fenotípico. O teste fenotípico para avaliar a formação de biofilme apresentou aderência positiva e moderada em 37 isolados (55,2%). Estes achados apontam a necessidade de um monitoramento acurado do A. baumannii para orientar o tratamento e controle no ambiente hospitalar.

Insights into the Specificity of Thioredoxin Reductase-Thioredoxin Interactions. A Structural and Functional Investigation of the Yeast Thioredoxin System

The enzymatic activity of thioredoxin reductase enzymes is endowed by at least two redox centers: a flavin and a dithiol/disulfide CXXC motif. The interaction between thioredoxin reductase and thioredoxin is generally species-specific, but the molecular aspects related to this phenomenon remain elusive. Here, we investigated the yeast cytosolic thioredoxin system, which is composed of NADPH, thioredoxin reductase (ScTrxR1), and thioredoxin 1 (ScTrx1) or thioredoxin 2 (ScTrx2). We showed that ScTrxR1 was able to efficiently reduce yeast thioredoxins (mitochondrial and cytosolic) but failed to reduce the human and Escherichia coli thioredoxin counterparts. To gain insights into this specificity, the crystallographic structure of oxidized ScTrxR1 was solved at 2.4 angstrom resolution. The protein topology of the redox centers indicated the necessity of a large structural rearrangement for FAD and thioredoxin reduction using NADPH. Therefore, we modeled a large structural rotation between the two ScTrxR1 domains (based on the previously described crystal structure, PDB code 1F6M). Employing diverse approaches including enzymatic assays, site-directed mutagenesis, amino acid sequence alignment, and structure comparisons, insights were obtained about the features involved in the species-specificity phenomenon, such as complementary electronic parameters between the surfaces of ScTrxR1 and yeast thioredoxin enzymes and loops and residues (such as Ser(72) in ScTrx2). Finally, structural comparisons and amino acid alignments led us to propose a new classification that includes a larger number of enzymes with thioredoxin reductase activity, neglected in the low/high molecular weight classification.

Size effects on silver nanoparticles` properties

In this work a systematic study of the dependence of the structural, electronic, and vibrational properties on nanoparticle size is performed. Based on our total energy calculations we identified three characteristic regimes associated with the nanoparticle`s dimensions: (i) below 1.5 nm (100 atoms) where remarkable molecular aspects are observed; (ii) between 1.5 and 2.0 nm (100 and 300 atoms) where the molecular behavior is influenced by the inner core crystal properties; and (iii) above 2.0 nm (more than 300 atoms) where the crystal properties are preponderant. In all considered regimes the nanoparticle`s surface modulates its properties. This modulation decreases with the increasing of the nanoparticle`s size.

Insights into the Specificity of Thioredoxin Reductase-Thioredoxin Interactions. A Structural and Functional Investigation of the Yeast Thioredoxin System

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

Enriquecimento ambiental reduz as alterações astrocitárias e a progressão da doença prion em modelo murino: ensaios morfométricos, estereológicos e comportamentais

Já está bem estabelecido que um estilo de vida sedentário é fator de risco para uma série de doenças crônicas, dentre elas a doença de Alzheimer. A neuropatologia da doença de Alzheimer é caracterizada por depósitos amilóides, perda neuronal, gliose reativa e vacuolização da neurópila. A doença príon tem sido amplamente utilizada como modelo experimental para estudar aspectos celulares e moleculares da neurodegeneração crônica em muito semelhante àquela descrita na doença de Alzheimer. O ambiente empobrecido das gaiolas padrão de laboratório tem sido usado para mimetizar um estilo de vida sedentário enquanto que o ambiente enriquecido tem sido empregado para mimetizar um estilo de vida ativo. Para testar a hipótese de que o ambiente enriquecido pode contribuir para desacelerar o curso temporal da neurodegeneração crônica associada à doença príon em modelo murino induzimos a doença príon em vinte camundongos fêmeas da variedade suíça albina que tinham sido alojadas aos seis meses de idade em ambiente enriquecido (EE) ou em ambiente padrão (SE) durante cinco meses. Após esse peródo foram realizadas cirurgias para injeção estereotáxica intracerebral bilateral de homogendao de cérebro de camundongo normal (NBH, n=10) ou de camundongo com sinais clínicos de doença príon terminal (ME7, n=10). Os animais foram devolvidos as suas gaiolas e condições de alojamento originais formando os seguintes grupos experimentais: NBH SE=5, NBH EE=5, ME7 SE=5, ME7 EE=5. Após três semanas foi iniciado teste semanal empregando o burrowing, uma tarefa sensível ao dano hipocampal e 18 semanas após as inoculações realizou-se os testes de memória de reconhecimento de objetos. Encerrados os testes sacrificou-se os animais realizando-se o processamento histológico do tecido nervoso visando a imunomarcação astrocítica das áreas de interesse. A redução progressiva da atividade de burrowing teve início na décima terceira semana pós injeção no grupo ME7 SE e somente na décima quinta semana no grupo ME7 EE. A habilidade de reconhecer o objeto deslocado no teste de memória espacial foi comprometida no grupo ME7 SE, mas se manteve normal nos demais grupos experimentais. O teste de discriminação entre o objeto novo e o familiar não revelou alterações. As análises quantitativas sem viés dos astrócitos imunomarcados para proteína fibrilar ácida (GFAP) foram realizadas no stratum radiatum de CA3 e na camada polimórfica do giro denteado dorsal. As estimativas estereológicas do número total de astrócitos e do volume do corpo celular revelaram que em CA3 somente ocorre hipertrofia dos corpos celulares em animais dos grupos ME7 SE e ME7 EE em relação aos respectivos controles, sendo o volume médio dos corpos celulares do grupo ME7 EE menor que aquele do grupo ME7 SE. Na camada polimórfica houve significativo aumento do número de astrócitos no grupo ME7 SE em relação ao NBH SE e do grupo NBH EE em relação ao NBH SE. O volume do corpo celular também foi significativamente maior nos grupos ME7 em relação aos respectivos controles dos grupos NBH. As análises morfométricas tridimensionais revelaram importante aumento de volume e área de superfície dos segmentos das árvores astrocíticas nos grupos doentes em comparação aos controles. O enriquecimento ambiental reduziu o aumento de volume dos ramos observado no grupo ME7 e aumentou o número de intersecções dos ramos distais no grupo NBH EE em relação ao NBH SE e nos ramos proximais no grupo ME7 EE em relação ao ME7 SE. O emprego da análise de cluster e discriminante permitiu a identificação dos parâmetros morfométricos que mais contribuíram para a distinção entre os grupos. Para testar a hipótese de existirem subfamílias de astrócitos morfologicamente distintos dentro de cada grupo experimental, foi realizada análise de conglomerados que resultou na formação de duas famílias distintas no grupo NBH SE, três famílias nos grupos NBH EE e ME7 EE e quatro famílias no grupo ME7 SE. As bases celulares e moleculares que conduzem a formação de novas famílias de astrócitos e a neuroproteção associada ao ambiente enriquecido que diminui a velocidade de progressão da doença permanecem por serem investigadas.

Luteinizing Hormone Receptor (LHR): basic concepts in cattle and other mammals. a review

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

O conceito de organismo em uma abordagem hierárquica e sistêmica da biologia

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Aspectos estruturais e moleculares do músculo cardíaco durante a transição entre a disfunção e a insuficiência cardiaca

Pós-graduação em Biologia Geral e Aplicada - IBB