Studies for the purification of isopropyl alcohol.

"Contract no.14-17-0007-888"--pt. 1, "Contract no.14-17-0007-976"--pt.2

Accumulation and toxicity of monophenyl arsenicals in rat endothelial cells

Clark 1 (diphenylarsine chloride) and Clark 2 ( diphenylarsine cyanide) were used as chemical weapon agents (CWA), and the soil contamination by these CWA and their degraded products, diphenyl and phenyl arsenicals, has been one of the most serious environmental issues. In a series of comparisons in toxicity between trivalent and pentavalent arsenicals we investigated differences in the accumulation and toxicity of phenylarsine oxide (PAO(3+)) and phenylarsonic acid (PAA(5+)) in rat heart microvascular endothelial cells. Both the cellular association and toxicity of PAO(3+) were much higher than those of PAA(5+), and LC50 values of PAO(3+) and PAA(5+) were calculated to be 0.295 muM and 1.93 mM, respectively. Buthionine sulfoximine, a glutathione depleter, enhanced the cytotoxicity of both PAO(3+) and PAA(5+). N-Acetyl-L-cysteine (NAC) reduced the cytotoxicity and induction of heme oxygenase-1 (HO-1) mRNA in PAO(3+)-exposed cells, while NAC affected neither the cytotoxicity nor the HO-1 mRNA level in PAA(5+)-exposed cells. The effect of NAC may be due to a strong affinity of PAO(3+) to thiol groups because both NAC and GSH inhibited the cellular accumulation of PAO(3+), but PAA(3+) increased tyrosine phosphorylation levels of cellular proteins. These results indicate that the inhibition of protein phosphatases as well as the high affinity to cellular components may confer PAO(3+) the high toxicity.

Involvement of novel autophosphorylation sites in ATM activation

ATM kinase plays a central role in signaling DNA double-strand breaks to cell cycle checkpoints and to the DNA repair machinery. Although the exact mechanism of ATM activation remains unknown, efficient activation requires the Mre11 complex, autophosphorylation on S1981 and the involvement of protein phosphatases and acetylases. We report here the identification of several additional phosphorylation sites on ATM in response to DNA damage, including autophosphorylation on pS367 and pS1893. ATM autophosphorylates all these sites in vitro in response to DNA damage. Antibodies against phosphoserine 1893 revealed rapid and persistent phosphorylation at this site after in vivo activation of ATM kinase by ionizing radiation, paralleling that observed for S1981 phosphorylation. Phosphorylation was dependent on functional ATM and on the Mre11 complex. All three autophosphorylation sites are physiologically important parts of the DNA damage response, as phosphorylation site mutants (S367A, S1893A and S1981A) were each defective in ATM signaling in vivo and each failed to correct radiosensitivity, genome instability and cell cycle checkpoint defects in ataxia-telangiectasia cells. We conclude that there are at least three functionally important radiation-induced autophosphorylation events in ATM.

Antioxidants, reactive oxygen and nitrogen species, gene induction and mitochondrial function

Redox-sensitive cell signalling Thiol groups and the regulation of gene expression Redox-sensitive signal transduction pathways Protein kinases Protein phosphatases Lipids and phospholipases Antioxidant (electrophile) response element Intracellular calcium signalling Transcription factors NF-?B AP-1 p53 Cellular responses to oxidative stress Cellular responses to change in redox state Proliferation Cell death Immune cell function Reactive oxygen and nitrogen species – good or bad? Reactive oxygen species and cell death Reactive oxygen species and inflammation Are specific reactive oxygen species and antioxidants involved in modulating cellular responses? Specific effects of dietary antioxidants in cell regulation Carotenoids Vitamin E Flavonoids Inducers of phase II enzymes Disease states affected Oxidants, antioxidants and mitochondria Introduction Mitochondrial generation of reactive oxygen and nitrogen species Mitochondria and apoptosis Mitochondria and antioxidant defences Key role of mitochondrial GSH in the defence against oxidative damage Mitochondrial oxidative damage Direct oxidative damage to the mitochondrial electron transport chain Nitric oxide and damage to mitochondria Effects of nutrients on mitochondria Caloric restriction and antioxidants Lipids Antioxidants Techniques and approaches Mitochondrial techniques cDNA microarray approaches Proteomics approaches Transgenic mice as tools in antioxidant research Gene knockout and over expression Transgenic reporter mice Conclusions Future research needs

Avaliação da atividade antimicrobiana de filmes protéicos a base de anchoita (engraulis anchoita) incorporados com ácidos orgânicos.

Os filmes são produzidos a partir de macromoléculas, que podem ser utilizados como embalagem, como os polissacarídeos, lipídeos e proteínas. As proteínas se destacam dos demais, pois possuem uma estrutura com 20 monômeros diferentes, que confere um amplo potencial de ligações intermoleculares. A incorporação de agentes ativos em filmes é uma alternativa como embalagem, para inibir ou retardar a multiplicação de microrganismos patógenos e deteriorantes em alimentos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade antimicrobiana de filmes à base de isolado protéico de anchoita (Engraulis anchoita) – IPA adicionados de ácidos orgânicos. Para tanto, foi elaborado o IPA, pela solubilização alcalina da proteína e precipitação no ponto isoelétrico a partir de carne mecanicamente separada. O IPA foi avaliado quanto a sua composição proximal, aminoacídica e por DSC. A solução formadora dos filmes foi elaborada a partir de IPA, água, glicerol e hidróxido de sódio. As formulações dos filmes foram elaboradas segundo um planejamento fatorial 23 . Foram avaliadas as propriedades físico-químicas de resistência a tração (RT) e elongação (E); espessura, solubilidade e permeabilidade ao vapor de água (PVA); a diferença de cor (∆E*) e opacidade (Y) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) de filmes à base de IPA. Os filmes com diferentes concentrações de ácido sórbico (AS) ou ácido benzóico (AB) foram desenvolvidos a partir da condição cujo as propriedades físico-químicas foram as melhores, sendo comparados aos filmes controles. Estes, foram avaliados quanto a sua atividade antimicrobiana frente aos microrganismos Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus e Salmonella Enteritidis pelo método de difusão em disco, além das propriedades físico-químicas, MEV e FT-IV. Os filmes com maior atividade antimicrobiana e os filmes controle foram aplicados sobre carne bovina, inoculados com os microrganismos inibidos no método de difusão em disco e armazenados a 5°C. Estes, foram avaliados a cada 2 dias durante 12 dias de armazenamento, pela método de contagem em gotas. O IPA apresentou 88,8% de proteína e 53,3% de aminoácidos polares e temperatura de desnaturação de 62,2°C. A espessura, PVA, ∆E* e Y dos filmes não foram afetados pelas variáveis estudadas no experimento. A menor solubilidade e maior RT dos filmes ocorreram em baixa concentração de IPA, glicerol e tratamento térmico, mas a E aumentou com o acréscimo dessas variáveis. As MEV das superfícies dos filmes foram homogêneas, para aqueles com leve tratamento térmico. O aumento da concentração de AS e AB na faixa de 0,50 a 1,50% resultou na diminuição da RT e aumento da E, solubilidade, ∆E* e Y. Houve mudança da organização molecular e interações intermoleculares entre as moléculas de IPA e AB testados pela avaliação do FT-IV. As MEV revelaram microporos em filmes com 1,50% de AS, o que resultou em filmes com menor homogeneidade. A maior atividade antimicrobiana foi verificada nos filmes com 1,50% de AS e AB frente a E. coli O157:H7, L. monocytogenes e S. Enteritidis. Estes filmes foram aplicados sobre carne bovina inoculada com E. coli O157:H7 e L. monocytogenes. Os filmes de AS frente a E. coli O157:H7 e L. monocytogenes apresentaram uma redução de 5 e 4 log UFC.g-1, respectivamente, em relação ao filme controle. O efeito do AB frente a estas bactérias, apresentou uma redução de 6 e 5 log UFC.g-1, ao final do 12° dia de armazenamento, respectivamente. Os filmes elaborados à base de IPA, adicionados de AS ou AB podem ser eficazes contra os patógenos alimentares testados.

Obtenção de biopeptídeos com atividade antioxidante a partir de proteínas de origem animal

Pele, ossos, espinhas, entre outros, separados durante o processamento de produtos cárneos podem ser uma boa fonte de proteína, especialmente de colágeno. Para obtenção de colágeno nativo a partir de ossos é necessário um tratamento prévio de desproteinização e desmineralização. Portanto, o objetivo deste trabalho foi determinar os melhores parâmetros para a desmineralização de ossos de pescado e frango utilizando soluções de HCl e EDTA um complexante de íons metálicos. O melhor efeito da desmineralização foi obtido com solução de HCl 1,0 mol/L. Após 48 h de extração, 99,4 e 95,4% das substâncias minerais foram solubilizadas para os ossos de pescado e para ossos de frango, respectivamente. Paralelamente, a menor perda de colágeno também foi observada nessas condições. O processo realizado empregando soluções de EDTA foi menos eficaz do que com solução de HCl. Após 48 h de extração com EDTA 0,1 mol/L, 37,5 e 32,4% dos compostos minerais foram removidos dos ossos de pescado e dos ossos de frango, respectivamente. Uma maior eficiência foi alcançada com solução de EDTA 0,5 mol/L. O rendimento do processo foi de cerca de 66,6% a partir dos ossos de pescado e 70,6% a partir os ossos de frango. A desmineralização com EDTA não provocou perda de colágeno.

Studies on the synthesis of novel PP2A inhibitors and a GPCR detergent

Chapter 1 While targeting kinases in oncology research has been explored extensively, targeting protein phosphatases is currently in its infancy. However, a number of pharmaceutical companies are currently looking to expand their research efforts in this area. PP2A has been shown to down-regulate ERK5, a mitogen-activated protein kinase (MAPK) that has been shown to be important in driving the invasive phenotype of prostate cancer. Fostriecin and its related structural analogues PD 113,270 and 113,271 have been shown to inhibit a mitotic entry checkpoint in cell growth through the potent and selective inhibition of protein phosphatases PP1, PP2A, and PP4 (IC50 of 45 μM, 1.5 nM, and 3 nM respectively). Fostriecin is one of the most selective protein phosphatase inhibitors disclosed to date with a 104 fold selectivity for PP2A/PP4 versus PP1. Unfortunately, fostriecin and its analogues are very unstable, and this instability has effectively prevented them from being used as effective therapeutic leads. The microcystins and nodularins on the other hand, exhibit significant inhibitory activity against PP1 and PP2A (IC50 = 26 pM and 1.8 nM respectively), but their high toxicity has prevented any therapeutic application. Truncation of the ADDA chain from these polypeptides completely attenuates PP inhibitory activity. Simpler analogues incorporating the N-acylated ADDA chain and D-Ala retain moderate activity against PP1 and PP2A (IC50 = 1.0 μM and 0.17 μM respectively). The generation of a new series of fostriecin analogues to further expand its structure-activity relationship is envisaged with a view to creating new more stable PP2A inhibitors. It was hoped that by incorporating some of the more stable structural features of ADDA into fostriecin that stability and activity could be reconciled. With that in mind a series of PP2A inhibitors were synthesised and biologically evaluated. Chapter 2 GPCRs are an important area of research and are the targets of a quarter of the drugs on the market (2005). As a result, GPCRs continue to be at the forefront of research in both small and large drug companies. However one of the difficulties in studying this diverse class of membrane proteins is their tendency to denature in aqueous solution. As a result there is a pressing need to develop new detergents to solubilise, stabilise and crystallise GPCRs in their native form for further study. Cholesterol analogues have been shown to be important for stabilising membrane proteins and preventing their thermal inactivation. In addition the β2-adrenergic receptor, a GPCR membrane protein, has been crystallised in the active state with two cholesterol molecules bound between the I, II, III and IV helices of the protein. This appears to represent a distinct cholesterol binding pocket on the membrane protein that is speculated to be conserved across up to 44% of the rhodopsin class of GPCRs. CHOBIMALT is a cholesterol-based detergent that has been shown to exhibit promising GPCR-stabilising properties. When benchmarked against other cholesterol based detergents it was found to be superior to all others tested except for cholesteryl hemisuccinate.1 CHOBIMALT has an aggregation number of roughly 200 and forms 210 ± 30 kDa micelles, which are significantly larger than those of most detergents used for biological systems which is likely due to the packing constraints associated with CHOBMALT’s large polar headgroup.2 As a result, CHOBIMALT is used mostly as an additive to other commercially available detergents in order to decrease micelle size. A branched dimaltoside motif is common in recently synthesised detergents by Chae and co-workers. These detergents have shown promising detergent properties, for example the maltose neopentyl glycol (MNG) detergent synthesised by Chae. This branched dimaltoside detergent was shown to be able to solubilise and stabilise the very labile light harvesting complex I (LHI) from Rhodopsin capsulatus in its active form for 20 days with little loss of protein conformation.3 A cholesterol-based detergent was envisaged that combines the cholesterol framework of CHOBIMALT but replaces its linear tetrasaccharide with a branched dimaltoside. This detergent would then be investigated to assess its ability to solubilise, stabilise and crystallise GPCR proteins. This cholesterol-based detergent (shown below) was eventually synthesised in 9 linear steps from cholesterol.

Desenvolvimento de produtos à base de anchoíta e comportamento do mercado consumidor

Anchoíta (Engraulis anchoita) é uma espécie pelágica encontrada no Sudoeste do Oceano Atlântico. Estima-se que 135000 toneladas/ano desse peixe possam ser exploradas ao longo do litoral sul do Brasil. Entretanto, os recursos pesqueiros do país são ainda inexplorados, o que torna esta matéria prima candidata em potencial para a fabricação de novos produtos a base desse pescado. Com o apoio de programas governamentais sociais, a tendência para o Brasil é para o desenvolvimento de produtos de anchoíta alternativos e que sejam capazes de suprir as necessidades específicas de cada grupo de consumo alvo. Dentro desse cenário, um estudo de novos produtos de pescado frente ao mercado se faz necessário, na tentativa de compreender as variáveis influentes do setor. Para tanto, na presente tese teve objetivou-se desenvolver produtos à base de anchoíta e estudar o comportamento do mercado consumidor frente a esses novos produtos de pescado. Um total de seis artigos foi gerado. O primeiro artigo intitulou-se: “Potencial de inserção de empanados de pescado na merenda escolar mediante determinantes individuais”. Neste objetivou-se detectar os determinantes individuais do consumo de pescado com adolescentes em idade de 12 a 17 anos, visando à inserção de empanados de pescado na merenda escolar. Foi verificado que as variáveis que melhor discriminaram a frequência de consumo foram “gosta de pescado” e “grau de escolaridade dos pais”. Os resultados indicaram um potencial de consumo de empanados de pescado por adolescentes, associado à necessidade de educação alimentar. O segundo artigo “Elaboração de hambúrguer a partir de base proteica de anchoíta (Engraulis anchoita)” no qual se objetivou avaliar o efeito de diferentes combinações de solventes para a obtenção de base proteica de anchoíta visando à elaboração de hambúrguer de pescado. As lavagens com ácido fosfórico e mais dois ciclos de água foram as que apresentaram os melhores valores para a obtenção da base proteica, baseando-se na remoção de nitrogenados e respostas sensoriais. No terceiro artigo “Aceitação de empanados de pescado (Engraulis anchoita) na merenda escolar no extremo sul do Brasil” o objetivo foi avaliar a aceitação de empanados de pescado (Engraulis anchoita) com alunos (n = 830) da rede pública de ensino, em idades entre 5 e 18 anos, de duas cidades do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Os resultados indicaram relação inversa entre a aceitação de empanados de pescado e o aumento da idade das crianças. O quarto artigo estudou “Razões subjacentes ao baixo consumo de pescado pelo consumidor brasileiro.” Neste objetivou-se investigar o comportamento referente ao consumo de pescado de uma população com baixo consumo de pescado (Brasil), aplicando a Teoria do Comportamento Planejado (TCP). Os resultados indicaram que tanto a intenção como a atitude provou serem determinantes significativos na frequência de comer pescado, sendo a atitude inversamente correlacionada com o consumo de pescado. Hábito apareceu como uma importante variável discriminante para o consumo de pescado. O quinto artigo intitula-se “Modelagem de equações estruturais e associação de palavras como ferramentas para melhor compreensão do baixo consumo de pescado”. O objetivo foi desenvolver um modelo e explicar o conjunto das relações entre os construtos do consumo de pescado em uma população com baixo consumo de pescado (Brasil) através da aplicação da TCP e pelo Questionário das Escolhas dos Alimentos. Além disso, a percepção cognitiva de produtos de pescado (Engraulis anchoíta) foi avaliada pela mesma população. Os resultados indicaram um bom ajuste para o modelo proposto e mostraram que os construtos “saúde” e “controle de peso” são bons preditores da intenção. A técnica associação de palavras provou ser um método útil para a análise de percepção de um novo produto de pescado, além de ajudar a explicar os resultados obtidos pelas equações estruturais. O sexto e último artigo “Percepção de saudável em produtos de pescado em uma população com alto consumo de pescado. Uma investigação por eye tracking” em que se objetivou explorar o uso do método eye tracking para estudar a percepção de saudável em diferentes produtos de pescado. Dois pontos importantes podem ser salientados como influentes na percepção de saudável: produtos de pescado processados e alimentos fritos.

Hypervalent organochalcogenanes as inhibitors of protein tyrosine phosphatases

A series of organochalcogenanes was synthesized and evaluated as protein tyrosine phosphatases (PTPs) inhibitors. The results indicate that organochalcogenanes inactivate the PTPs in a time- and concentration-dependent fashion, most likely through covalent modification of the active site sulfur-moiety by the chalcogen atom. Consequently, organochalcogenanes represent a new class of mechanism-based probes to modulate the PTP-mediated cellular processes.

Optimum dietary protein requirement for Amazonian Tambaqui, Colossoma macropomum Cuvier, 1818, fed fish meal free diets

Fish meal free diets were formulated to contain graded protein levels as 25% (diet 1), 30% (diet 2), 35% (diet 3) and 40% (diet 4). The diets were fed to tambaqui juveniles (Colossoma macropomum) (46.4 ± 6.3g) in randomly designed recirculating systems for 60 days, to determine the optimum protein requirement for the fish. The final weight of the fish, weight gain (28.1, 28.5, 32.2, 28.0g) and specific growth rate increased (P>0.05) consistently with increasing dietary protein up to treatment with 35% protein diet and then showed a declining trend. Feed intake followed the same trend resulting in best feed efficiency (62.5%) in fish fed diet with 35% protein. Similarly, the protein intake increased significantly with increasing dietary protein levels and reduced after the fish fed with 35% protein; while protein efficiency ratio (2.28, 1.99, 1.87, 1.74) decreased with increasing dietary protein levels. Carcass ash and protein had linear relationship with dietary protein levels while the lipid showed a decreasing trend. Ammonia content (0.68, 0.73, 0.81, 1.21 mg L-1) of the experimental waters also increased (P<0.05) with increasing protein levels while pH, dissolved oxygen and temperature remained fairly constant without any clear pattern of inclination. Broken-line estimation of the weight gain indicated 30% protein as the optimum requirement for the fish.

AMP-activated protein kinase plays an important evolutionary conserved role in the regulation of glucose metabolism in fish skeletal muscle cells

AMPK, a master metabolic switch, mediates the observed increase of glucose uptake in locomotory muscle of mammals during exercise. AMPK is activated by changes in the intracellular AMP:ATP ratio when ATP consumption is stimulated by contractile activity but also by AICAR and metformin, compounds that increase glucose transport in mammalian muscle cells. However, the possible role of AMPK in the regulation of glucose metabolism in skeletal muscle has not been investigated in other vertebrates, including fish. In this study, we investigated the effects of AMPK activators on glucose uptake, AMPK activity, cell surface levels of trout GLUT4 and expression of GLUT1 and GLUT4 as well as the expression of enzymes regulating glucose disposal and PGC1α in trout myotubes derived from a primary muscle cell culture. We show that AICAR and metformin significantly stimulated glucose uptake (1.6 and 1.3 fold, respectively) and that Compound C completely abrogated the stimulatory effects of the AMPK activators on glucose uptake. The combination of insulin and AMPK activators did not result in additive nor synergistic effects on glucose uptake. Moreover, exposure of trout myotubes to AICAR and metformin resulted in an increase in AMPK activity (3.8 and 3 fold, respectively). We also provide evidence suggesting that stimulation of glucose uptake by AMPK activators in trout myotubes may take place, at least in part, by increasing the cell surface and mRNA levels of trout GLUT4. Finally, AICAR increased the mRNA levels of genes involved in glucose disposal (hexokinase, 6-phosphofructokinase, pyruvate kinase and citrate synthase) and mitochondrial biogenesis (PGC-1α) and did not affect glycogen content or glycogen synthase mRNA levels in trout myotubes. Therefore, we provide evidence, for the first time in non-mammalian vertebrates, suggesting a potentially important role of AMPK in stimulating glucose uptake and utilization in the skeletal muscle of fish.

Effects of Thermal Modifications on the Rheological Characteristics and Protein Quality of Three Species of Fish of Varying Collagen Content

School of Industrial Fisheries, Cochin University of Science and Technology

Effects of different sampling intervals on apparent protein and energy digestibility of common feed ingredients by juvenile oscar fish (Astronotus ocellatus)

O presente estudo avaliou a digestibilidade aparente da proteína e da energia de ingredientes (farelo de soja, farinha de peixe, farelo de trigo e milho) por juvenis de apaiari (Astronotus ocellatus) usando dois diferentes intervalos de coleta (30 min. e 12h). Os 160 juvenis de apaiari utilizados (22,37 ± 3,06 g de peso corporal) foram divididos em quatro tanques rede plásticos e cilíndricos, cada um colocado em um tanque de alimentação de 1.000 L. O experimento foi inteiramente casualizado em esquema fatorial 2 x 4 (2 intervalos de coleta de fezes e 4 ingredientes foram) com quatro repetições. Os testes estatísticos não detectaram efeito da interação entre o intervalo de coleta e tipo de ingrediente nos coeficientes de digestibilidade. O intervalo de coleta não afetou a digestibilidade da proteína e da energia. As características físicas das fezes dos juvenis de apaiari aparentemente as tornam menos sensíveis à perda de nutrientes por lixiviação, permitindo intervalos de coleta maiores. A digestibilidade da proteína dos ingredientes avaliados foi semelhante, mostrando que a digestibilidade aparente de ingredientes animais e vegetais por juvenis de apaiari é eficiente. Os coeficientes de digestibilidade da energia foram maiores para a farinha de peixe e o farelo de soja comparado a farelo de trigo e milho. Ingredientes ricos em carboidratos (farelo de trigo e milho) apresentaram os piores coeficientes de digestibilidade da energia e, portanto, não são usados eficientemente pelos juvenis de apaiari.

Use of ideal protein concept for precision formulation of amino acid levels in fish-meal-free diets for juvenile Nile tilapia (Oreochromis niloticus L.)

This study was undertaken in a closed system with Nile tilapia (Oreochromis niloticus) to examine the effects of total replacement of fish meal (FM) by soybean meal. Nile tilapia fingerlings with an average weight of 5.34+/-0.08 g were hand-fed one of the five isoenergetic (approximate to13.5 MJ digestible energy kg(-1)) and isoproteic (approximate to31% of digestible protein) experimental diets to satiation, six times a day during 85 days in eight replicate fibreglass tanks (six fish per tank). The control diet containing FM was substituted by soybean meal, with and without essential amino acids (lysine, methionine and threonine) or dicalcium phosphate supplementation. The supplemental amino acids were added at levels to simulate the reference amino acid profile of Nile tilapia carcass protein, based on the ideal protein concept. The results showed that soybean meal diet supplemented only with dicalcium phosphate was inferior to the control diet with FM and soybean meal diets supplemented with dicalcium phosphate and essential amino acids. Multiple essential amino acids and dicalcium phosphate incorporation in soybean meal diets was associated with performance, whole-body composition and carcass yield equal to that of the fish fed with the control diet containing FM. These data suggest that a diet with all plant protein source, supplemented with essential amino acids, based on tissue amino acid profile, can totally replace FM in a diet for Nile tilapia, without adverse effects on the growth performance, carcass yield and composition.