A sustentabilidade ambiental das cidades sob a ótica da pegada de carbono e do sistema verde de Brasília

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Centro de Desenvolvimento Sustentável, 2015.

Measuring the Impact of Melaleuca quinquenervia Biochar Application on Soil Quality, Plant Growth, and Microbial Gas Flux

Biochar has been heralded a mechanism for carbon sequestration and an ideal amendment for improving soil quality. Melaleuca quinquenervia is an aggressive and wide-spread invasive species in Florida. The purpose of this research was to convert M. quinquenervia biomass into biochar and measure how application at two rates (2% or 5% wt/wt) impacts soil quality, plant growth, and microbial gas flux in a greenhouse experiment using Phaseolus vulgaris L. and local soil. Plant growth was measured using height, biomass weight, specific leaf area, and root-shoot ratio. Soil quality was evaluated according to nutrient content and water holding capacity. Microbial respiration, as carbon dioxide (CO2), was measured using gas chromatography. Biochar addition at 5% significantly reduced available soil nutrients, while 2% biochar application increased almost all nutrients. Plant biomass was highest in the control group, p2 flux decreased significantly in both biochar groups, but reductions were not long term.

Intracellular signaling and trafficking in cancer: Role of Rab5-GTPases in migration and invasion of breast cancer cells

Metastasis is characterized pathologically by uncontrolled cell invasion, proliferation, migration and angiogenesis. Steroid hormones, such as estrogen, and growth factors, which include insulin growth factor I/II (IGF-1/IGF-2) therapy has been associated with most if not all of the features of metastasis. It has been determined that IGF-1 increases cell survival of cancer cells and potentiate the effect of E2 and other ligand growth factors on breast cancer cells. However not much information is available that comprehensively expounds on the roles of insulin growth factor receptor (IGFR) and Rab GTPases may play in breast cancer. The latter, Rab GTPases, are small signaling molecules and critical in the regulation of many cellular processes including cell migration, growth via the endocytic pathway. This research involves the role of Rab GTPases, specifically Rab5 and its guanine exchange factors (GEFs), in the promotion of cancer cell migration and invasion. Two important questions abound: Are IGFR stimulation and downstream effect involved the endocytic pathway in carcinogenesis? What role does Rab5 play in cell migration and invasion of cancer cells? The hypothesis is that growth factor signaling is dependent on Rab5 activity in mediating the aggressiveness of cancer cells. The goal is to demonstrate that IGF-1 signaling is dependent on Rab5 function in breast cancer progression. Here, the results thus far, have shown that while activation of Rab5 may mediate increased cell proliferation, migration and invasion in breast cancer cells, the Rab5 GEF, RIN1 interacts with the IGFR thereby facilitating migration and invasion activities in breast cells. Furthermore, endocytosis of the IGFR in breast cancer cells seems to be caveolin dependent as the data has shown. This taken together, the data shows that IGF-1 signaling in breast cancer cells relies on IGF-1R phosphorylation, caveolae internalization and sequestration to the early endosome RIN1 function and Rab5 activation.^

Lower Aptian Comparative Stratigraphy of the Basco-Cantabrian Region (Spain) and Eastern Cordillera (Colombia): implications for local factors in the depositional record of Oceanic Anoxic Event 1a (OAE-1a)

An important episode of carbon sequestration, Oceanic Anoxic Event 1a (OAE-1a), characterizes the Lower Aptian worldwide, and is mostly known from deeper-water settings. The present work of two Lower Aptian deposits, Madotz (N Spain) and Curití Quarry (Colombia), is a multiproxy study that includes fossil assemblages, microfacies, X-ray diffraction bulk and clay mineralogy, elemental analyses (major, minor, trace elements), Rock-Eval pyrolysis, biomarkers, inorganic and organic carbon content, and stable carbon isotopes. The results provide baseline evidence of the local and global controlling environmental factors influencing OAE-1a in shallow-water settings. The data also improve our general understanding of the conditions under which organic-carbon-rich deposits accumulate. The sequence at Madotz includes four intervals (Unit 1; Subunits 2a, 2b and 2c) that overlap the times prior to, during and after the occurrence of OAE-1a. The Lower Unit 1(3m thick) is essentially siliciclastic, and Subunit 2a (20m) contains Urgonian carbonate facies that document abruptly changing platform conditions prior to OAE-1a. Subunit 2b (24.4 m) is a mixed carbonate-siliciclastic facies with orbitolinid-rich levels that coincides with OAE-1a δ13C stages C4-C6, and is coeval with the upper part of the Deshayesites forbesi ammonite zone. Levels with pyrite and the highest TOC values (0.4-0.97%), interpreted as accumulating under suboxic conditions, and are restricted to δ13C stages C4 and C5. The best development of the suboxic facies is at the level representing the peak of the transgression. Subunit 2c, within δ13C stage C7, shows a return of the Urgonian facies. The 23.35-m section at Curití includes a 6.3-m interval at the base of the Paja Formation dominated by organic-rich marlstones and shales lacking benthic fossils and bioturbation, with TOC values as high as 8.84%. The interval overlies a level containing reworked and phosphatized assemblages of middle Barremian to lowest Aptian ammonites. The range of values and the overall pattern of the δ13Corg (-22.05‰ to -20.47‰) in the 6.3m-interval is comparable with Lower Aptian δ13C stage C7. Thus, conditions of oxygen depletion at this site also occurred after Oceanic Anoxic Event-1a, which developed between carbon isotope stages C3 and C6. Both sites, Madotz and Curití, attest to the importance of terrigenous and nutrient fluxes in increasing OM productivity that led to episodic oxygen deficiency.

Caractérisation structurale de Miz-1 dans le cadre de la répression génique causée par le complexe c-Myc/Miz-1

Résumé : c-Myc est un facteur de transcription (FT) dont les niveaux cellulaires sont dérégulés dans la majorité des cancers chez l’homme. En hétérodimère avec son partenaire obligatoire Max, c-Myc lie préférentiellement les séquences E-Box (CACGTG) et cause l’expression de gènes impliqués dans la biosynthèse des protéines et des ARNs, dans le métabolisme et dans la prolifération cellulaire. Il est maintenant bien connu que c-Myc exerce aussi son potentiel mitogène en liant et inhibant différents FTs impliqués dans l’expression de gènes cytostatiques. Entre autres, c-Myc est en mesure d’inhiber Miz-1, un FT comportant 13 doigts de zinc de type Cys2-His2 (ZFs) impliqué dans l’expression de plusieurs gènes régulateurs du cycle cellulaire comprenant les inhibiteurs de CDK p15[indice supérieur INK4], p21[indice supérieur CIP1] et p57[indice supérieur KIP2]. Plus récemment, il fut démontré qu’en contrepartie, Miz-1 est aussi en mesure de renverser les fonctions activatrices de c-Myc et de prévenir la prolifération de cellules cancéreuses dépendantes de c-Myc. Ces différentes observations ont mené à la suggestion de l’hypothèse intéressante que la balance des niveaux de Miz-1 et c-Myc pourrait dicter le destin de la cellule et a permis d’établir Miz-1 comme nouvelle cible potentielle pour le développement d’agents anti-cancéreux. Malgré le fait que ces deux protéines semblent centrales à la régulation du cycle cellulaire, les mécanismes moléculaires leur permettant de s’inhiber mutuellement ainsi que les déterminants moléculaires permettant leur association spécifique demeurent assez peu documentés pour le moment. De plus, la biologie structurale de Miz-1 demeure à être explorée puisque qu’aucune structure de ses 13 ZFs, essentiels à sa liaison à l’ADN, n’a été déterminée pour l’instant. Les travaux réalisés dans le cadre cette thèse visent la caractérisation structurale et biophysique de Miz-1 dans le contexte de la répression génique causée par le complexe c-Myc/Miz-1. Nous présentons des résultats d’éxpériences in vitro démontrant que Miz-1 interagit avec c-Myc via un domaine contenu entre ses ZFs 12 et 13. De plus, nous démontrons que Miz-1 et Max sont en compétition pour la liaison de c-Myc. Ces résultats suggèrent pour la permière fois que Miz-1 inhibe les activités de c-Myc en prévenant son interaction avec son partenaire obligatoire Max. De plus, ils laissent présager que que Miz-1 pourrait servir de référence pour le développement d’inhibiteurs peptidiques de c-Myc. Finalement, nous avons réalisé la caractérisation structurale et dynamique des ZFs 1 à 4 et 8 à 10 de Miz-1 et avons évalué leur potentiel de liaison à l’ADN. Les résultats obtenus, couplés à des analyses bio-informatiques, nous permettent de suggérer un modèle détaillé pour la liaison spécifique de Miz-1 à son ADN consensus récemment identifié.

Influence de l’hypoxie dans la régulation du pH et les conséquences dans la progression tumorale et la résistance à la chimiothérapie

Résumé : La formation de métastases s’inscrit comme la finalité d’un processus darwinien dans lequel les cellules tumorales subissent des altérations génétiques et épigénétiques dans l’unique but de préserver un avantage prolifératif. L’environnement hypoxique, caractéristique des tumeurs solides, se révèle comme une pression de sélection et un facteur déterminant dans la progression tumorale. Face à l’hypoxie, une des adaptations majeures des cellules tumorales est le déséquilibre du pH cellulaire qui mène à la formation de métastases et à la résistance à la chimiothérapie. Cette thèse met en lumière de nouveaux liens moléculaires entre l’hypoxie et la régulation du pH dans des contextes d’invasion cellulaire et de chimiorésistance. Les échangeurs d’ions NHE1 et NHE6 sont au cœur de ces études où de nouveaux rôles dans la progression du cancer leur ont été attribués. Premièrement, nous avons observé l’influence de l’hypoxie sur la régulation de NHE1 par p90RSK et les conséquences fonctionnelles de cette interaction dans l’invasion cellulaire par les invadopodes. En conditions hypoxiques, NHE1 est activé par p90RSK résultant en une acidification extracellulaire. En modifiant le pH, NHE1 stimule la formation des invadopodes et la dégradation de la matrice extracellulaire. Ainsi, la phosphorylation de NHE1 par p90RSK en hypoxie apparaît comme un biomarqueur potentiel des cancers métastatiques. Peu étudié, le pH endosomal peut intervenir dans la chimiorésistance mais les mécanismes sont inconnus. Nous avons développé une méthode pour mesurer précisément le pH endosomal par microscopie. Ceci a permis d’illuminer un nouveau mécanisme de résistance induit par l’hypoxie et mettant en vedette l’échangeur NHE6. L’hypoxie favorise l’interaction de NHE6 avec RACK1 à la membrane plasmique empêchant la localisation endosomale de l’échangeur. Cette interaction mène à la séquestration de la doxorubicine dans des endosomes sur-acidifiés. Ces travaux mettent en évidence pour la première fois le rôle du pH endosomal et l’échangeur NHE6 comme des éléments centraux de la chimiorésistance induite par l’hypoxie. Cette thèse renforce donc l’idée voulant que les interactions entre les cellules tumorales et le microenvironnement hypoxique sont le « talon d’Achille » du cancer et la régulation du pH cellulaire est primordiale dans l’adaptation des cellules à l’hypoxie et l’instauration du phénotype malin du cancer. La découverte de nouveaux rôles pro-tumoraux pour NHE1 et NHE6 les placent à l’avant-plan pour le développement de stratégies thérapeutiques orientées contre la formation de métastases et la chimiorésistance.

Lessons from the Terra Preta de Índios of the Amazon region for the utilisation of charcoal for soil amendment.

Neste trabalho faz-se a divulgação do potencial de carvões e resíduos orgânicos parcialmente carbonizados visando obter materiais que mimetizam a matéria orgânica do solo das Terras Pretas de Índio da Amazônia, e que sirvam como condicionadores de solo e seqüestrem carbono de forma recalcitrante e reativa. Pesquisas desenvolvidas por grupos brasileiros e estrangeiros têm contribuído para o entendimento do surgimento e utilização das Terras Pretas de Índio da Amazônia. Aqui são divulgados resultados de estudos químicos no sentido do desenvolvimento do conhecimento científico e tecnológico e de inovação no aproveitamento de subprodutos orgânicos, principalmente de indústrias de biocombustíveis, carvão vegetal metalúrgico e outros, buscando imitar a excelente performance da chamada Terras Pretas de Índio da Amazônia.

Biocarvão no solo: aspectos agronômicos e ambientais.

Embora a prática do uso do carvão vegetal no solo visando a melhoria do desenvolvimento das plantas seja milenar, pouco se sabe sobre os efeitos técnicos de sua aplicação, sobretudo em longo prazo. Assim, tendo as terras pretas de índio (TPIs) como modelo de sustentabilidade do solo em função da presença de carbono pirogênico (C-pyr), na última década os estudos acerca do uso de materiais ricos nessa forma de carbono (biocarvão) se intensificaram. Diversos estudos têm abordado os efeitos da aplicação de biocarvão no solo e seus efeitos sobre os atributos físicos, químicos e biológicos do solo, sobre a matéria orgânica, ciclos biogeoquímicos do carbono, desempenho agronômico de culturas anuais, espécies florestais, olerículas, emissão de gases de efeito estufa (N2O, CO2 e CH4) e mais recentemente os efeitos sobre a dinâmica de pesticidas no solo. Nesse sentido, esse trabalho aborda algumas características do uso do biocarvão no solo, com enfoque na sua produção, matéria prima, características físicas e químicas, aspectos agronômicos e ambientais do uso em solos e como substratos agrícolas.

Monitoramento do estoque de carbono no solo no sistema de Integração Lavoura-Pecuária-Floresta em área de cerrado de Minas Gerais.

2016