Novel dimeric interface and electrostatic recognition in bacterial Cu,Zn superoxide dismutase

Eukaryotic Cu,Zn superoxide dismutases (CuZnSODs) are antioxidant enzymes remarkable for their unusually stable β-barrel fold and dimer assembly, diffusion-limited catalysis, and electrostatic guidance of their free radical substrate. Point mutations of CuZnSOD cause the fatal human neurodegenerative disease amyotrophic lateral sclerosis. We determined and analyzed the first crystallographic structure (to our knowledge) for CuZnSOD from a prokaryote, Photobacterium leiognathi, a luminescent symbiont of Leiognathid fish. This structure, exemplifying prokaryotic CuZnSODs, shares the active-site ligand geometry and the topology of the Greek key β-barrel common to the eukaryotic CuZnSODs. However, the β-barrel elements recruited to form the dimer interface, the strategy used to forge the channel for electrostatic recognition of superoxide radical, and the connectivity of the intrasubunit disulfide bond in P. leiognathi CuZnSOD are discrete and strikingly dissimilar from those highly conserved in eukaryotic CuZnSODs. This new CuZnSOD structure broadens our understanding of structural features necessary and sufficient for CuZnSOD activity, highlights a hitherto unrecognized adaptability of the Greek key β-barrel building block in evolution, and reveals that prokaryotic and eukaryotic enzymes diverged from one primordial CuZnSOD and then converged to distinct dimeric enzymes with electrostatic substrate guidance.

The zntA gene of Escherichia coli encodes a Zn(II)-translocating P-type ATPase

The first Zn(II)-translocating P-type ATPase has been identified as the product of o732, a potential gene identified in the sequencing of the Escherichia coli genome. This gene, termed zntA, was disrupted by insertion of a kanamycin gene through homologous recombination. The mutant strain exhibited hypersensitivity to zinc and cadmium salts but not salts of other metals, suggesting a role in zinc homeostasis in E. coli. Everted membrane vesicles from a wild-type strain accumulated 65Zn(II) and 109Cd(II) by using ATP as an energy source. Transport was sensitive to vanadate, an inhibitor of P-type ATPases. Membrane vesicles from the zntA∷kan strain did not accumulate those metal ions. Both the sensitive phenotype and transport defect of the mutant were complemented by expression of zntA on a plasmid.

As cláusulas gerais como fatores de mobilidade do sistema jurídico / Judith Martins-Costa. --

Inclui notas explicativas e bibliográficas.

Altered Zn Compartmentation in the Root Symplasm and Stimulated Zn Absorption into the Leaf as Mechanisms Involved in Zn Hyperaccumulation in Thlaspi caerulescens

We investigated Zn compartmentation in the root, Zn transport into the xylem, and Zn absorption into leaf cells in Thlaspi caerulescens, a Zn-hyperaccumulator species, and compared them with those of a related nonaccumulator species, Thlaspi arvense. 65Zn-compartmental analysis conducted with roots of the two species indicated that a significant fraction of symplasmic Zn was stored in the root vacuole of T. arvense, and presumably became unavailable for loading into the xylem and subsequent translocation to the shoot. In T. caerulescens, however, a smaller fraction of the absorbed Zn was stored in the root vacuole and was readily transported back into the cytoplasm. We conclude that in T. caerulescens, Zn absorbed by roots is readily available for loading into the xylem. This is supported by analysis of xylem exudate collected from detopped Thlaspi species seedlings. When seedlings of the two species were grown on either low (1 μm) or high (50 μm) Zn, xylem sap of T. caerulescens contained approximately 5-fold more Zn than that of T. arvense. This increase was not correlated with a stimulated production of any particular organic or amino acid. The capacity of Thlaspi species cells to absorb 65Zn was studied in leaf sections and leaf protoplasts. At low external Zn levels (10 and 100 μm), there was no difference in leaf Zn uptake between the two Thlaspi species. However, at 1 mm Zn2+, 2.2-fold more Zn accumulated in leaf sections of T. caerulescens. These findings indicate that altered tonoplast Zn transport in root cells and stimulated Zn uptake in leaf cells play a role in the dramatic Zn hyperaccumulation expressed in T. caerulescens.

Carbonic Anhydrase Activity and CO2-Transfer Resistance in Zn-Deficient Rice Leaves1

It has been reported that carbonic anhydrase (CA) activity in plant leaves is decreased by Zn deficiency. We examined the effects of Zn deficiency on the activity of CA and on photosynthesis by leaves in rice plants (Oryza sativa L.). Zn deficiency increased the transfer resistance from the stomatal cavity to the site of CO2 fixation 2.3-fold and, consequently, the value of the transfer resistance relative to the total resistance in the CO2-assimilation process increased from 10% to 21%. This change led to a reduced CO2 concentration at the site of CO2 fixation, resulting in an increased gradient of CO2 between the stomatal cavity and this site. The present findings support the hypothesis that CA functions to facilitate the supply of CO2 from the stomatal cavity to the site of CO2 fixation. We also showed that the level of mRNA for CA decreased to 13% of the control level during Zn deficiency. This decrease resembled the decrease in CA activity, suggesting the possible involvement of the CA mRNA level in the regulation of CA activity.

Constitutive overexpression of Cu/Zn superoxide dismutase exacerbates kainic acid-induced apoptosis of transgenic-Cu/Zn superoxide dismutase neurons.

Cu/Zn superoxide dismutase (Cu/Zn SOD) is a key enzyme in the metabolism of oxygen free radicals. The gene resides on chromosome 21 and is overexpressed in patients with Down syndrome. Cultured neurons of transgenic Cu/Zn SOD (Tg-Cu/Zn SOD) mice with elevated activity of Cu/Zn SOD were used to determine whether constitutive overexpression of Cu/Zn SOD creates an indigenous oxidative stress that predisposes the Tg-Cu/Zn SOD neurons to added insults. Neurons from three independently derived Tg-Cu/Zn SOD strains showed higher susceptibility than nontransgenic neurons to kainic acid (KA)-mediated excitotoxicity, reflected by an earlier onset and enhanced apoptotic cell death. This higher susceptibility of transgenic neurons to KA-mediated apoptosis was associated with a chronic prooxidant state that was manifested by reduced levels of cellular glutathione and altered [Ca2+]i homeostasis. The data are compatible with the thesis that overexpression of Cu/Zn SOD creates chronic oxidative stress in the transgenic neurons, which exacerbates their susceptibility to additional insults such as KA-mediated excitotoxicity.

A gain-of-function of an amyotrophic lateral sclerosis-associated Cu,Zn-superoxide dismutase mutant: An enhancement of free radical formation due to a decrease in Km for hydrogen peroxide.

Cu,Zn-superoxide dismutase (SOD) is known to be a locus of mutation in familial amyotrophic lateral sclerosis (FALS). Transgenic mice that express a mutant Cu,Zn-SOD, Gly-93--> Ala (G93A), have been shown to develop amyotrophic lateral sclerosis (ALS) symptoms. We cloned the FALS mutant, G93A, and wild-type cDNA of human Cu,Zn-SOD, overexpressed them in Sf9 insect cells, purified the proteins, and studied their enzymic activities for catalyzing the dismutation of superoxide anions and the generation of free radicals with H2O2 as substrate. Our results showed that both enzymes contain one copper ion per subunit and have identical dismutation activity. However, the free radical-generating function of the G93A mutant, as measured by the spin trapping method, is enhanced relative to that of the wild-type enzyme, particularly at lower H2O2 concentrations. This is due to a small, but reproducible, decrease in the value of Km for H2O2 for the G93A mutant, while the kcat is identical for both enzymes. Thus, the ALS symptoms observed in G93A transgenic mice are not caused by the reduction of Cu,Zn-SOD activity with the mutant enzyme; rather, it is induced by a gain-of-function, an enhancement of the free radical-generating function. This is consistent with the x-ray crystallographic studies showing the active channel of the FALS mutant is slightly larger than that of the wild-type enzyme; thus, it is more accessible to H2O2. This gain-of-function, in part, may provide an explanation for the association between ALS and Cu,Zn-SOD mutants.

The Golgi apparatus of spinal cord motor neurons in transgenic mice expressing mutant Cu,Zn superoxide dismutase becomes fragmented in early, preclinical stages of the disease.

Dominant mutations of the SOD1 gene encoding Cu,Zn superoxide dismutase have been found in members of certain families with familial amyotrophic lateral sclerosis (ALS). To better understand the contribution of SOD1 mutations in the pathogenesis of familial ALS, we developed transgenic mice expressing one of the mutations found in familial ALS. These animals display clinical and pathological features closely resembling human ALS. Early changes observed in these animals were intra-axonal and dendritic vacuoles due to dilatation of the endoplasmic reticulum and vacuolar degeneration of mitochondria. We have reported that the Golgi apparatus of spinal cord motor neurons in patients with sporadic ALS is fragmented and atrophic. In this study we show that spinal cord motor neurons of transgenic mice for an SOD1 mutation display a lesion of the Golgi apparatus identical to that found in humans with sporadic ALS. In these mice, the stacks of the cisternae of the fragmented Golgi apparatus are shorter than in the normal organelle, and there is a reduction in Golgi-associated vesicles and adjacent cisternae of the rough endoplasmic reticulum. Furthermore, the fragmentation of the Golgi apparatus occurs in an early, presymptomatic stage and usually precedes the development of the vacuolar changes. Transgenic mice overexpressing the wild-type human superoxide dismutase are normal. In familial ALS, an early lesion of the Golgi apparatus of motor neurons may have adverse functional effects, because newly synthesized proteins destined for fast axoplasmic transport pass through the Golgi apparatus.

Estrutura espacial urbana e mobilidade: o caso da Região Metropolitana de São Paulo

A metrópole de São Paulo é a maior e mais importante aglomeração urbana do Brasil e está entre as dez maiores áreas urbanas do mundo. No entanto, a forma como acessibilidade espacial ocorre gera um fardo para a população e para a atividade econômica. Este trabalho pretende contribuir para a discussão de como melhorar a acessibilidade na Região Metropolitana de São Paulo estudando as características e impactos de estruturas espaciais urbana, analisando criticamente a estrutura espacial da metrópole e proporcionando sugestões de melhorias a fim de proporcionar uma mobilidade mais sustentável. Os procedimentos metodológicos incluem uma revisão bibliográfica sobre o tema e uma caracterização da estrutura espacial da Região Metropolitana de São Paulo, considerando a alocação de população, alocação de empregos e os padrões de deslocamento para os modais individual, coletivo e não motorizado. Apresentamos um relato da evolução recente, com dados das pesquisas de origem e destino realizadas pelo Metrô em 1997 e 2007 e da pesquisa de mobilidade de 2012. Também realizamos uma caracterização mais aprofundada com os dados da pesquisa de 2007. As cidades se desenvolvem com base no trade-off entre proximidade e mobilidade: a fim de maximizar as possibilidades de interação, as pessoas e as empresas tendem a se localizar onde o deslocamento necessário para executar essas interações requer menos custos financeiros, perda de tempo e desconforto. Esse processo molda a alocação espacial de atividades, que define parcialmente os hábitos de transporte. A estrutura espacial urbana pode ser caracterizada por sua escala (padrões compacto ou disperso), arranjo de densidades (padrão disperso ou clusterizado) e arranjo de atividade (padrão monocêntrico ou policêntrico). Estruturas espaciais com padrão mais compacto apresentam menores distâncias de viagem, reduzindo o impacto ambiental das viagens e viabilizando o transporte não motorizado e coletivo, e levam a um uso mais eficiente da terra, menor custo de infraestrutura e maior equidade no acesso ao transporte. Já estruturas clusterizadas policêntricas são associadas com maior facilidade de acesso à terra. Existe um debate sobre a capacidade de estruturas policêntricas resultarem em uma aproximação generalizada de empregos e residências. A Região Metropolitana de São Paulo apresenta um padrão monocêntrico na escala metropolitana, com fortes movimentos pendulares da periferia para o centro expandido da iii capital. Durante o período de análise, foi observada uma realocação da população para áreas mais centrais da cidade e uma centralização dos empregos ainda mais forte, resultando no agravamento dos movimentos pendulares. Existe uma clara divisão modal por renda: as classes mais altas utilizam majoritariamente automóveis, enquanto as classes mais baixas utilizam majoritariamente transporte coletivo e não motorizado. Para o futuro, o novo plano diretor tem o mérito de caminhar na direção do desenvolvimento urbano orientado pelo transporte sustentável, porém os níveis de densidade máxima permitidos ainda são parecidos com o do plano anterior e a largura dos eixos de adensamento é restrita. Acreditamos ser vantajoso um aumento do adensamento em áreas próximas dos empregos; geração de polos de adensamento em áreas mais afastadas dos empregos, mas próximas das infraestruturas de transporte coletivo de alta velocidade, e desencorajamento do adensamento em áreas com baixa acessibilidade. Também é necessária uma gestão integrada dos transportes, provendo infraestrutura para viagens não motorizadas e viagens intermodais, e uma gestão dos impactos negativos do adensamento.

Prevalência do baixo nível de atividade física e sua associação no comprometimento da mobilidade e risco para óbito em idosos residentes no município de São Paulo

Introdução: Em 2008, o baixo nível de atividade física (< 30 min de atividade moderada/vigorosa por dia) foi responsável por 9 por cento da ocorrência de óbito no mundo. Além disso, está associado ao comprometimento de mobilidade em idosos com 80 anos e mais. No entanto, devido a dificuldades metodológicas, poucos são os estudos populacionais que realizaram a associação entre baixo nível de atividade física e comprometimento de mobilidade e risco para óbito, utilizando método objetivo para avaliação da atividade física, e ainda não se tem conhecimento de pesquisas que verificaram essa associação na América Latina. Objetivo: Identificar a prevalência do baixo nível de atividade física e sua associação com o comprometimento da mobilidade e risco para óbito em idosos com 65 anos e mais residentes no município de São Paulo em 2010. Métodos: Estudo exploratório e quantitativo de base populacional, que utilizou a base de dados do Estudo SABE de 2010 e ocorrência de óbito em 2014. Foram avaliados 599 indivíduos em 2010. O nível de atividade física foi analisado de duas maneiras: 1) baixo nível de atividade física (< 30 minutos de atividade moderada e/ou vigorosa por dia) e alto nível de atividade física (> 30 minutos de atividade moderada e/ou vigorosa por dia); e 2) a amostra foi distribuída em tercis, de acordo com as contagens por minuto, e agrupada em dois grupos, sendo os idosos do mais baixo tercil classificados com baixo nível de atividade física e os idosos dos dois outros tercis como intermediário/alto nível de atividade física. A regressão logística hierárquica foi utilizada para: 1) identificar as variáveis associadas ao baixo nível de atividade física; 2) analisar a associação do baixo nível de atividade física no comprometimento da mobilidade; e 3) estimar o risco para óbito em idosos com baixo nível de atividade física. A curva de sobrevida foi analisada com o método de Kaplan-Meier utilizando o teste de log-rank e o risco proporcional foi calculado pelo modelo de risco proporcional de Cox. Resultados: A prevalência de baixo nível de atividade física em idosos foi de 85,4 por cento e as variáveis associadas, após ajuste, foram sexo (feminino), grupo etário (>75 anos), multimorbidade (> 2 doenças crônicas), dor crônica (dor crônica nos últimos 3 meses) e índice de massa corporal (maior valor médio). O baixo nível de atividade física permaneceu significativamente associado ao comprometimento de mobilidade (OR= 3,49; IC95 por cento = 2,00 6,13) e ao risco para (RP= 2,79; IC95 por cento = 1,71 4,57), mesmo após ajuste das variáveis sóciodemográficas e clínicas. Conclusão: A prevalência do baixo nível de atividade física em pessoas idosas residentes no Município de São Paulo é superior aos encontrados na população brasileira, mas se aproxima de outras populações que utilizaram o mesmo método de avaliação da atividade física. O baixo nível de atividade física (< 30 min de atividades moderadas/vigorosas) foi associado com variáveis sociodemográficas (sexo feminino e grupo etário) e clínicas (multimorbidade, dor crônica e índice de massa corporal). O baixo nível de atividade física (menor tercil de contagens por minuto) foi associado ao comprometimento de mobilidade e risco para óbito em quatro anos. Dessa forma, o baixo nível de atividade física pode ser utilizado como uma forma adequada para identificar idosos com maiores chances de apresentar comprometimento da mobilidade e aumento do risco para óbito.

Determinantes sociais da mobilidade funcional e quedas em idosos do município de São Paulo: uma análise multinível

Introdução: Estudos recentes têm mostrado que as quedas são a causa externa de morte mais importante entre idosos, podendo levar a hospitalização, lesões, dependência e aumento nos custos dos serviços sociais e de saúde. O comprometimento da mobilidade funcional é um importante fator de risco para quedas, mas aspectos sociais, ambientais e comportamentais também podem influenciar nesse evento. Objetivo: Identificar os aspectos socioeconômicos e contextuais associados com a mobilidade funcional e quedas em idosos residentes no município de São Paulo. Métodos: Foram utilizados os dados do Estudo Saúde, Bem-Estar e Envelhecimento (SABE), uma amostra representativa para os indivíduos com idade igual ou superior a 60 anos do município de São Paulo, em 2010. As variáveis dependentes do estudo foram a ocorrência de alguma queda no último ano e o comprometimento da mobilidade funcional, mensurada pelo teste Timed Up and Go (TUG). Fatores individuais (estado marital, raça/cor, anos de estudo e percepção de suficiência de renda) e contextuais (Índice de Gini, área verde/ habitante, taxa de homicídio e percentual de domicílios em favelas) foram analisados por modelos logísticos multiníveis. Resultados: De 1.190 idosos inclusos, 29 por cento relataram ter caído no último ano e 46 por cento apresentaram comprometimento da mobilidade funcional. Os fatores individuais socioeconômicos não apresentaram associação com a ocorrência de queda, mas ter 8 anos ou mais de anos de estudo foi um fator protetor para comprometimento da mobilidade em todos os modelos testados (OR: 0,56). Morar em subprefeituras com taxa de homicídio moderada apresentou associação com chance aumentada de cair (OR: 1.51, 95 por cento IC: 1.09-2.07). Moderada área verde se associou com maior chance de cair entre os indivíduos com 80 anos e mais (OR:2,63, 95 por cento IC: 1.23-5.60). Conclusão: Os resultados estão de acordo com a literatura em relação à associação das características do bairro de residência com quedas e mobilidade funcional em idosos. Estratégias voltadas para prevenção de quedas e de dificuldade na mobilidade funcional devem considerar aspectos sociais e ambientais de locais públicos. Este estudo foi financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) (nº processo: 2014/06721-4)

Habilidades funcionais de autocuidado, mobilidade e função social em crianças com fissura labiopalatina e Espectro Óculo-Aurículo-Vertebral (EOAV)

As anomalias craniofaciais ocasionam comprometimentos estéticos e funcionais com grande impacto na saúde e na integração social da criança, com interferência no desenvolvimento global e social. Das anomalias craniofaciais este estudo abordou as Fissuras Labiopalatinas (FLP) e o Espectro Óculo Aurículo Vertebral (EOAV). As FLP constituem malformações resultantes de falta do fechamento completo dos tecidos que compõe o lábio e o palato. O EOAV, também conhecido como Síndrome de Goldenhar, é uma anomalia congênita de etiologia desconhecida, com manifestação genética variável e de causa bastante heterogênea. Conhecer as habilidades funcionais e o impacto destas no desenvolvimento global de crianças com EOAV e FLP pode otimizar o desenvolvimento de programas de prevenção e intervenção para promover a saúde e a integração social destes indivíduos. Este estudo foi delineado com objetivo de verificar e comparar o desempenho em habilidades funcionais quanto ao desempenho nas áreas de autocuidado, mobilidade, função social e nível de independência entre crianças com EOAV, crianças com FLP e um grupo comparativo, de crianças sem anomalias. O modelo de pesquisa foi observacional descritivo transversal com uma casuística de 39 pais/responsáveis de crianças na faixa etária entre três anos e sete anos e seis meses, de ambos os gêneros. Foram convidados para participar pais/responsáveis de crianças em tratamento no Hospital de Reabilitação de Anomalias Craniofaciais da Universidade e São Paulo (HRAC-USP) os quais foram divididos em três grupos: dois experimentais e um grupo comparativo. O instrumento para coleta dos dados das habilidades funcionais foi o Pediatric Evaluation of Disability Inventory (PEDI), em sua versão adaptada para o português. A avaliação é realizada por meio de entrevista com o cuidador, o qual deve saber informar sobre o desempenho da criança em atividades e tarefas típicas da rotina diária. Os dados foram apresentados por análise descritiva com medidas de tendência central (média aritmética), dispersão (desvio-padrão) e distribuição de frequência, nas variáveis: idades, gênero e nível socioeconômico da família e caracterização da casuística. Para as análises das pontuações bruta e normativa do questionário PEDI no que se refere às habilidades funcionais e a assistência do cuidador nas três áreas de função autocuidado, mobilidade e função social, foi utilizado o teste de variância One Way, e para o teste de normalidade foi utilizado Shapiro Wilk para variável dependente. A análise comparativa foi realizada pelo teste de Kruskal-Wallis, adotando-se o valor de significância de p< 0,05. Os resultados deste estudo na análise comparativa nas habilidades funcionais na mobilidade, houve diferença estatisticamente significante na comparação entre os grupos GC vs GEEOAV, no escore bruto, e entre os grupos GC vs GEEOAV e GC vs GEFLP, no escore normativo.Na assistência do cuidador no autocuidado, houve diferença estatisticamente significante na comparação entre os grupos GC vs GEEOAV, no escore normativo. Na assistência do cuidador na mobilidade, houve diferença estatisticamente significante na comparação entre os grupos GC vs GEEOAV nos escores bruto e normativo.Na assistência do cuidador na função social houve diferença estatisticamente significante na comparação entre os grupos GC vs GEFLP.

Avaliação da mobilidade urbana com ênfase na condição da acidentalidade do usuário vulnerável

Atualmente vive-se uma mudança de paradigma no planejamento dos transportes: o ser humano volta a ser o centro da tomada de decisões e o automóvel fica em segundo plano. Para que isso ocorra, são necessárias ferramentas confiáveis as quais avaliem a situação atual das cidades para que sejam traçadas metas no sentido de melhorar a vida da população. A mobilidade urbana sustentável busca a melhoria do transporte baseada no tripé social, ambiental e econômico. Esse trabalho busca avaliar a condição de segurança do usuário vulnerável (sem carenagem protetora) em relação ao usuário não vulnerável (com carenagem), buscando avaliar fatores como o modo escolhido para justificar a segurança do usuário. Apesar da mudança de paradigma, as intervenções urbanas continuam voltadas ao transporte individual, assim o usuário de transporte público de má qualidade migra para outros modos, o que causa o aumento do risco relativo do usuário vulnerável. Um dos fatores que influenciam muito para essa migração é o tempo de viagem, significativamente maior para o usuário do transporte público.