DNA binding properties of peroxisome proliferator-activated receptor subtypes on various natural peroxisome proliferator response elements. Importance of the 5'-flanking region.

The three subtypes of the peroxisome proliferator-activated receptors (PPARalpha, beta/delta, and gamma) form heterodimers with the 9-cis-retinoic acid receptor (RXR) and bind to a common consensus response element, which consists of a direct repeat of two hexanucleotides spaced by one nucleotide (DR1). As a first step toward understanding the molecular mechanisms determining PPAR subtype specificity, we evaluated by electrophoretic mobility shift assays the binding properties of the three PPAR subtypes, in association with either RXRalpha or RXRgamma, on 16 natural PPAR response elements (PPREs). The main results are as follows. (i) PPARgamma in combination with either RXRalpha or RXRgamma binds more strongly than PPARalpha or PPARbeta to all natural PPREs tested. (ii) The binding of PPAR to strong elements is reinforced if the heterodimerization partner is RXRgamma. In contrast, weak elements favor RXRalpha as heterodimerization partner. (iii) The ordering of the 16 natural PPREs from strong to weak elements does not depend on the core DR1 sequence, which has a relatively uniform degree of conservation, but correlates with the number of identities of the 5'-flanking nucleotides with respect to a consensus element. This 5'-flanking sequence is essential for PPARalpha binding and thus contributes to subtype specificity. As a demonstration of this, the PPARgamma-specific element ARE6 PPRE is able to bind PPARalpha only if its 5'-flanking region is exchanged with that of the more promiscuous HMG PPRE.

Penetration and binding of radiolabeled anti-carcinoembryonic antigen monoclonal antibodies and their antigen binding fragments in human colon multicellular tumor spheroids.

The binding and penetration of two 125I-labeled anti-carcinoembryonic antigen (CEA) monoclonal antibodies (MAb) and their F(ab')2 and Fab fragments were measured in multicellular spheroids of poorly (HT29) and moderately well differentiated (Co112) human colon adenocarcinomas which express different amounts of CEA. Spheroids cultured in vitro model tumor microenvironments where poor vascular supply may modulate antigen expression and accessibility. The two MAb studied, 202 and 35, were shown previously to react with different CEA epitopes and to have high affinities of 1.2 and 5.8 X 10(9) M-1, respectively. MAb 202 has also been shown to cross-react with antigens present on human granulocytes and normal epithelial cells from human lung and pancreas. Specific binding of intact MAb and fragments of both antibodies was demonstrated for both types of human colon carcinoma spheroids compared to mouse colon carcinoma (CL26) and mammary tumor (EMT6/Ro) spheroids. Total binding of MAb and fragments was greater (1.5- to 2.5-fold) after 4 h compared to 1 h of exposure; the amount of binding compared to control IgG1 was 5- to 30-fold greater after 1-h incubation and 15 to 200 times greater after 4 h. This binding was stable as demonstrated by short and long wash experiments at 37 degrees and 4 degrees C. The binding of F(ab')2 and Fab fragments of the anti-CEA MAb 35 to spheroids of human colon Co112 was almost 2-fold greater than that of the intact MAb. However, for MAb 202, the binding of intact MAb and F(ab')2 was greater than that of Fab fragments. In addition the binding of both intact and F(ab')2 fragments of MAb 202 was greater than that obtained with MAb 35. Specific binding of both antibodies to HT29 spheroids, which express less CEA, was decreased for MAb and fragments of both 202 and 35. Autoradiography and immunoperoxidase experiments were performed to determine the penetration of MAb and fragments after incubation with intact spheroids. Comparisons were made with labeled MAb directly applied to frozen sections of spheroids. F(ab')2 and Fab fragments of both antibodies were bound at the surface of intact spheroids and penetrated to eight to ten cells, but the intact MAb were localized mainly at the spheroid surface and the outer one to three cell layers. There was much less binding at the surfaces of HT29 compared to Co112 spheroids. An enzyme immunoassay using MAb 35 and 202 demonstrated that Co112 spheroids produced about 8-fold more CEA/mg of cell protein than did monolayer cultures.(ABSTRACT TRUNCATED AT 400 WORDS)

Escherchia coli ribose binding protein based bioreporters revisited.

Bioreporter bacteria, i.e., strains engineered to respond to chemical exposure by production of reporter proteins, have attracted wide interest because of their potential to offer cheap and simple alternative analytics for specified compounds or conditions. Bioreporter construction has mostly exploited the natural variation of sensory proteins, but it has been proposed that computational design of new substrate binding properties could lead to completely novel detection specificities at very low affinities. Here we reconstruct a bioreporter system based on the native Escherichia coli ribose binding protein RbsB and one of its computationally designed variants, reported to be capable of binding 2,4,6-trinitrotoluene (TNT). Our results show in vivo reporter induction at 50 nM ribose, and a 125 nM affinity constant for in vitro ribose binding to RbsB. In contrast, the purified published TNT-binding variant did not bind TNT nor did TNT cause induction of the E. coli reporter system.

Monoclonal antibodies against idiotypic determinant(s) of the T cell receptor from HPB-ALL cells induce IL2 production in Jurkat cells without apparent evidence of binding.

Two monoclonal antibodies (mAb) directed against idiotypic determinants of the T cell receptor (anti-Ti) from HPB-ALL cells induce interleukin 2 (IL2) production in Jurkat T cells without evidence of binding to these cells as judged by fluorescence-activated cell sorter (FACS) analysis, indirect antibody-binding radioimmunoassay and direct binding studies with 125I-labeled mAb. The IL2 response induced by these mAb observed both in the presence and absence of phorbol myristate acetate was in the range of that obtained when Jurkat cells were stimulated with phytohemagglutinin or anti-T3 mAb (Leu 4). The idiotypic specificity of the two anti-HPB-ALL Ti mAb was demonstrated by several criteria. Both mAb bound specifically to HPB-ALL cells as determined by radioimmunoassay or FACS analysis but not with 8 other T cell lines. The anti-HPB-ALL Ti mAb precipitated a disulfide-linked heterodimer of 85 kDa only from 125I-labeled HPB-ALL cells and not from other cell lines tested. Incubation of HPB-ALL cells with anti-T3 abrogated the expression of T3 and induced co-modulation of the idiotypic structures detected by the two anti-HPB-ALL Ti mAb. Conversely, incubation of HPB-ALL cells with either one of the anti-Ti mAb abrogated the expression of T3 and of the idiotypic structures. Our results suggest that mAb with an apparent unique specificity for the receptor of the immunizing T cell line HPB-ALL can activate Jurkat cells by a very weak cross-reaction with these cells, which is not detectable by conventional binding tests.

Interplay between T cell receptor binding kinetics and the level of cognate peptide presented by major histocompatibility complexes governs CD8+ T cell responsiveness.

Through a rational design approach, we generated a panel of HLA-A*0201/NY-ESO-1(157-165)-specific T cell receptors (TCR) with increasing affinities of up to 150-fold from the wild-type TCR. Using these TCR variants which extend just beyond the natural affinity range, along with an extreme supraphysiologic one having 1400-fold enhanced affinity, and a low-binding one, we sought to determine the effect of TCR binding properties along with cognate peptide concentration on CD8(+) T cell responsiveness. Major histocompatibility complexes (MHC) expressed on the surface of various antigen presenting cells were peptide-pulsed and used to stimulate human CD8(+) T cells expressing the different TCR via lentiviral transduction. At intermediate peptide concentration we measured maximum cytokine/chemokine secretion, cytotoxicity, and Ca(2+) flux for CD8(+) T cells expressing TCR within a dissociation constant (K(D)) range of ∼1-5 μM. Under these same conditions there was a gradual attenuation in activity for supraphysiologic affinity TCR with K(D) < ∼1 μM, irrespective of CD8 co-engagement and of half-life (t(1/2) = ln 2/k(off)) values. With increased peptide concentration, however, the activity levels of CD8(+) T cells expressing supraphysiologic affinity TCR were gradually restored. Together our data support the productive hit rate model of T cell activation arguing that it is not the absolute number of TCR/pMHC complexes formed at equilibrium, but rather their productive turnover, that controls levels of biological activity. Our findings have important implications for various immunotherapies under development such as adoptive cell transfer of TCR-engineered CD8(+) T cells, as well as for peptide vaccination strategies.

Crystal packing modifies ligand binding affinity: the case of aldose reductase.

The relationship between the structures of protein-ligand complexes existing in the crystal and in solution, essential in the case of fragment-based screening by X-ray crystallography (FBS-X), has been often an object of controversy. To address this question, simultaneous co-crystallization and soaking of two inhibitors with different ratios, Fidarestat (FID; K(d) = 6.5 nM) and IDD594 (594; K(d) = 61 nM), which bind to h-aldose reductase (AR), have been performed. The subatomic resolution of the crystal structures allows the differentiation of both inhibitors, even when the structures are almost superposed. We have determined the occupation ratio in solution by mass spectrometry (MS) Occ(FID)/Occ(594) = 2.7 and by X-ray crystallography Occ(FID)/Occ(594) = 0.6. The occupancies in the crystal and in solution differ 4.6 times, implying that ligand binding potency is influenced by crystal contacts. A structural analysis shows that the Loop A (residues 122-130), which is exposed to the solvent, is flexible in solution, and is involved in packing contacts within the crystal. Furthermore, inhibitor 594 contacts the base of Loop A, stabilizing it, while inhibitor FID does not. This is shown by the difference in B-factors of the Loop A between the AR-594 and AR-FID complexes. A stable loop diminishes the entropic energy barrier to binding, favoring 594 versus FID. Therefore, the effect of the crystal environment should be taken into consideration in the X-ray diffraction analysis of ligand binding to proteins. This conclusion highlights the need for additional methodologies in the case of FBS-X to validate this powerful screening technique, which is widely used.

Interferência da fração mineral na estimativa do grau de humificação da matéria orgânica em agregados organominerais por ressonância paramagnética eletrônica

A concentração de radicais livres semiquinona (CRLS), determinada por ressonância paramagnética eletrônica (EPR), é considerada um índice do grau de humificação, sendo uma importante determinação em estudos qualitativos da matéria orgânica do solo. Neste trabalho, avaliou-se a interferência da fração mineral na quantificação da CRLS em agregados organominerais 20-53, 2-20 e < 2 ∝m de Podzólico Vermelho-Amarelo, Podzólico Vermelho-Escuro e Latossolo Roxo. A CRLS foi determinada pela área do sinal, estimada pela aproximação intensidade do sinal (I, em cm), multiplicada pela sua largura de linha ao quadrado (∆H², em Gauss). Os parâmetros espectrais I e ∆H foram obtidos em espectros de EPR com e sem interferência da fração mineral. No Podzólico Vermelho-Amarelo e no Podzólico Vermelho-Escuro, foram detectados dois sinais de radicais livres, um com um valor g 2,004 e largura de linha de 5-6 G, típico de radicais livres semiquinona, outro com um valor g 2,000 e largura de linha de 2-3 G, associado à fração mineral, especificamente ao quartzo (SiO2), como confirmado posteriormente por análise de amostra purificada. Nestes solos, a interferência da fração mineral na obtenção dos parâmetros I e ∆H resultou num erro na estimativa da CRLS de -7 a +488%, comparativamente às quantificações realizadas a partir dos espectros sem interferência da fração mineral. No Latossolo Roxo, os altos teores de Fe3+ não permitiram detectar os sinais dos radicais livres semiquinona por causa da sobreposição dos sinais do metal. A eliminação da interferência da fração mineral demonstrou ser um pré-requisito fundamental no estudo da matéria orgânica por EPR em agregados organominerais, para a qual são sugeridos alguns procedimentos alternativos.

Biomassa microbiana e produção de C-CO2 e N mineral de um podzólico vermelho-escuro submetido a diferentes sistemas de manejo: Microbial biomass and C-CO2 and mineral nitrogen production in paleudult soil cultivated under different management systems

Os sistemas de manejo, com diferenças no revolvimento do solo e na composição dos resíduos vegetais, alteram as propriedades biológicas do solo, com reflexos na qualidade do solo e na produtividade das culturas. Com vistas em medir estas alterações nas propriedades biológicas do solo, a biomassa e a atividade microbiana foram avaliadas em um Podzólico Vermelho-Escuro, em Eldorado do Sul (RS), utilizando diferentes preparos (convencional, reduzido e plantio direto) e dois sistemas de sucessões de culturas (aveia preta + vica/milho + caupi e aveia/milho). As avaliações foram realizadas em quatro épocas, durante 12 meses, e em duas profundidades (0-5 e 5-15 cm). O carbono da biomassa microbiana foi analisado pelo método de fumigação-incubação, e a atividade microbiana, pela produção de C-CO2 e N mineral, após 60 dias de incubação. As diferenças na biomassa e na atividade microbiana, entre os sistemas de manejo, foram mais pronunciadas na camada de 0-5 cm. Nesta camada de solo, observaram-se os maiores valores de biomassa e de atividade nos preparos conservacionistas e no sistema aveia + vica/milho + caupi. Dentre as variáveis estudadas, a mineralização de N mostrou-se a mais sensível aos manejos, à profundidade e à época de amostragem.

Mutational analysis of class A and class B penicillin-binding proteins in Streptococcus gordonii.

High-molecular-weight (HMW) penicillin-binding proteins (PBPs) are divided into class A and class B PBPs, which are bifunctional transpeptidases/transglycosylases and monofunctional transpeptidases, respectively. We determined the sequences for the HMW PBP genes of Streptococcus gordonii, a gingivo-dental commensal related to Streptococcus pneumoniae. Five HMW PBPs were identified, including three class A (PBPs 1A, 1B, and 2A) and two class B (PBPs 2B and 2X) PBPs, by homology with those of S. pneumoniae and by radiolabeling with [3H]penicillin. Single and double deletions of each of them were achieved by allelic replacement. All could be deleted, except for PBP 2X, which was essential. Morphological alterations occurred after deletion of PBP 1A (lozenge shape), PBP 2A (separation defect and chaining), and PBP 2B (aberrant septation and premature lysis) but not PBP 1B. The muropeptide cross-link patterns remained similar in all strains, indicating that cross-linkage for one missing PBP could be replaced by others. However, PBP 1A mutants presented shorter glycan chains (by 30%) and a relative decrease (25%) in one monomer stem peptide. Growth rate and viability under aeration, hyperosmolarity, and penicillin exposure were affected primarily in PBP 2B-deleted mutants. In contrast, chain-forming PBP 2A-deleted mutants withstood better aeration, probably because they formed clusters that impaired oxygen diffusion. Double deletion could be generated with any PBP combination and resulted in more-altered mutants. Thus, single deletion of four of the five HMW genes had a detectable effect on the bacterial morphology and/or physiology, and only PBP 1B seemed redundant a priori.

Leguminosas e adubação mineral como fontes de nitrogênio para o milho em sistemas de preparo do solo

O nitrogênio é um nutriente requerido em grande quantidade pelo milho. O solo tem limitada capacidade de atender a esta demanda, sendo por isto utilizadas outras fontes de N como leguminosas e adubação mineral. A combinação destas duas fontes de N pode contribuir para a sustentabilidade do agroecossistema. Com o objetivo de avaliar a disponibilidade de N em sistemas de preparo do solo e cultura, foi realizada esta pesquisa, utilizando um experimento de longa duração na UFRGS (RS) em um Argissolo Vermelho-Escuro distrófico. Os tratamentos utilizados foram três sistemas de preparo: convencional, reduzido e direto; três sistemas de cultura: aveia/milho, aveia + ervilhaca/milho + caupi e ervilhaca/milho, e três doses de N: 0, 90 e 180 kg ha-1 aplicadas em cobertura no milho. A associação do sistema plantio direto com o uso de leguminosas foi eficiente em promover o aumento do estoque de N total no solo. Embora tenha sido constatada maior velocidade de decomposição de resíduos no preparo convencional do que no plantio direto, ambos os sistemas apresentaram potencial de sincronismo da liberação de N dos resíduos com a demanda do milho. Esta cultura no sistema plantio direto apresentou menor produção de matéria seca e absorção de N do que no preparo convencional, porém não houve diferença no rendimento entre estes sistemas de preparo. A equivalência em fertilizante nitrogenado foi estimada em 55 e 38 kg ha-1, respectivamente, para a ervilhaca e aveia + ervilhaca.

Propriedades químicas de uma Terra Roxa Estruturada influenciadas pela cobertura vegetal de inverno e pela adubação orgânica e mineral

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência da cobertura vegetal de inverno, constituída de uma associação de aveia preta (Avena strigosa Schreb) com nabo forrageiro (Raphanus sativus L.), da adubação orgânica com esterco de aves e da adubação mineral sobre propriedades químicas de uma Terra Roxa Estruturada do estado de Santa Catarina. As análises foram realizadas em amostras de solo coletadas em agosto de 1994 e janeiro de 1995, nas profundidades de 0-10, 10-20 e 20-30 cm, em um experimento iniciado em 1990. Observou-se que a cobertura vegetal de inverno mostrou-se eficiente na manutenção de nutrientes, especialmente o potássio, e dos níveis de carbono orgânico, dentro dos limites da camada arável. O uso de adubo orgânico proporcionou acúmulo de nutrientes no solo, enquanto os adubos organomineral e mineral mostraram tendência de redução, principalmente dos níveis de potássio do solo.

Fósforo adicionado e fungos micorrízicos arbusculares no crescimento e nutrição mineral de limoeiro-cravo [Citrus limonia (L.) OSBECK]

Visando estudar a influência de fósforo adicionado e fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) no crescimento e nutrição mineral de limoeiro-cravo, instalou-se um experimento em casa de vegetação, com delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 6 x 3, sendo os fatores: (a) seis doses de P (0, 50, 100, 150, 200 e 250 mg kg-1 de substrato) e (b) duas espécies de FMAs (Glomus etunicatum e G. intraradices) e um controle sem FMA, com três repetições, em vasos de 1,7 dm³ de substrato. Após cinco meses do transplantio das mudas de limoeiro-cravo, avaliaram-se a altura, diâmetro do caule, matéria seca da parte aérea das plantas, nutrientes acumulados na parte aérea e percentagem de colonização radicular. No substrato, avaliaram-se o comprimento de micélio extra-radicular ativo (MEA) e total (MET) de FMAs. O porta-enxerto limoeiro-cravo apresentou alta dependência micorrízica na absorção dos nutrientes, quando inoculado com G. intraradices, o que resultou em maior altura, diâmetro de caule e matéria seca da parte aérea das plantas. Apenas essa espécie de FMA formou micorriza com o hospedeiro, com valores de colonização radicular inversamente proporcionais às doses de P adicionado. Houve aumento de MEA e MET com o aumento das doses de P, com alta correlação entre o primeiro e a absorção de nutrientes. Apesar de não colonizar o hospedeiro, a infestação com G. etunicatum resultou em valores de MEA e MET superiores aos do controle, indicando, talvez, capacidade saprofítica desse fungo para sobreviver no substrato.

Influência da cobertura vegetal de inverno e da adubação orgânica e, ou, mineral sobre as propriedades físicas de uma Terra Roxa Estruturada

O presente trabalho objetivou avaliar a influência da cobertura vegetal de inverno, constituída de uma associação de aveia preta (Avena strigosa Schreb) com nabo forrageiro (Raphanus sativus L.), da adubação orgânica com esterco de aves, da adubação orgânica e mineral e da adubação mineral sobre propriedades físicas do solo, numa Terra Roxa Estruturada do estado de Santa Catarina. As análises foram realizadas em amostras de solo coletadas em agosto de 1994 e janeiro de 1995, nas profundidades de 0-10, 10-20 e 20-30 cm, em um experimento iniciado em 1990. Verificou-se uma redução na estabilidade de agregados maiores que 4,76 mm, quando se fez uso de adubação orgânica, bem como aumento na estabilidade de agregados das classes de diâmetro 4,76 a 2,00 e 2,00 a 1,00 mm. Na camada de solo de 0-10 cm, observou-se que o adubo orgânico aumentou a macroporosidade e diminuiu a densidade do solo, enquanto a adubação orgânica e mineral reduziu a macroporosidade e aumentou a microporosidade e a densidade do solo.

A cobertura vegetal de inverno e a adubação orgânica e, ou, mineral influenciando a sucessão feijão/milho

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência da cobertura vegetal de inverno, constituída de uma associação de aveia preta (Avena strigosa Schreb) com nabo forrageiro (Raphanus sativus L.), da adubação orgânica com esterco de aves e da adubação mineral sobre o rendimento de grãos da sucessão feijão/milho numa Terra Roxa Estruturada do estado de Santa Catarina. A cobertura do solo influenciou o rendimento de grãos de feijão, mas não o de milho. Isto pode ser atribuído à produção de uma safra de feijão antes do estabelecimento da cultura do milho e ao fato de a associação de aveia preta com nabo forrageiro apresentar uma relação C/N mais estreita que a da aveia. Independentemente do uso da cobertura vegetal, a prática da adubação promoveu aumento do rendimento de grãos de feijão, enquanto o de milho só foi favorecido no tratamento sem cobertura, não havendo distinção entre os tipos de adubo.