Novel Proteins Involved in Dynamics of The Photosynthetic Apparatus

During the past few years, a considerable number of research articles have been published relating to the structure and function of the major photosynthetic protein complexes, photosystem (PS) I, PSII, cytochrome (Cyt) b6f, and adenosine triphosphate (ATP) synthase. Sequencing of the Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) genome together with several high-quality proteomics studies has, however, revealed that the thylakoid membrane network of plant chloroplasts still contains a number of functionally unknown proteins. These proteins may have a role as auxiliary proteins guiding the assembly, maintenance, and turnover of the thylakoid protein complexes, or they may be as yet unknown subunits of the photosynthetic complexes. Novel subunits are most likely to be found in the NAD(P)H dehydrogenase (NDH) complex, the structure and function of which have remained obscure in the absence of detailed crystallographic data, thus making this thylakoid protein complex a particularly interesting target of investigation. In this thesis, several novel thylakoid-associated proteins were identified by proteomics-based methods. The major goal of characterization of the stroma thylakoid associated polysome-nascent chain complexes was to determine the proteins that guide the dynamic life cycle of PSII. In addition, a large protein complex of ≥ 1,000 kDa, residing in the stroma thylakoid, was characterized in greater depth and it was found to be a supercomplex composed of the PSI and NDH complexes. A set of newly identified proteins from Arabidopsis thylakoids was subjected to detailed characterization using the reverse genetics approach and extensive biochemical and biophysical analysis. The role of the novel proteins, either as auxiliary proteins or subunits of the photosynthetic protein complexes, was revealed. Two novel thylakoid lumen proteins, TLP18.3 and AtCYP38, function as auxiliary proteins assisting specific steps of the assembly/repair of PSII. The role of the 10-kDa thylakoid lumen protein PsbR is related to the optimization of oxygen evolution of PSII by assisting the assembly of the PsbP protein. Two integral thylakoid membrane proteins, NDH45 and NDH48, are novel subunits of the chloroplast NDH complex. Finally, the thylakoid lumen immunophilin AtCYP20-2 is suggested to interact with the NDH complex, instead of PSII as was hypothesized earlier.

TCDI vs TCD for stroke risk prevention in children with sickle cell anemia: a cross-sectional study

Children with sickle cell anemia (SCA) are at increased risk of stroke. Elevated blood-flow velocities in the middle cerebral artery detected by Transcranial Doppler (TCD) are a good predictor of stroke risk in these children. Velocities obtained by TCD are measured by using a specific parameter, the time-averaged mean of the maximum velocity (TAMM). Children with TAMM velocities ≥200 cm/sec are at high risk of stroke, and transfusions as primary prevention might be done. Transcranial Doppler-imaging (TCDI) is now widely available and it allows the visualization of intracranial vessels.Few studies have compared the TAMM in TCD and TCDI, and no studies have established a cutoff point for TAMM in TCDI equivalent to the STOP criteria of “normal”, “conditional” and “abnormal”, which could predict a high risk of stroke in children with SCAObjectives: To compare the TAMM velocity obtained by TCDI with the TAMM velocity obtained with TCD in the middle cerebral artery, and to determine a cutoff point for TAMM in TCDI that could predict a high risk of stroke in children with SCAMethods: This study is a cross-sectional study of a diagnostic test. 78 children with sickle cell anemia between 2 to 16 years will be evaluated with both TCD and TCDI in order to determinate the TAMM with the two devices. Velocities obtained with both Doppler techniques will be compared using an intraclass correlation coefficient

Anemia falciforme: desafios e avanços na busca de novos fármacos

Sickle Cell Disease (SCD) is a disease characterized by a punctual mutation (GTG - GAG) in the sixth codon of the gamma globin gene leading to a substitution of glutamic acid by a valine in the β chain of hemoglobin. Despite the huge progress on the molecular knowledge of the disease in recent years, few therapeutic resources were developed. Currently, the treatment is mainly done with the anticancer agent hydroxyurea. This review summarizes current knowledge about possible targets and new approaches to the discovery new compounds to treat the symptoms of SCD.

Functional characterization of proteins required for mitotic progression and the spindle assembly checkpoint

During mitotic cell division, the genetic material packed into chromosomes is divided equally between two daughter cells. Before the separation of the two copies of a chromosome (sister chromatids), each chromosome has to be properly connected with microtubules of the mitotic spindle apparatus and aligned to the centre of the cell. The spindle assembly checkpoint (SAC) monitors connections between microtubules and chromosomes as well as tension applied across the centromere. Microtubules connect to a chromosome via kinetochores, which are proteinaceous organelles assembled onto the centromeric region of the sister chromatids. Improper kinetochore-microtubule attachments activate the SAC and block chromosome segregation until errors are corrected and all chromosomes are connected to the mitotic spindle in a bipolar manner. The purpose of this surveillance mechanism is to prevent loss or gain of chromosomes in daughter cells that according to current understanding contributes to cancer formation. Numerous proteins participate in the regulation of mitotic progression. In this thesis, the mitotic tasks of three kinetochore proteins, Shugoshin 1 (Sgo1), INCENP, and p38 MAP kinase (p38 MAPK), were investigated. Sgo1 is a protector of centromeric cohesion. It is also described in the tension-sensing mechanism of the SAC and in the regulation of kinetochore-microtubule connections. Our results revealed a central role for Sgo1 in a novel branch of kinetochore assembly. INCENP constitutes part of the chromosomal passenger complex (CPC). The other members of the core complex are the Aurora B kinase, Survivin and Borealin. CPC is an important regulatory element of cell division having several roles at various stages of mitosis. Our results indicated that INCENP and Aurora B are highly dynamic proteins at the mitotic centromeres and suggested a new role for CPC in regulation of chromosome movements and spindle structure during late mitosis. The p38 MAPK has been implicated in G1 and G2 checkpoints during the cell cycle. However, its role in mitotic progression and control of SAC signaling has been controversial. In this thesis, we discovered a novel function for p38γ MAPK in chromosome orientation and spindle structure as well as in promotion of viability of mitotic cells.

Differentiation of Colletotrichum gloeosporioides isolates by using total proteins and esterase electrophoretic patterns and extracellular enzymes production

Isolates of Colletotrichum gloeosporioides (ISO-1, ISO-2, ISO-3, ISO-4, ISO-5 and ISO-6), the causal agent of anthracnose disease on mango fruits, were characterized by electrophoretic patterns of total proteins and esterase in polyacrylamida gel, and also, by production of extracellular enzymes on specific solid substrate. The electrophoretic analysis showed variation in number, intensity of coloration and position of the bands in the gel at each studied system tested. In contrast to the monomorphic behavior to total proteins, high esterase polymorfism was observed indicating difference among isolates. All isolates showed the activity of extracellular enzymes such as amylase, lipase, and protease with some variation among them. The proteolitic activity seemed to be more accentuated than the two other enzymes studied.

Quantification of Proteins and Cells: Luminometric Nonspecific Particle-Based Methods

New luminometric particle-based methods were developed to quantify protein and to count cells. The developed methods rely on the interaction of the sample with nano- or microparticles and different principles of detection. In fluorescence quenching, timeresolved luminescence resonance energy transfer (TR-LRET), and two-photon excitation fluorescence (TPX) methods, the sample prevents the adsorption of labeled protein to the particles. Depending on the system, the addition of the analyte increases or decreases the luminescence. In the dissociation method, the adsorbed protein protects the Eu(III) chelate on the surface of the particles from dissociation at a low pH. The experimental setups are user-friendly and rapid and do not require hazardous test compounds and elevated temperatures. The sensitivity of the quantification of protein (from 40 to 500 pg bovine serum albumin in a sample) was 20-500-fold better than in most sensitive commercial methods. The quenching method exhibited low protein-to-protein variability and the dissociation method insensitivity to the assay contaminants commonly found in biological samples. Less than ten eukaryotic cells were detected and quantified with all the developed methods under optimized assay conditions. Furthermore, two applications, the method for detection of the aggregation of protein and the cell viability test, were developed by utilizing the TR-LRET method. The detection of the aggregation of protein was allowed at a more than 10,000 times lower concentration, 30 μg/L, compared to the known methods of UV240 absorbance and dynamic light scattering. The TR-LRET method was combined with a nucleic acid assay with cell-impermeable dye to measure the percentage of dead cells in a single tube test with cell counts below 1000 cells/tube.

Novel CO2 Regulated Proteins in Synechocystis PCC 6803

The large biodiversity of cyanobacteria together with the increasing genomics and proteomics metadata provide novel information for finding new commercially valuable metabolites. With the advent of global warming, there is growing interest in the processes that results in efficient CO2 capture through the use of photosynthetic microorganisms such as cyanobacteria. This requires a detailed knowledge of how cyanobacteria respond to the ambient CO2. My study was aimed at understanding the changes in the protein profile of the model organism, Synechocystis PCC 6803 towards the varying CO₂ level. In order to achieve this goal I have employed modern proteomics tools such as iTRAQ and DIGE, recombinant DNA techniques to construct different mutants in cyanobacteria and biophysical methods to study the photosynthetic properties. The proteomics study revealed several novel proteins, apart from the well characterized proteins involved in carbon concentrating mechanisms (CCMs), that were upregulated upon shift of the cells from high CO₂ concentration (3%) to that in air level (0.039%). The unknown proteins, Slr0006 and flavodiiron proteins (FDPs) Sll0217-Flv4 and Sll0219-Flv2, were selected for further characterization. Although slr0006 was substantially upregulated under C_i limiting conditions, inactivation of the gene did not result in any visual phenotype under various environmental conditions indicating that this protein is not essential for cell survival. However, quantitative proteomics showed the induction of novel plasmid and chromosome encoded proteins in deltaslr0006 under air level CO₂ conditions. The expression of the slr0006 gene was found to be strictly dependent on active photosynthetic electron transfer. Slr0006 contains conserved dsRNA binding domain that belongs to the Sua5/YrdC/YciO protein family. Structural modelling of Slr0006 showed an alpha/beta twisted open-sheet structure and a positively charged cavity, indicating a possible binding site for RNA. The 3D model and the co-localization of Slr0006 with ribosomal subunits suggest that it might play a role in translation or ribosome biogenesis. On the other hand, deletions in the sll0217-sll218- sll0219 operon resulted in enhanced photodamage of PSII and distorted energy transfer from phycobilisome (PBS) to PSII, suggesting a dynamic photoprotection role of the operon. Constructed homology models also suggest efficient electron transfer in heterodimeric Flv2/Flv4, apparently involved in PSII photoprotection. Both Slr0006 and FDPs exhibited several common features, including negative regulation by NdhR and ambiguous cellular localization when subjected to different concentrations of divalent ions. This strong association with the membranes remained undisturbed even in the presence of detergent or high salt. My finding brings ample information on three novel proteins and their functions towards carbon limitation. Nevertheless, many pathways and related proteins remain unexplored. The comprehensive understanding of the acclimation processes in cyanobacteria towards varying environmental CO₂ levels will help to uncover adaptive mechanisms in other organisms, including higher plants.

Avaliação da Velocidade Média na Aorta Torácica Descendente em Fetos com Anemia

Objetivo: verificar se existe correlação significativa entre a velocidade média na dopplerfluxometria da artéria aorta torácica descendente e o grau de anemia fetal. Métodos: estudo prospectivo, transversal, no qual foram analisados 66 fetos de gestantes isoimunizadas, em que se realizou a cordocentese para a realização de transfusões intra-uterinas pela via intravascular (66,7%). Nos fetos que foram submetidos à transfusão intra-uterina pela via intraperitoneal, ou naqueles casos em que não houve necessidade de tratamento intra-uterino (33,3%), a determinação da concentração de hemoglobina do cordão foi realizada pela punção do cordão umbilical, no momento da interrupção da gestação. Neste grupo de fetos estudados, foi realizado exame dopplerfluxométrico da artéria aorta torácica descendente, sendo calculada a velocidade média de fluxo. Foi realizado estudo de associação entre as variáveis. Foram também calculados os valores de sensibilidade, especificidade, valores preditivos positivo e negativo. Resultados: observou-se correlação significativa e inversa entre a velocidade média na artéria aorta torácica descendente e o nível de hemoglobina fetal. A velocidade média na dopplerfluxometria da artéria aorta torácica descendente apresentou sensibilidade de 47,5% para anemia fetal moderada (Hg<10 g/dL), com o teste exato de Fisher apresentando valor de p<0,01, e de 54,5% para anemia fetal grave (Hg<7,0 g/dL), com um valor de p=0,01. Conclusões: houve associação significativa entre a velocidade média na aorta torácica descendente e o grau de diagnóstico de anemia fetal.

Enteroparasitoses, Anemia e Estado Nutricional em Grávidas Atendidas em Serviço Público de Saúde

Objetivos: estimar a freqüência de enteroparasitoses em gestantes de pré-natal de baixo risco e sua associação com anemia, estado nutricional, escolaridade e saneamento (fossa sanitária) no domicílio. Métodos: a partir de amostra de 316 gestantes que iniciaram o pré-natal de baixo risco do ambulatório de pré-natal do Instituto Materno Infantil de Pernambuco (IMIP) no período de maio de 2000 a julho de 2001, determinaram-se, por meio de um desenho de corte transversal, as freqüências de enteroparasitoses (método Hoffman, em única amostra) e de anemia (Hb <11,0 g/dL), o estado nutricional (índice de massa corporal - IMC - ajustado para idade gestacional) e indicadores sociais (escolaridade e presença de fossa sanitária em domicílio). Resultados: a freqüência de enteroparasitoses entre estas pacientes foi de 37,0%, sendo 31,6% dos casos positivos representados por monoparasitas. As espécies de parasitos mais freqüentes foram Entamoeba histolytica (13,3%) e Ascaris lumbricoides (12,0%). Detectaram-se 55,4% de gestantes anêmicas, 25,0% de desnutridas e 24,1% com sobrepeso ou obesidade. Houve associação estatisticamente significativa entre enteroparasitose e escolaridade. Não se observou, por outro lado, associação entre anemia, estado nutricional materno, presença de fossa sanitária em domicílio e enteroparasitoses. Conclusões: constataram-se freqüência elevada de enteroparasitoses e anemia, sem, entretanto, haver associação entre estas ocorrências. A escolaridade esteve estatisticamente relacionada com a presença de parasitos intestinais.

A anemia por deficiência de ferro na grávida adolescente: comparação entre métodos laboratoriais

OBJETIVO: avaliar, em grávidas adolescentes, a incidência de redução do estoque de ferro, por meio de seus vários indicadores: hemoglobina, ferro sérico, ferritina, índice de saturação de transferrina e receptor de transferrina, e correlacionar os seus resultados. MÉTODOS: foram incluídas 56 adolescentes, que se encontravam na primeira consulta de pré-natal entre a 12ª e a 20ª semana de gestação. Foram consideradas pacientes normais aquelas que apresentavam valores superiores a: 11 mg/dl para a hemoglobina, 12 mig/dL para a ferritina, 50 mg/L para o ferro sérico, 16% para o índice de saturação de transferrina e inferior a 28,1 nmol/L para o receptor de transferrina. Cada marcador foi avaliado por porcentagem simples e para verificar discordâncias entre os valores obtidos utilizamos o teste de McNemar. RESULTADOS: a incidência de anemia dada pelo nível de hemoglobina foi de 21,4%, sendo essas gestantes anêmicas, portadoras de anemia de grau leve. A ferritina em níveis inferiores a 12 µg/dL apurou deficiência de ferro em 21,4% das gestantes. O ferro sérico encontrou-se diminuído em 3,6% das pacientes e o índice de saturação da transferrina em 26,8% da amostra. Não se pôde valorizar a interpretação do receptor de transferrina, pois não há padronização internacional quanto à unidade de medida de dosagem. Quando se comparou a hemoglobina com os outros parâmetros de avaliação de ferropenia, como a ferritina, o ferro sérico, o índice de saturação de transferrina e o receptor de transferrina, encontrou-se que esses índices não avaliaram melhor que a hemoglobina a deficiência de ferro. CONCLUSÕES: a dosagem de hemoglobina, em pacientes com anemia leve, foi suficiente para avaliação da ferropenia.

Diagnóstico não invasivo da anemia fetal pela medida do pico de velocidade sistólica na dopplervelocimetria da artéria cerebral média

OBJETIVO: avaliar se existe associação entre a medida do pico de velocidade sistólica (PVS) na dopplervelocimetria da artéria cerebral média (ACM) e a concentração de hemoglobina fetal e determinar a sua capacidade diagnóstica. MÉTODOS: entre janeiro de 2000 e maio de 2003, 44 gestantes isoimunizadas foram submetidas a transfusão intra-uterina. Realizou-se estudo dopplervelocimétrico da ACM antes de cada transfusão fetal, sempre com intervalo inferior a 3 horas, antecedendo o procedimento. O PVS da ACM foi considerado alterado quando seu valor era superior a 1,5 múltiplo da mediana para a respectiva idade gestacional. A concentração de hemoglobina do cordão foi aferida antes de se iniciar a infusão de sangue, realizada no Hemocue® (B-Hemoglobin Photometer Hemocue AB; Angelholm, Sweden). O estudo estatístico foi feito pelo teste do chi2 e também foram calculados os valores de sensibilidade, especificidade, valores preditivos positivo e negativo. RESULTADOS: foram realizados 83 procedimentos, sendo que em 33 a hemoglobina fetal era inferior a 10,0 g/dL. Houve associação significativa entre as variáveis estudadas, p<0,001. Fetos com hemoglobina menor ou igual a 10 g/dL apresentaram aumento significativo na medida do PVS na ACM, com valores superiores a 1,5 múltiplo da mediana. O PVS na ACM apresentou sensibilidade de 75,7% para a detecção de hemoglobina do cordão menor ou igual a 10 g/dL. CONCLUSÃO: o pico de velocidade sistólica na artéria cerebral média pode ser utilizado como método complementar no diagnóstico da anemia fetal.

Índice cárdio-femoral para avaliação da anemia de fetos de gestantes isoimunizadas

OBJETIVO: estabelecer novo marcador não invasivo na detecção da anemia fetal, em gestantes isoimunizadas por antígenos eritrocitários. MÉTODOS: em estudo transversal o índice ecográfico obtido pela razão entre a medida ecográfica do diâmetro biventricular externo (DBVE) e do comprimento do fêmur (ambos em centímetros) foi correlacionado à concentração da hemoglobina fetal. Foram incluídos no estudo 59 fetos de gestantes isoimunizadas selecionados para propedêutica invasiva que foram submetidos a 130 cordocenteses para diagnóstico e tratamento da anemia. A medida do índice cárdio-femoral foi obtida imediatamente antes da cordocentese e o valor da hemoglobina foi determinado em amostra de sangue fetal obtida durante o procedimento. A correlação entre o índice cárdio-femoral e o valor da hemoglobina fetal foi avaliada por regressão linear e o ponto de corte de melhor acuidade no diagnóstico da anemia (hemoglobina menor que 10 g/dl), verificado pela curva ROC. RESULTADOS: a medida ecográfica do DBVE variou de 1,6 a 4,7 cm (média 2,5±1,3 cm) e a do comprimento do fêmur de 3,0 a 6,9 cm (média 4,3±0,9 cm). O índice cárdio-femoral calculado variou de 0,4 a 1,0 (média 0,6±0,1). Observou-se correlação inversa entre o índice ecográfico e a hemoglobina fetal (R²=0,37 e p<0,0001). O valor 0,60 para o índice cárdio-femoral foi o ponto de corte com melhor acuidade para a predição de um nível de hemoglobina fetal menor que 10,0 g/dl: sensibilidade 80,9%, especificidade 83,1%, valor preditivo positivo 73,1% e valor preditivo negativo 88,5%. CONCLUSÃO: o índice cárdio-femoral apresentou boa acuidade na predição do nível de hemoglobina fetal abaixo de 10 g/dl em gestantes isoimunizadas por antígenos eritrocitários, podendo se tornar marcador não invasivo da anemia fetal.

Baixa escolaridade como fator limitante para o combate à anemia entre gestantes

OBJETIVOS: avaliar o impacto sobre os níveis de hemoglobina entre gestantes submetidas à suplementação com sulfato ferroso e orientações alimentares. MÉTODOS: foram avaliadas 197 gestantes acompanhadas no pré-natal de uma unidade de saúde. O grupo intervenção foi composto por 105 gestantes com idade gestacional inicial entre a 14ª e a 20ª semana de gravidez, as quais receberam prescrição de 60 mg de ferro elementar por dia, por meio de sulfato ferroso, orientações alimentares e dosagem de hemoglobina realizada com fotômetro portátil. A partir de 34 semanas gestacionais esse grupo foi reavaliado quanto à hemoglobina e realizado consumo alimentar de freqüência semiquantitativo. O grupo controle foi avaliado transversalmente e era formado por 92 gestantes com idade gestacional superior a 34 semanas. Considerou-se anemia quando a hemoglobina foi inferior a 11 g/dL As gestantes de ambos os grupos foram pesadas e medidas, sendo o diagnóstico nutricional determinado pelo IMC pré-gestacional. Foi realizada análise multivariada por meio de regressão logística utilizando modelo hierárquico. RESULTADOS: a prevalência de anemia ao final do terceiro trimestre, no grupo intervenção, foi de 31,6%, e no grupo controle, 26,1% (p=0,43). O uso do suplemento de ferro foi referido por 65% das gestantes do grupo intervenção, sendo que 67,7% interromperam o uso em algum momento. Os motivos principais foram: esquecimento (43,2%) e enjôo e/ou vômito (27,2%). Gestantes com escolaridade inferior a 8 anos de estudo apresentaram 3 vezes mais risco na ocorrência de anemia no terceiro trimestre. CONCLUSÕES: o uso de sulfato ferroso não mostrou-se associado à menor prevalência de anemia. Os resultados sugerem que são necessárias mudanças estruturais nas condições socioeconômicas para se modificar o quadro atual quanto à anemia ferropriva.