Mastoparan, a novel mitogen for Swiss 3T3 cells, stimulates pertussis toxin-sensitive arachidonic acid release without inositol phosphate accumulation

Mastoparan, a basic tetradecapeptide isolated from wasp venom, is a novel mitogen for Swiss 3T3 cells. This peptide induced DNA synthesis in synergy with insulin in a concentration-dependent manner; half-maximum and maximum responses were achieved at 14 and 17 microM, respectively. Mastoparan also stimulated DNA synthesis in the presence of other growth promoting factors including bombesin, insulin-like growth factor-1, and platelet-derived growth factor. The synergistic mitogenic stimulation by mastoparan can be dissociated from activation of phospholipase C. Mastoparan did not stimulate phosphoinositide breakdown, Ca2+ mobilization or protein kinase C-mediated phosphorylation of a major cellular substrate or transmodulation of the epidermal growth factor receptor. In contrast, mastoparan stimulated arachidonic acid release, prostaglandin E2 production, and enhanced cAMP accumulation in the presence of forskolin. These responses were inhibited by prior treatment with pertussis toxin. Hence, mastoparan stimulates arachidonic acid release via a pertussis toxin-sensitive G protein in Swiss 3T3 cells. Arachidonic acid, like mastoparan, stimulated DNA synthesis in the presence of insulin. The ability of mastoparan to stimulate mitogenesis was reduced by pertussis toxin treatment. These results demonstrate, for the first time, that mastoparan stimulates reinitiation of DNA synthesis in Swiss 3T3 cells and indicate that this peptide may be a useful probe to elucidate signal transduction mechanisms in mitogenesis.

Modelagem da recomendação de corretivos e fertilizantes para a cultura da soja

A recomendação de adubação para as culturas agrícolas, no Brasil, é feita com base em tabelas que relacionam a classe de disponibilidade do nutriente no solo com a dose a ser aplicada. Este trabalho apresenta uma alternativa para recomendar corretivos e fertilizantes para a cultura da soja, o SIRSo (sistema de recomendação de corretivos e fertilizantes para a cultura da soja). O princípio desse sistema é o balanço nutricional, ou seja, a recomendação se faz a partir da diferença entre o requerimento de nutrientes pela planta e o suprimento de nutrientes pelo solo, por resíduos orgânicos, por fertilizantes e pela calagem. O sistema considera ainda o fator sustentabilidade, visando manter uma quantidade de nutriente no solo capaz de garantir produtividade mínima em cultivos subseqüentes. Para recomendar calagem, o sistema considera dois métodos: a neutralização do Al3+ e a elevação dos teores de Ca2+ + Mg2+, ou a saturação por bases. O requerimento de nutrientes varia com a produtividade esperada de grãos, com as características do solo e com a taxa de recuperação pela planta do nutriente aplicado ao solo. O suprimento pelo solo depende da disponibilidade do nutriente, estimada a partir da análise de solo e da taxa de recuperação pelo extrator do nutriente aplicado. As comparações entre as recomendações geradas pelo SIRSo e aquelas oriundas das tabelas em uso no País mostram, em geral, que o SIRSo recomenda maior quantidade de nutrientes, principalmente de P e K quando consideradas as maiores produtividades, fato confirmado pela análise de sensibilidade, que mostrou grande variação da dose a ser recomendada desses nutrientes com a produtividade de grãos. Esse fato pode ser considerado como vantagem do SIRSo em relação às tabelas, muitas das quais apresentam pouca ou nenhuma variabilidade das doses em relação à produtividade.

Influência de nitrogênio e potássio, via fertirrigação, em atributos do solo, níveis críticos foliares e produção do coqueiro-anão

O plantio de coqueiro-anão irrigado, com o objetivo de produzir coco para aproveitamento de água, tem se expandido muito no Brasil. As maiores produtividades, obtidas sob irrigação, influenciam nas quantidades de N e de K requeridas pela planta, o que altera as relações entre os seus teores no solo e na planta. Um experimento com plantas de coqueiro-anão, irrigado por microaspersão, foi conduzido em um Argissolo Amarelo da unidade de paisagem dos tabuleiros costeiros no Nordeste do Brasil. Foi utilizada a matriz Pan Puebla III em blocos ao acaso, com quatro repetições. Os tratamentos de fertirrigação foram dez combinações de N e K, utilizando uréia e cloreto de potássio como fontes dos nutrientes, aplicados semanalmente durante 52 meses. Amostras de solo foram coletadas na zona de influência do microaspersor e amostras de folhas foram coletadas nas posições 9 e 14. A aplicação de uréia reduziu o pH e os teores de Ca2+ e Mg2+ no solo. O maior valor de condutividade elétrica do extrato de saturação do solo foi de 0,65 dS m-1, na profundidade 0_5 cm, e decresceu com a profundidade. Os coeficientes de correlação entre os teores de K na folha e no solo, nas profundidades 0_5, 0_20 e 20_40 cm, foram similares, indicando que a amostragem de solo para fertilidade na cultura do coqueiro-anão fertirrigado pode ser feita na profundidade de 0_20 cm. Maior quantidade de massa do fruto e mais volume do albúmen líquido foram obtidos com a menor dose de N, dado o menor número de frutos por árvore. Os tratamentos de N e K não influenciaram o valor do pH da água do coco, porém alteraram o valor do brix. O teor de K na água do coco aumentou com a quantidade de K aplicada e do teor de K na folha. Os níveis críticos de N e K nas folhas 9 e 14 foram 19,2, 20,5, 12,1 e 9,4 g kg-1, respectivamente. O nível crítico de K no solo pelo Mehlich-1, na profundidade 0_20 cm, foi 45 mg dm-3.

Produtividade e aspectos nutricionais de plantas de soja cultivadas em solos de cerrado com diferentes texturas

Nos últimos anos, o cultivo da soja teve grande expansão em áreas com texturas mais arenosas do Cerrado. Esse fato gerou questionamentos quanto à sustentabilidade e viabilidade técnica, econômica e ambiental da produção dessa cultura. Adicionalmente, esperam-se diferenças no potencial produtivo e na dinâmica de nutrientes em solo e planta com a variação da textura do solo. Este estudo objetivou avaliar a produtividade e os aspectos nutricionais de plantas de soja cultivadas em solos de Cerrado com diferentes texturas. Foram utilizados dois bancos de dados com informações de plantas de soja e solos com diferentes teores de argila (valores entre 30 e 840 g kg-1). Por meio de plotagem dos dados em gráficos e ajustes de equações de regressão, foram gerados relacionamentos da produtividade com a textura, histórico de uso e, em alguns casos, separando-se os efeitos por classes texturais: arenosa, média, argilosa e muito argilosa, além dos teores foliares de nutrientes com a textura e a produtividade. A produtividade de soja mostrou tendência de aumento com o teor de argila. Separando-se os bancos de dados por classes texturais, a mesma tendência foi verificada apenas nas classes arenosa e argilosa. Nas classes média e muito argilosa houve tendência de queda da produtividade com o aumento do teor de argila. Os nutrientes tiveram relacionamentos variados com a textura e produtividade da soja, merecendo destaque os teores foliares de P e S, que apresentaram aumento com os teores de argila até valores de 227 e 426 g kg-1, respectivamente, para posterior decréscimo. Potássio, Ca e Mg se relacionaram positiva e significativamente com teor de argila e produtividade da soja, mostrando limitação, principalmente de K+ e Ca2+, no solo para a soja cultivada em solos mais arenosos. Quanto aos micronutrientes, não houve limitação à produtividade, com exceção do B. Pode-se considerar que a produtividade de soja independe da textura do solo; condições climáticas e manejo adequado do solo parecem ser os principais fatores determinantes das respostas da cultura. Em solos arenosos, deve ser dispensada maior atenção ao manejo da adubação com K, Ca e B, que foram os elementos mais limitantes à produtividade da soja.

Protective effect of divalent cations against aluminum toxicity in soybean

A large proportion of soybean fields in Brazil are currently cultivated in the Cerrado region, where the area planted with this crop is growing considerably every year. Soybean cultivation in acid soils is also increasing worldwide. Since the levels of toxic aluminum (Al) in these acid soils is usually high it is important to understand how cations can reduce Al rhizotoxicity in soybean. In the present study we evaluated the ameliorative effect of nine divalent cations (Ca, Mg, Mn, Sr, Sn, Cu, Zn, Co and Ba) in solution culture on Al rhizotoxicity in soybean. The growth benefit of Ca and Mg to plants in an acid Inceptisol was also evaluated. In this experiment soil exchangeable Ca:Mg ratios were adjusted to reach 10 and 60 % base saturation, controlled by different amounts of CaCl2 or MgCl2 (at proportions from 100:0 up to 0:100), without altering the soil pH level. The low (10 %) and adequate (60 %) base saturation were used to examine how plant roots respond to Al at distinct (Ca + Mg)/Al ratios, as if they were growing in soils with distinct acidity levels. Negative and positive control treatments consisted of absence (under native soil or undisturbed conditions) or presence of lime (CaCO3) to reach 10 and 60 % base saturation, respectively. It was observed that in the absence of Aluminum, Cu, Zn, Co and Sn were toxic even at a low concentration (25 µmol L-1), while the effect of Mn, Ba, Sr and Mg was positive or absent on soybean root elongation when used in concentrations up to 100 µmol L-1. At a level of 10 µmol L-1 Al, root growth was only reverted to the level of control plants by the Mg treatment. Higher Tin doses led to a small alleviation of Al rhizotoxicity, while the other cations reduced root growth or had no effect. This is an indication that the Mg effect is ion-specific and not associated to an electrostatic protection mechanism only, since all ions were divalent and used at low concentrations. An increased exchangeable Ca:Mg ratio (at constant soil pH) in the acid soil almost doubled the soybean shoot and root dry matter even though treatments did not modify soil pH and exchangeable Al3+. This indicates a more efficient alleviation of Al toxicity by Mg2+ than by Ca2+. The reason for the positive response to Mg2+ was not the supply of a deficient nutrient because CaCO3 increased soybean growth by increasing soil pH without inducing Mg2+ deficiency. Both in hydroponics and acid soil, the reduction in Al toxicity was accompanied by a lower Al accumulation in plant tissue, suggesting a competitive cation absorption and/or exclusion of Al from plant tissue stimulated by an Mg-induced physiological mechanism.

Avaliação da qualidade de solos sob diferentes coberturas florestais e de pastagem no sul de Minas Gerais

No sul de Minas Gerais faz-se a substituição de florestas de araucária por pastagens ou extensos plantios de eucalipto. No entanto, poucos estudos relacionam, de forma ampla, os impactos nos atributos físicos, químicos, microbianos e visuais do solo causados por esta substituição. Com esse objetivo, selecionaram-se áreas com eucalipto, araucária implantada, mata nativa e pasto implantado em Delfim Moreira, MG, no verão de 2006, de onde se retiraram amostras deformadas e indeformadas de solo para análises químicas (pH, P, K, Ca2+, Mg2+, Al3+, H + Al, SB, t, T, V, m e matéria orgânica), físicas (densidade do solo, densidade de partículas, índice de floculação, diâmetro médio geométrico, macro e microporosidade) e microbianas (atividade microbiana, qCO2, C da biomassa microbiana, relação C da biomassa/C orgânico). Com atributos visuais ligados ao solo, às plantas e aos animais, elaborou-se um indicador da qualidade visual para cada ecossistema, que se destacou pela praticidade, simplicidade e sensibilidade na discriminação das diferentes coberturas vegetais. A grande maioria dos atributos físicos e microbianos mostrou-se eficiente nas avaliações da qualidade ambiental, que revelaram grande disparidade entre a pastagem e os demais ecossistemas, e alta similaridade entre o ecossistema eucalipto com sub-bosque desenvolvido e araucária implantada.

Recuperação de área degradada por construção de hidroelétrica com adubação verde e corretivo

As "áreas de empréstimo" em hidrelétricas são as áreas remanescentes da construção da fundação da barragem e podem ser consideradas áreas degradadas, pois delas foram retirados os horizontes superficiais do solo. Este trabalho teve como objetivo estudar a recuperação de um Latossolo Vermelho distrófico, degradado por construção civil (Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira-SP), por meio de adubação verde e aplicação de calagem e gessagem. Os tratamentos constituíram-se de: testemunha (solo mobilizado e vegetação espontânea); mucuna-preta e guandu até 1994. Depois foram substituídos por feijão-de-porco; calcário + mucuna-preta; calcário + guandu até 1994. Nova substituição foi feita por feijão-de-porco; calcário + gesso + mucuna-preta e calcário + gesso + guandu até 1994. Outra substituição foi feita por feijão-de-porco. Esses tratamentos foram estabelecidos em blocos casualizados com quatro repetições: após quatro anos com os adubos verdes, um ano com milho, um ano com aveia-preta e dois anos com braquiária. Foram avaliados: pH, teores de Ca2+, Mg2+, P, K, capacidade de troca catiônica, saturação por bases e teor de matéria orgânica. Os tratamentos adotados estão recuperando os atributos químicos do solo degradado, e a mucuna-preta apresentou os melhores resultados, quando comparada ao guandu e feijão-de-porco. Os efeitos da recuperação dos atributos químicos do solo alcançaram a profundidade de 0,0-0,2 m. As técnicas adotadas para recuperação desses atributos químicos (adubação verde, calagem e gessagem) no primeiro ano atingiram a profundidade do solo de 0,0-0,1 m e, somente após cinco anos, de 0,0-0,2 m.

Esterco líquido de bovinos leiteiros combinado com adubação mineral sobre atributos químicos de um Latossolo Bruno

Este trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a influência de doses de adubação com esterco líquido de gado leiteiro, combinada com adubação mineral, sobre atributos químicos de um Latossolo Bruno, em sistema plantio direto e rotação de culturas de inverno e verão (sorgo/aveia-preta/milho/azevém/milho/azevém), para produção de silagem, nas camadas de 0-5, 5-10, 10-30, 30-50 e 50-80 cm de profundidade. Os tratamentos foram distribuídos em três blocos casualizados, divididos em 12 parcelas por bloco, em arranjo fatorial 3 x 4, sendo três doses de adubação mineral (0, 50 e 100 % da dose recomendada para as culturas) e quatro doses de adubação orgânica (0, 30, 60 e 90 m³ ha-1 ano-1). O esterco líquido aumentou o pH de forma linear na camada de 0-5 cm e quadrática na de 30-50 cm. A adubação mineral reduziu linearmente os valores de pH nas profundidades de 0-5 e 5-10 cm, havendo efeito quadrático na profundidade de 50-80 cm. A acidez potencial diminuiu na profundidade de 5-10 cm, com comportamento quadrático na profundidade de 10 a 30 cm. Houve incremento do Ca2+ trocável na profundidade de 0-5 cm ao se adubar com esterco, mas não se verificou efeito da adubação mineral sobre este atributo. Observou-se aumento nos níveis Mg2+ trocável nos tratamentos com esterco, até a profundidade de 30 cm; já para o fertilizante mineral os aumentos foram observados em profundidade superior a 30 cm. Houve incremento linear da saturação por bases com o aumento das doses de esterco, até 10 cm de profundidade; a adubação mineral diminuiu a saturação por bases na profundidade de 5-10 cm, havendo efeito quadrático na profundidade de 50-80 cm.

Dispersão de argila em microagregados de solo incubado com calcário

A compactação do solo restringe o rendimento de culturas de grãos. Dentre outros fatores, a calagem pode favorecer a dispersão de microagregados e a formação de camadas compactadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do calcário e da esterilização em atributos físicos e químicos do solo relacionados com a compactação do solo. O experimento foi efetuado em colunas de PVC, em casa de vegetação, durante 18 meses. Amostras esterilizadas e não esterilizadas de um Latossolo Vermelho distrófico foram incubadas com doses equivalentes a 0, 1,9, 3,8, 5,7, 7,6 e 15,2 Mg ha-1. Após 18 meses, foram avaliados a macro e microporosidade, a densidade do solo, teor de argila dispersa, a condutividade hidráulica saturada, o pH e os teores de Al, Ca e Mg trocáveis e de matéria orgânica do solo. A calagem aumentou a densidade do solo, o teor de argila dispersa em água, o pH e os teores de Ca2+ e Mg2+ trocáveis, e decresceu a micro e macroporosidade, a condutividade hidráulica saturada, os teores de matéria orgânica e de Al trocável. O aumento de pH e a redução da condutividade hidráulica saturada foram maiores no solo esterilizado. Os efeitos da calagem foram mais pronunciados na quantidade correspondente a 3,8 Mg ha-1. A esterilização aumentou o valor do pH em água e reduziu os teores de matéria orgânica e de Ca2+, além da condutividade hidráulica saturada. A dispersão de microagregados pela calagem pode, em parte, contribuir para a compactação do solo.

Identification of amino acid residues in the alpha, beta, and gamma subunits of the epithelial sodium channel (ENaC) involved in amiloride block and ion permeation.

The amiloride-sensitive epithelial Na channel (ENaC) is a heteromultimeric channel made of three alpha beta gamma subunits. The structures involved in the ion permeation pathway have only been partially identified, and the respective contributions of each subunit in the formation of the conduction pore has not yet been established. Using a site-directed mutagenesis approach, we have identified in a short segment preceding the second membrane-spanning domain (the pre-M2 segment) amino acid residues involved in ion permeation and critical for channel block by amiloride. Cys substitutions of Gly residues in beta and gamma subunits at position beta G525 and gamma G537 increased the apparent inhibitory constant (Ki) for amiloride by > 1,000-fold and decreased channel unitary current without affecting ion selectivity. The corresponding mutation S583 to C in the alpha subunit increased amiloride Ki by 20-fold, without changing channel conducting properties. Coexpression of these mutated alpha beta gamma subunits resulted in a non-conducting channel expressed at the cell surface. Finally, these Cys substitutions increased channel affinity for block by external Zn2+ ions, in particular the alpha S583C mutant showing a Ki for Zn2+ of 29 microM. Mutations of residues alpha W582L, or beta G522D also increased amiloride Ki, the later mutation generating a Ca2+ blocking site located 15% within the membrane electric field. These experiments provide strong evidence that alpha beta gamma ENaCs are pore-forming subunits involved in ion permeation through the channel. The pre-M2 segment of alpha beta gamma subunits may form a pore loop structure at the extracellular face of the channel, where amiloride binds within the channel lumen. We propose that amiloride interacts with Na+ ions at an external Na+ binding site preventing ion permeation through the channel pore.

Atributos químicos de solos sob diferentes usos em perímetro irrigado no semiárido de Pernambuco

Solos desenvolvidos em ambiente de clima semi-árido podem apresentar, naturalmente, acúmulo de sais que comprometem seu uso agrícola, o que pode ser incrementado pelo manejo inadequado da irrigação. Dependendo do uso, a degradação destes solos pode ocorrer com maior ou menor intensidade. Este trabalho teve como objetivo avaliar usos do solo utilizando atributos químicos em um perímetro irrigado na região semiárida do Nordeste do Brasil. Os usos do solo foram separados em áreas com culturas de ciclo curto (C), com fruticultura (F), com pastagem (P), áreas descartadas (D) e áreas com vegetação nativa (V). Coletaram-se amostras de solo deformadas nas camadas de 0-10, 10-30 e 30-60 cm, e indeformadas nas duas primeiras camadas para as determinações químicas e de densidade do solo, respectivamente. Os indicadores pH e condutividade elétrica do extrato de saturação, pH do solo, P disponível, C orgânico total, Ca2+, Mg2+, K+ e Na+, CTC, soma de bases (SB), percentagem de saturação por bases (V %), percentagem de Na trocável e estoque de C foram submetidos à análise multivariada, pela técnica de análise de componentes principais, e agrupamento pelo método Tocher. Os usos relacionados a sistemas produtivos apresentaram-se diferentes quanto à qualidade química do solo em relação aos atributos analisados do uso V; entre os usos relacionados a sistemas produtivos, C e D apresentaram qualidade química mais semelhante, o mesmo ocorrendo para os usos C e P. Em relação ao uso V, os usos C, D, P e F apresentaram, nas três camadas analisadas, maiores valores dos atributos pHs, pH do extrato de saturação, condutividade elétrica do extrato de saturação, Ca e Mg trocáveis, SB, V % e P disponível. Os usos F e P apresentaram o menor teor de C orgânico total. Os usos C, D e P apresentaram maiores valores de condutividade elétrica do extrato saturado em comparação com os usos F e V, indicando o início de um processo de salinização do solo, tornando suas utilizações agrícolas menos sustentáveis.

Crop sequences in no-tillage system: effects on soil fertility and soybean, maize and rice yield

Decomposing crop residues in no-tillage system can alter soil chemical properties, which may consequently influence the productivity of succession crops. The objective of this study was to evaluate soil chemical properties and soybean, maize and rice yield, grown in the summer, after winter crops in a no-tillage system. The experiment was carried out in Jaboticabal, SP, Brazil (21 ° 15 ' 22 '' S; 48 ° 18 ' 58 '' W) on a Red Latosol (Oxisol), in a completely randomized block design, in strip plots with three replications. The treatments consisted of four summer crop sequences (maize monocrop, soybean monocrop, soybean/maize rotation and rice/bean/cotton rotation) combined with seven winter crops (maize, sunflower, oilseed radish, pearl millet, pigeon pea, grain sorghum and sunn hemp). The experiment began in September 2002. After the winter crops in the 2005/2006 growing season and before the sowing of summer crops in the 2006/2007 season, soil samples were collected in the layers 0-2.5; 2.5-5.0; 5-10; 10-20; and 20-30 cm. Organic matter, pH, P, K+, Ca2+, Mg2+, and H + Al were determined in each soil sample. In the summer soybean/maize rotation and in maize the organic matter contents and P levels were lower, in the layers 0-10 cm and 0-20 cm, respectively. Summer rice/bean/cotton rotation increased soil K levels at 0-10 cm depth when sunn hemp and oilseed radish had previously been grown in the winter, and in the 0-2.5 cm layer for millet. Sunn hemp, millet, oilseed radish and sorghum grown in the winter increased organic matter contents in the soil down to 30 cm. Higher P levels were found at the depths 0-2.5 cm and 0-5 cm, respectively, when sunn hemp and oilseed radish were grown in the winter. Highest grain yields for soybean in monoculture were obtained in succession to winter oilseed radish and sunn hemp and in rotation with maize, after oilseed radish, sunn hemp and millet. Maize yields were highest in succession to winter oilseed radish, millet and pigeon pea. Rice yields were lowest when grown after sorghum.

Contribuição de constituintes de solo à capacidade de troca de cátions obtida por diferentes métodos de extração

A capacidade de troca de cátions (CTC) é uma propriedade físico-química intrínseca aos constituintes minerais e orgânicos do solo. Apesar do uso de diferentes extratores e procedimentos, a CTC é normalmente expressa considerando apenas o controle ou não do pH na solução extratora. O objetivo deste trabalho foi discutir o significado da contribuição da matéria orgânica do solo prepresentada pelo carbono orgânico total (COT) e da argila à capacidade de troca de cátions de um Argissolo quando diferentes métodos estão envolvidos na determinação desse parâmetro. Para isso, utilizaram-se 75 amostras de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico abrúptico da área do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria, representando, em triplicata, cinco profundidades e cinco sistemas de uso e manejo de solo. A CTC efetiva (CTC E) foi estimada pelo cloreto de hexamina cobalto (CTC E Cohex) e pela soma de cátions Al3+, Ca2+, Mg2+ e K+ (CTC E SB + AlKCl), os três primeiros extraídos por KCl e o último por Mehlich-1; a CTC em pH 7,0 (CTC7) foi estimada por acetato de amônio (CTC7 Metson) e pela soma de cátions Ca2+, Mg2+ e K+ e H + Al estimado pelo índice SMP (CTC7 SB + H + AlSMP). Os valores de CTC obtidos pelos diferentes métodos se relacionam entre si, com coeficientes de correlação linear simples acima de 0,93. Os valores de CTC7 Metson são subestimados quando comparados com o método CTC7 (SB + H + AlSMP). Nesse sentido, as contribuições da argila e do COT à CTC7 foram, respectivamente, menores para a CTC7 Metson, 19 e 256 cmol c kg-1, que para a CTC7 (SB + H + AlSMP), 23 e 399 cmol c kg-1. A contribuição dos constituintes de solo depende, então, do cátion extrator e da capacidade de extração dos métodos empregados.

Soil fertility, organic carbon and fractions of the organic matter at different distances from eucalyptus stumps

Knowledge on variations in vertical, horizontal and temporal characteristics of the soil chemical properties under eucalyptus stumps left in the soil is of fundamental importance for the management of subsequent crops. The objective of this work was to evaluate the effect of eucalyptus stumps (ES) left after cutting on the spatial variability of chemical characteristics in a dystrophic Yellow Argisol in the eastern coastal plain region of Brazil. For this purpose, ES left for 31 and 54 months were selected in two experimental areas with similar characteristics, to assess the decomposition effects of the stumps on soil chemical attributes. Soil samples were collected directly around these ES, and at distances of 30, 60, 90, 120 and 150 cm away from them, in the layers 0-10, 10-20 and 20-40 cm along the row of ES, which is in-between the rows of eucalyptus trees of a new plantation, grown at a spacing of 3 x 3 m. The soil was sampled in five replications in plots of 900 m² each and the samples analyzed for pH, available P and K (Mehlich-1), exchangeable Al, Ca and Mg, total organic carbon (TOC) and C content in humic substances (HS) and in the free light fraction. The pH values and P, K, Ca2+, Mg2+ and Al3+ contents varied between the soil layers with increasing distance from the 31 and 54-monthold stumps. The highest pH, P, K, Ca2+ and Mg2+ values and the lowest Al3+ content were found in the surface soil layer. The TOC of the various fractions of soil organic matter decreased with increasing distance from the 31 and 54-month-old ES in the 0-10 and 10-20 cm layers, indicating that the root (and stump) cycling and rhizodeposition contribute to maintain soil organic matter. The C contents of the free light fraction, of the HS and TOC fractions were higher in the topsoil layer under the ES left for 31 months due to the higher clay levels of this layer, than in those found under the 54-month-old stumps. However, highest C levels of the different fractions of soil organic matter in the topsoil layer reflect the deposition and maintenance of forest residues on the soil surface, mainly after forest harvest.

Etude de l'activation et de l'inactivation pH-dépendantes des canaux ASICs (Acide-Sensing Ion Channels)

RESUME: Etude de l'activation et de l'inactivation pH-dépendantes des canaux ASICs (Acid-Sensing Ion Channels) Benoîte BARGETON, Département de Pharmacologie et de Toxicologie, Université de Lausanne, rue du Bugnon 27, CH-1005 Lausanne, Suisse Les canaux sodiques ASICs (Acid-Sensing Ion Channels) participent à la signalisation neuronale dans les systèmes nerveux périphérique et central. Ces canaux non voltage dépendants sont impliqués dans l'apprentissage, l'expression de la peur, la neurodégénération consécutive à une attaque cérébrale et la douleur. Les bases moléculaires sous-tendant leur activité ne sont pas encore totalement comprises. Ces canaux sont activés par une acidification du milieu extracellulaire et régulés, entre autres, par des ions tels que le Ca2+, le Zn2+ et le CI". La cristallisation de ASIC inactivé a été publiée. Le canal est un trimére de sous-unités identiques ou homologues. Chaque sous-unité a été décrite en analogie à un avant bras, un poignet et une main constituée d'un pouce, d'un doigt, d'une articulation, une boule β et une paume. Nous avons appliqué une approche bioinformatique systématique pour identifier les pH senseurs putatifs de ASICIa. Le rôle des pH senseurs putatifs a été testé par mutagénèse dirigée et des modifications chimiques combinées à une analyse fonctionnelle afin de comprendre comment les variations de ρ H ouvrent ces canaux. Les pH senseurs sont des acides aspartiques et glutamiques éparpillés sur la boucle extracellulaire suggérant que les changements de pH contrôlent l'activation et l'inactivation de ASIC en (dé)protonant ces résidus en divers endroits de la protéine. Par exemple lors de l'activation, la protonation des résidus à l'interface entre le pouce, la boule β et le doigt d'une même sous-unité induit un mouvement du pouce vers la bouie β et le doigt. De même lors de l'inactivation du canal les paumes des trois sous-unités formant une cavité se rapprochent. D'après notre approche bioinformatique, aucune histidine n'est impliquée dans la détection des variations de pH extracellulaire c'est-à-dire qu'aucune histidine ne serait un pH-senseur. Deux histidines de ASIC2a lient le Zn2+ et modifient l'affinité apparente du canal pour les protons. Une seule des deux est conservée parmi tous les ASICs, hASICIa H163. Elle forme un réseau de liaison hydrogène avec ses voisins conservés. L'étude détaillée de ce domaine, Pinterzone, montre son importance dans l'expression fonctionnelle des canaux. La perturbation de ce réseau par l'introduction d'un résidu hydrophobe (cystéine) par mutagénèse dirigée diminue l'expression du canal à la membrane plasmique. La modification des cystéines introduites par des réactifs spécifiques aux groupements sulfhydryle inhibe les canaux mutés en diminuant leur probabilité d'ouverture. Ces travaux décrivent les effets de l'acidification du milieu extracellulaire sur les canaux ASICs. ABSTRACT: Study of pH-dependent activation and inactivation of ASIC channels Benoîte BARGETON, Department of Pharmacology and Toxicology, University of Lausanne, Rue du Bugnon 27, CH-1G05 Lausanne, Switzerland The ASIC (Acid-Sensing Ion Channels) sodium channels are involved in neuronal signaling in the central and peripheral nervous system. These non-voltage-gated channels are involved in learning, the expression of fear, neurodegeneration after ischemia and pain sensation. The molecular bases underlying their activity are not yet fully understood. ASICs are activated by extracellular acidification and regulated, eg by ions such as Ca2+, the Zn2+ and CI". The crystallization of inactivated ASIC has been published. The channel is a trimer of identical or homologous subunits. Each subunit has been described in analogy to a forearm, wrist and hand consisting of a thumb, a finger, a knuckle, a β-ball and a palm. We applied a systematic computational approach to identify putative pH sensor(s) of ASICIa. The role of putative pH sensors has been tested by site-directed mutagenesis and chemical modification combined with functional analysis in order to understand how changes in pH open these channels. The pH sensors are aspartic and glutamic acids distributed throughout the extracellular loop, suggesting that changes in pH control activation and inactivation of ASIC by protonation / deprotonation of many residues in different parts of the protein. During activation the protonation of various residues at the interface between the finger, the thumb and the β-ball induces the movement of the thumb toward the finger and the β-ball. During inactivation of the channel the palms of the three subunits forming a cavity approach each other. No histidine has been shown to be involved in extracellular pH changes detection, i.e. no histidine is a pH- sensor. Two histidines of ASIC2 bind Zn2+ and alter the apparent affinity of channel for protons. Only one of the two His is conserved among all ASICs, hASICIa H163. This residue is part of a network of hydrogen bonding with its conserved neighbors. The detailed study of this area, the interzone, shows its importance in the functional expression of ASICs. Disturbance of this network by the introduction of hydrophobic residues decreases the cell surface channel expression. Chemical modification of the introduced cysteines by thiol reactive compounds inhibits the mutated channels by a reduction of their open probability. These studies describe the effects of extracellular acidification on ASICs. RESUME GRAND PUBLIC: Etude de l'activation et de l'inactivation pH-dépendantes des canaux ASICs (Acid-Sensing Ion Channels) Benoîte BARGETON, Département de Pharmacologie et de Toxicologie, Université de Lausanne, rue du Bugnon 27, CH-1005 Lausanne, Suisse La transmission synaptique est un processus chimique entre deux neurones impliquant des neurotransmetteurs et leurs récepteurs. Un dysfonctionnement de certains types de synapses est à l'origine de beaucoup de troubles nerveux, tels que certaine forme d'épilepsie et de l'attention. Les récepteurs des neurotransmetteurs sont de très bonnes cibles thérapeutiques dans de nombreuses neuropathologies. Les canaux ASICs sont impliqués dans la neurodégénération consécutive à une attaque cérébrale et les bloquer pourraient permettre aux patients d'avoir moins de séquelles. Les canaux ASICs sont des détecteurs de l'acidité qui apparaît lors de situations pathologiques comme l'ischémie et l'inflammation. Ces canaux sont également impliqués dans des douleurs. Cibler spécifiquement ces canaux permettrait d'avoir de nouveaux outils thérapeutiques car à l'heure actuelle l'inhibiteur de choix, l'amiloride, bloque beaucoup d'autres canaux empêchant son utilisation pour bloquer les ASICs. C'est pourquoi il faut connaître et comprendre les bases moléculaires du fonctionnement de ces récepteurs. Les ASICs formés de trois sous-unités détectent les variations de l'acidité puis s'ouvrent transitoirement pour laisser entrer des ions chargés positivement dans la cellule ce qui active la signalisation neuronale. Afin de comprendre les bases moléculaires de l'activité des ASICs nous avons déterminé les sites de liaison des protons (pH-senseurs), ligands naturels des ASICs et décrit une zone importante pour l'expression fonctionnelle de ces canaux. Grâce à une validation systématique de résultats obtenus en collaboration avec l'Institut Suisse de Bioinformatique, nous avons décrit les pH-senseurs de ASICIa. Ces résultats, combinés à ceux d'autres groupes de recherche, nous ont permis de mieux comprendre comment les ASICs sont ouverts par une acidification du milieu extracellulaire. Une seconde étude souligne le rôle structural crucial d'une région conservée parmi tous les canaux ASICs : y toucher c'est diminuer l'activité de la protéine. Ce domaine permet l'harmonisation des changements dus à l'acidification du milieu extracellulaire au sein d'une même sous-unité c'est-à-dire qu'elle participe à l'induction de l'inactivation due à l'activation du canal Cette étude décrit donc quelle région de la protéine atteindre pour la bloquer efficacement en faisant une cible thérapeutique de choix.