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.

Influência da carga mecânica de máquina sobre propriedades físicas de um cambissolo háplico

O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de diferentes cargas mecânicas de máquinas sobre as propriedades físicas de um Cambissolo Háplico classe textural franco-arenoso/franco-argilo-arenoso. A distribuição das pressões (kPa) no solo foi detectada por sensores localizados em diferentes camadas no solo. As propriedades físicas avaliadas foram a densidade do solo (Ds) e a resistência à penetração (RP) na linha e na entrelinha da cultura da beterraba-açucareira (Beta vulgaris L.), até a profundidade de 0,30 m. Os tratamentos foram: sem pressão extra exercida pela semeadora, denominado sem compactação (SC); pressão exercida pela semeadora considerada de baixa carga (BC); pressão exercida pela semeadora considerada de alta carga (AC); e pressão exercida pelas rodas do trator usado no preparo do solo ou carga do trator (CT). Em relação à distribuição das cargas no solo, na camada de 0-0,10 m foram detectados valores de pressão no solo acima de 120 kPa, considerados muito altos. O incremento de pressão do tratamento SC para AC resultou em maiores pressões na camada de 0-0,10 m comparada à de 0,10-0,20 m, enquanto o tratamento CT resultou em maiores pressões no solo na camada de 0,10-0,20 m, em relação aos outros tratamentos. Em decorrência das cargas mecânicas aplicadas, verificou-se aumento da Ds em superfície, na sequência SC < BC < AC < CT. A RP foi maior que 2,0 MPa na camada de 0,10- 0,15 m sob preparo convencional no tratamento CT. Sob preparo reduzido, a RP mostrou valores acima de 1,5 MPa em todos os tratamentos, sendo maior que 2,5 MPa abaixo da camada de 0,25 m. Os tratamentos SC, BC e AC apresentaram diferenças de RP na linha e entrelinha na camada de 0,10-0,25 m, com os maiores valores na linha de plantio. Em geral, no tratamento CT o solo apresentou maiores valores de Ds e RP, em razão das maiores pressões nele aplicadas.

Measurement and simulation of anisotropy in the Infrared and Raman spectra of beta-FeSi2 single crystals

In this paper we show that the orthorhombic phase of FeSi2 (stable at room temperature) displays a sizable anisotropy in the infrared spectra, with minor effects in the Raman data too. This fact is not trivial at all, since the crystal structure corresponds to a moderate distortion of the fluorite symmetry. Our analysis is carried out on small single crystals grown by flux transport, through polarization-resolved far-infrared reflectivity and Raman measurements. Their interpretation has been obtained by means of the simulated spectra with tight-binding molecular dynamics.

Negative antagonists promote an inactive conformation of the beta 2-adrenergic receptor.

The beta 2-adrenergic receptor undergoes isomerization between an inactive conformation (R) and an active conformation (R*). The formation of the active conformation of the receptor molecule can be promoted by adrenergic agonists or by mutations in the third cytoplasmic domain that constitutively activate the receptor. Here we show that, of several beta-adrenergic receptor-blocking drugs tested, only two, ICI 118551 and betaxolol, inhibit the basal signaling activity of the beta 2-adrenergic receptor, thus acting as negative antagonists. We document the molecular properties of the more efficacious ICI 118551; (i) it shows higher affinity for the inactive form of the receptor and (ii) it inhibits the spontaneous formation of a beta-adrenergic receptor kinase substrate by the receptor. These properties are opposite those of adrenergic agonists, indicating that, in a fashion reciprocal to that of agonists, negative antagonists promote the formation of an inactive conformation of the receptor.

Preparo do solo em áreas de produção de grãos, silagem e pastejo: efeito na resistência tênsil e friabilidade de agregados

A compreensão e a quantificação do impacto do uso e manejo na qualidade do solo são fundamentais no desenvolvimento e seleção de sistemas de produção agrícola sustentáveis. O objetivo do presente estudo foi avaliar a qualidade estrutural de um Latossolo Bruno argiloso submetido a diferentes sistemas de produção e preparo do solo por meio da resistência tênsil (RT) e friabilidade (F) de agregados. O estudo foi realizado no município de Castro, Estado do Paraná, em três sistemas de produção e sete tipos de preparo de solo, estabelecidos em um delineamento fatorial em blocos casualizados. Os sistemas avaliados foram: (SP I) - plantio de azevém para cobertura do solo (no inverno) e milho para a produção de grãos (no verão); (SP II) - plantio de azevém para a produção de silagem pré-secada e milho para a produção de grãos; e (SP III) - utilização de azevém como forrageira para pastejo animal e milho para a produção de grãos. Em cada sistema de produção foram avaliados sete tipos de preparo do solo: (G1) - grade aradora no inverno a 0,15 m de profundidade; (G2) - grade aradora no inverno e no verão a 0,15 m de profundidade; (Arado) - arado de discos a 0,20 m de profundidade; (Subsolador Asa Laser) - subsolador com ponteiras tipo asa até 0,45 m; (Subsolador) - subsolador até a profundidade de 0,80 m; (Aerador) - aerador de solo Aeromix® com profundidade efetiva de mobilização de 0,15 m; e (SPD) - Sistema Plantio Direto, em que a semeadura do azevém foi realizada com disco duplo e a do milho com haste sulcadora. Um bloco de solo (0,20 x 0,15 x 0,07 m) de cada parcela experimental foi manualmente destorroado em seus agregados naturais, os quais foram secos ao ar por 24 h e passados em peneiras com diâmetros de 12,5 e 19 mm. Quarenta agregados de cada bloco foram selecionados e submetidos a testes de tensão indireta com dinamômetro digital eletrônico de precisão (Lutron FG-20 kg), para determinação de RT e quantificação da F. Os resultados demonstraram que a RT foi influenciada pelos sistemas de produção e tipos de preparo do solo. O menor valor de RT foi verificado no solo sob Pastejo, enquanto o Sistema Plantio Direto apresentou o maior valor de RT. A friabilidade não distinguiu os sistemas de produção e tipos de preparo de solo estudados.

Relação umidade versus resistência à penetração para um argissolo amarelo distrocoeso no recôncavo da Bahia

A resistência do solo à penetração é considerada a propriedade mais adequada para expressar o grau de compactação do solo e, consequentemente, a facilidade que este oferece à penetração das raízes. Por isso, sua quantificação representa um importante indicativo da dinâmica de crescimento e desenvolvimento do sistema radicular das plantas. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a relação entre a umidade do solo e a resistência à penetração em um Argissolo Amarelo distrocoeso na região do Recôncavo da Bahia. O estudo foi realizado no município de Governador Mangabeira - BA, em um pomar comercial de laranja 'Pêra' (Citrus sinensis Osb.) sob porta-enxerto de limão-cravo (Citrus limonia Osbeck) cultivado com feijão-de-porco (Canavalia ensiformis L.). As avaliações foram realizadas entre junho e dezembro de 2008, com um penetrômetro de impacto modelo Stoff (1991), e a amostragem do solo, em duas profundidades: 0,0-0,20 e 0,20-0,40 m, nas entrelinhas da cultura. Para caracterização da relação umidade do solo versus resistência à penetração de raízes, realizou-se a avaliação estatística descritiva e testaram-se quatro modelos de ajuste: dois exponenciais e dois potenciais. Os resultados demonstram que a resistência à penetração do solo apresentou distribuição diferente da normal e elevado coeficiente de variação, assim como os modelos matemáticos testados mostraram bom ajuste; o modelo exponencial foi o que apresentou os melhores índices de aferição para a relação umidade do solo versus resistência à penetração.

Expression of the NH(2)-terminal fragment of RasGAP in pancreatic beta-cells increases their resistance to stresses and protects mice from diabetes.

OBJECTIVE: Our laboratory has previously established in vitro that a caspase-generated RasGAP NH(2)-terminal moiety, called fragment N, potently protects cells, including insulinomas, from apoptotic stress. We aimed to determine whether fragment N can increase the resistance of pancreatic beta-cells in a physiological setting. RESEARCH DESIGN AND METHODS: A mouse line, called rat insulin promoter (RIP)-N, was generated that bears a transgene containing the rat insulin promoter followed by the cDNA-encoding fragment N. The histology, functionality, and resistance to stress of RIP-N islets were then assessed. RESULTS: Pancreatic beta-cells of RIP-N mice express fragment N, activate Akt, and block nuclear factor kappaB activity without affecting islet cell proliferation or the morphology and cellular composition of islets. Intraperitoneal glucose tolerance tests revealed that RIP-N mice control their glycemia similarly as wild-type mice throughout their lifespan. Moreover, islets isolated from RIP-N mice showed normal glucose-induced insulin secretory capacities. They, however, displayed increased resistance to apoptosis induced by a series of stresses including inflammatory cytokines, fatty acids, and hyperglycemia. RIP-N mice were also protected from multiple low-dose streptozotocin-induced diabetes, and this was associated with reduced in vivo beta-cell apoptosis. CONCLUSIONS: Fragment N efficiently increases the overall resistance of beta-cells to noxious stimuli without interfering with the physiological functions of the cells. Fragment N and the pathway it regulates represent, therefore, a potential target for the development of antidiabetes tools.

Desenvolvimento de um consolidômetro pneumático: modelagem da compactação, penetrometria e resistência tênsil de agregados de solo

A compactação é um dos processos responsáveis pela degradação física do solo que pode ocasionar a perda da sustentabilidade da produção agrícola. Assim, é fundamental dispor de estratégias instrumentais para quantificar as propriedades físicas que são influenciadas pela compactação e utilizadas para avaliar a qualidade do solo. Os objetivos deste trabalho foram: desenvolver um consolidômetro com propulsão pneumática de baixo custo; avaliar sua funcionalidade mediante estudo do comportamento compressivo de um Latossolo Vermelho distrófico de textura argilo-arenosa sob plantio direto; e avaliar o potencial de utilização da propulsão pneumática para determinações de resistência do solo à penetração (RP) e de resistência tênsil de agregados (RT). A avaliação do comportamento compressivo do solo foi realizada mediante curvas de compressão, utilizando amostras indeformadas, obtidas das posições de amostragem relativas à linha e à entrelinha da cultura de aveia-preta. Nessas amostras, foram realizados ensaios de compressão uniaxial em condição de teor de água correspondente ao potencial mátrico de -10 kPa, sendo determinados o índice de compressão (IC) e a pressão de preconsolidação (σp), bem como suas relações com outras propriedades físicas do solo. A RP foi determinada em amostras indeformadas de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico de textura franco-arenosa sob citros. Para as determinações da RT foram utilizados agregados de dois solos: um Argissolo Acinzentado distrófico arênico coeso e um Argissolo Amarelo distrófico arênico. Os resultados mostram que a densidade do solo, antes do ensaio de compressão uniaxial, foi maior (p < 0,05) para a entrelinha da cultura de aveia-preta. A curva de compressão foi sensível às alterações estruturais do solo entre as posições de amostragem; a σp e o IC indicaram, respectivamente, maior capacidade de suporte de carga e menor suscetibilidade à compactação (p < 0,05) para a entrelinha da cultura de aveia-preta. A utilização de propulsão pneumática não influenciou os resultados da RP e da RT. Isso permite concluir que a curva de compressão do solo, a RP e a RT podem ser determinadas utilizando o equipamento desenvolvido neste estudo.

Compressibilidade, resistência a penetração e intervalo hídrico ótimo de um Argissolo Amarelo cultivado com cana-de-açúcar nos Tabuleiros Costeiros de Alagoas

O tráfego intenso de máquinas agrícolas para colheita e tratos culturais em plantações de cana-de-açúcar pode causar a compactação do solo e comprometer a produtividade e longevidade da lavoura. Uma das formas de avaliar e monitorar a degradação devido à compactação causada pelo trânsito das máquinas é por meio da análise da compressibilidade e comportamento hídrico do solo. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do trânsito de máquinas para o cultivo da cana-de-açúcar sobre a pressão de pré-compactação (σp), resistência à penetração em laboratório (RPL) e intervalo hídrico ótimo (IHO) de um Argissolo Amarelo distrocoeso dos Tabuleiros Costeiros do Estado de Alagoas. O trabalho foi desenvolvido na Fazenda Progresso, de propriedade da Usina Coruripe (AL), onde foram selecionadas cinco áreas cultivadas com cana-de-açúcar, representando diferentes tempos de uso e dois tipos de cultivo: 4 anos com cultivo de inverno (4 anos I); 14 anos com cultivo de inverno (14 anos I); 14 anos com cultivo de verão (14 anos V); 30 anos com cultivo de inverno (30 anos I); 30 anos com cultivo de verão (30 anos V) e uma área de mata (mata), tipo floresta subperenifólia, como testemunha. Avaliaram-se a σp, a RPL e o IHO, nas profundidades de 0 a 0,20, 0,20 a 0,40 e 0,40 a 0,60 m, correspondendo aos horizontes A (mata) ou Ap (áreas cultivadas), AB e Bt. O cultivo com cana-de-açúcar aumentou a σp e a RPL dos horizontes Ap, AB e Bt do Argissolo Amarelo estudado; no entanto, o horizonte Ap do solo das áreas cultivadas não mostrou RPL superior a valores considerados críticos ao desenvolvimento de raízes, apresentando IHO maior do que o horizonte superficial (A) do solo sob mata nativa. As operações mecanizadas utilizadas no cultivo da cana-de-açúcar aumentaram a RPL para níveis críticos ao desenvolvimento de raízes, mesmo para umidades próximas à da capacidade de campo, o que resulta na redução do IHO dos horizontes AB e Bt do solo das áreas cultivadas. A pressão de pré-compactação deve ser usada como capacidade de suporte de carga no planejamento de operações mecanizadas em lavouras de cana-de-açúcar, a fim de evitar a degradação física de horizontes subsuperficiais do Argissolo Amarelo distrocoeso.

Análise de trilha no estudo dos efeitos de atributos físicos e matéria orgânica sobre a compressibilidade e resistência à penetração de um Argissolo cultivado com cana-de-açúcar

Uma das formas de avaliar a condição estrutural do solo é por meio da pressão de pré-compactação e da resistência do solo à penetração. Considerando que o conhecimento da associação entre duas variáveis é de grande importância na ciência do solo, o objetivo deste trabalho foi estudar o desdobramento dos efeitos diretos e indiretos, por meio da análise de correlação de trilha ou "path coefficient analysis", de atributos físicos e teor de matéria orgânica sobre a pressão de pré-compactação média (σpm) e resistência à penetração média em laboratório (RPLm) de um Argissolo Amarelo Distrocoeso cultivado com cana-de-açúcar nos Tabuleiros Costeiros do Estado de Alagoas. O trabalho foi desenvolvido na Fazenda Progresso, de propriedade da Usina Coruripe (AL), onde foram selecionadas cinco áreas cultivadas com cana-de-açúcar com diferentes tempos de uso e dois tipos de cultivo: 4 anos com cultivo de inverno (4 anos I); 14 anos com cultivo de inverno (14 anos I); 14 anos com cultivo de verão (14 anos V); 30 anos com cultivo de inverno (30 anos I); 30 anos com cultivo de verão (30 anos V); e uma área de mata (mata), tipo floresta subperenifólia, que foi considerada como testemunha-padrão. As avaliações foram realizadas nas profundidades de 0 a 0,20, 0,20 a 0,40 e 0,40 a 0,60 m, correspondentes aos horizontes A (mata) ou Ap (áreas cultivadas), AB e Bt, respectivamente, para as quais foram realizadas análises de correlação de "trilha" ("path coefficient analysis"), para determinação do grau de associação entre os atributos físicos e o teor de matéria orgânica do solo com a σpm e a RPLm (variáveis dependentes). Nas três profundidades, o grau de compactação e a densidade do solo foram os atributos que mostraram maior relação causa e efeito com a pressão de pré-compactação e resistência à penetração do Argissolo estudado. Nos horizontes A (mata) ou Ap (áreas cultivadas), o teor de matéria orgânica e a estabilidade de agregados em água apresentaram efeito direto sobre as variações da pressão de pré-compactação e resistência à penetração; a mata apresentou maior teor de matéria orgânica, maior porcentagem de agregados estáveis e maior compressibilidade, em relação às áreas cultivadas.

Variação na resistência tênsil de agregados em função do conteúdo de carbono em dois solos na região dos Campos Gerais

O comportamento em macroescala do solo depende das propriedades mecânicas de agregados individuais. A resistência tênsil (RT) de agregados do solo é uma das propriedades mecânicas mais úteis e utilizadas como indicadora do impacto do manejo na qualidade do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento da RT em relação ao conteúdo do C orgânico total (COT) em dois solos (Latossolo Vermelho distrófico típico) com classes texturais diferentes, em sistema plantio direto de longa duração. O delineamento experimental utilizado foi fatorial 2 x 2 x 2 inteiramente casualizado, com 12 tratamentos. Os fatores analisados foram: (a) dois solos: Latossolo Vermelho distrófico típico classe textural franco-argiloarenosa e Latossolo Vermelho distrófico típico classe textural franco-argilosa; (b) profundidades de amostragem: 0-5 e 5-20 cm; e (c) épocas de amostragem (E1-outubro de 2007; E2-setembro de 2008). Para determinação da resistência tênsil, foram coletados 1.440 blocos de solo. A RT e o conteúdo de COT foram mensurados em 1.920 agregados para cada época de amostragem. A RT reduziu à medida que o conteúdo de COT aumentou e com maior impacto no LV classe textural franco-argilosa, ou seja, o conteúdo de argila influenciou o comportamento da RT, que respondeu inversamente proporcional ao conteúdo de argila. O impacto do conteúdo de COT na RT foi mais importante na camada superficial do solo de 0-5 cm do que na de 5-20 cm.

A specific HPLC method for determination of beta-blockers topically used in ophthalmological diseases.

A HPLC method is presented for the identification and quantification in plasma and urine of beta-adrenergic receptor antagonists (betaxolol, carteolol, metipranolol, and timolol) commonly prescribed in ophthalmology. An extraction method is described using pindolol as an internal standard. An RSIL 10 micron column was used. The lower detection limits of the beta-blockers were found to be 4-27 ng/ml. This method is simple, rapid and sensitive; moreover, it allows the determination of 8 other beta-blockers.

Competition between beta-subunits of cardiac L-type calcium channels

Cardiac L-type Ca (CaV1.2) channels are composed of a pore forming CaV1.2-α1 subunit and auxiliary β- and α2δ-subunits. β-subunits are important not only for surface expression of the channel pore but also for modulation of channel gating properties. Different β-subunits differentially modulate channel activity (Hullin et al., PLOSone, 2007) and thus L-type Ca2+ channel gating is altered when β-subunit expression pattern is changed. In human heart failure increased activity of single ventricular L-type Ca2+-channels is associated with an increased expression of β2-subunits. Interestingly, induction of β2-subunit over-expression in hearts of transgenic mice resembled this heart failure phenotype of hyperactive single L-type Ca2+-channel channels (Beetz et al., Cardiovasc Res. 2009). We hypothesised that competition of less stimulating β-subunits (e.g. β1) with β-subunits causing strong channel stimulation (e.g. β2) might be a means to treat dysfunctional L-type Ca2+-channel activity. To test this hypothesis, we performed whole-cell and single-channel measurements employing recombinant CaV1.2 channels expressed in HEK293 cells together with both β- and β1a2b-subunits. Whole-cell analysis revealed no differences of maximum L-type Ca2+-current densities [pA/pF] with coexpression of either β1a-subunits (-52±3.8), β2b-subunits (-61.5±6.6) or the mixtures of β- and β1a2b-subunits with the plasmid transfection ratio of 2:1 (-60.2±1.6) and 1:1 (-56.7±2.6) respectively. However, steady state inactivation kinetics differed between particular β-subunit and the relative amount of β-subunit presence in the mixtures (β1a1a-subunit (-41.1±1.0), β2b-subunits (-35.1±1.1), mixture 2:1 (-40.3±1.5), and mixture 1:1 (-38.4±2.0); [mV]; p<0.05, students t-test). Using a novel single-channel analysis, switching of gating between β1-like and β2-like modes was monitored on a minute time-scale when both β-subunits were co-expressed in the same cells, but the larger amount of β1a-subunits is required for the effective switching of gating. Our results indicate a model of mutually exclusive binding and effective competition between several β-subunits suggesting that hyperactive channel gating mediated e.g. by β2-subunits can be normalized by β1-subunits. Therefore, competitive replacement between different L-type Ca2+-channel β-subunits might serve as a novel therapeutic strategy for e.g. heart failure.