Proteolytic processing of the nonstructural proteins of dengue 2 virus

The genomes of many positive stranded RNA viruses and of all retroviruses are translated as large polyproteins which are proteolytically processed by cellular and viral proteases. Viral proteases are structurally related to two families of cellular proteases, the pepsin-like and trypsin-like proteases. This thesis describes the proteolytic processing of several nonstructural proteins of dengue 2 virus, a representative member of the Flaviviridae, and describes methods for transcribing full-length genomic RNA of dengue 2 virus. Chapter 1 describes the in vitro processing of the nonstructural proteins NS2A, NS2B and NS3. Chapter 2 describes a system that allows identification of residues within the protease that are directly or indirectly involved with substrate recognition. Chapter 3 describes methods to produce genome length dengue 2 RNA from cDNA templates.

The nonstructural protein NS3 is structurally related to viral trypsinlike proteases from the alpha-, picorna-, poty-, and pestiviruses. The hypothesis that the flavivirus nonstructural protein NS3 is a viral proteinase that generates the termini of several nonstructural proteins was tested using an efficient in vitro expression system and antisera specific for the nonstructural proteins NS2B and NS3. A series of cDNA constructs was transcribed using T7 RNA polymerase and the RNA translated in reticulocyte lysates. Proteolytic processing occurred in vitro to generate NS2B and NS3. The amino termini of NS2B and NS3 produced in vitro were found to be the same as the termini of NS2B and NS3 isolated from infected cells. Deletion analysis of cDNA constructs localized the protease domain necessary and sufficient for correct cleavage to the first 184 amino acids of NS3. Kinetic analysis of processing events in vitro and experiments to examine the sensitivity of processing to dilution suggested that an intramolecular cleavage between NS2A and NS2B preceded an intramolecular cleavage between NS2B and NS3. The data from these expression experiments confirm that NS3 is the viral proteinase responsible for cleavage events generating the amino termini of NS2B and NS3 and presumably for cleavages generating the termini of NS4A and NS5 as well.

Biochemical and genetic experiments using viral proteinases have defined the sequence requirements for cleavage site recognition, but have not identified residues within proteinases that interact with substrates. A biochemical assay was developed that could identify residues which were important for substrate recognition. Chimeric proteases between yellow fever and dengue 2 were constructed that allowed mapping of regions involved in substrate recognition, and site directed mutagenesis was used to modulate processing efficiency.

Expression in vitro revealed that the dengue protease domain efficiently processes the yellow fever polyprotein between NS2A and NS2B and between NS2B and NS3, but that the reciprocal construct is inactive. The dengue protease processes yellow fever cleavage sites more efficiently than dengue cleavage sites, suggesting that suboptimal cleavage efficiency may be used to increase levels of processing intermediates in vivo. By mutagenizing the putative substrate binding pocket it was possible to change the substrate specificity of the yellow fever protease; changing a minimum of three amino acids in the yellow fever protease enabled it to recognize dengue cleavage sites. This system allows identification of residues which are directly or indirectly involved with enzyme-substrate interaction, does not require a crystal structure, and can define the substrate preferences of individual members of a viral proteinase family.

Full-length cDNA clones, from which infectious RNA can be transcribed, have been developed for a number of positive strand RNA viruses, including the flavivirus type virus, yellow fever. The technology necessary to transcribe genomic RNA of dengue 2 virus was developed in order to better understand the molecular biology of the dengue subgroup. A 5' structural region clone was engineered to transcribe authentic dengue RNA that contains an additional 1 or 2 residues at the 5' end. A 3' nonstructural region clone was engineered to allow production of run off transcripts, and to allow directional ligation with the 5' structural region clone. In vitro ligation and transcription produces full-length genomic RNA which is noninfectious when transfected into mammalian tissue culture cells. Alternative methods for constructing cDNA clones and recovering live dengue virus are discussed.

The Regulation of Sleep and Circadian Rhythms: The Role of Melatonin and Adenosine in Zebrafish

Sleep is a highly conserved behavioral state whose regulation is still unclear. In this thesis I initially briefly introduce the known sleep circuitry and regulation in vertebrates, and why zebrafish is seen as a good model to study sleep-regulation. I describe the existing two-process model of sleep regulation, which posits that the two processes C (circadian) and S (homeostatic) control timing of sleep-wake behavior. I then study the role melatonin plays in the circadian regulation of sleep using zebrafish. Firstly, we find that the absence of melatonin results in a reduction of sleep at night, establishing that endogenous melatonin is required for sleep at night. Secondly, melatonin mutants show a reduction in sleep in animals with no functional behavioral rhythms suggesting that melatonin does not require intact circadian rhythms for its effect on sleep. Thirdly, melatonin mutants do not exhibit any changes in circadian rhythms, suggesting that the circadian clock does not require melatonin for its function. Fourthly, we find that in the absence of melatonin, there is no rhythmic expression of sleep, suggesting that melatonin is the output molecule of process C. Lastly, we describe a connection between adenosine signaling (output molecules of process S), and melatonin. Following this we proceed to study the role adenosine signaling plays in sleep-wake behavior. We find that firstly, adenosine receptor A1 and A2 are involved in sleep- wake behavior in zebrafish, based on agonist/antagonist behavioral results. Secondly, we find that several brain regions such as PACAP cells in the rostral midbrain, GABAergic cells in the forebrain and hindbrain, Dopamine and serotonin cells in the caudal hypothalamus and sox2 cells lining the hindbrain ventricle are activated in response to the A1 antagonist and VMAT positive cells are activated in response to the A2A agonist, suggesting these areas are involved in adenosine signaling in zebrafish. Thirdly, we find that knocking out the zebrafish adenosine receptors has no effect on sleep architecture. Lastly, we find that while the A1 agonist phenotype requires the zfAdora1a receptor, the antagonist and the A2A agonist behavioral phenotypes are not mediated by the zfAdora1a, zfAdora1b and zfAdoraA2Aa, zfAdora2Ab receptors respectively.

Herpetofaunal Inventories of the National Parks of South Florida and the Caribbean: Volume II. Virgin Islands National Park

Amphibian declines and extinctions have been documented around the world, often in protected natural areas. Concern for this alarming trend has focused attention on the need to document all species of amphibians that occur within U.S. National Parks and to search for any signs that amphibians may be declining. This study, an inventory of amphibian species in Virgin Islands National Park, was conducted from 2001 to 2003. The goals of the project were to create a georeferenced inventory of amphibian species, use new analytical techniques to estimate proportion of sites occupied by each species, look for any signs of amphibian decline (missing species, disease, die-offs, etc.), and to establish a protocol that could be used for future monitoring efforts. Several sampling methods were used to accomplish these goals. Visual encounter surveys and anuran vocalization surveys were conducted in all habitats throughout the park to estimate the proportion of sites or proportion of area occupied (PAO) by amphibian species in each habitat. Line transect methods were used to estimate density of some amphibian species and double observer analysis was used to refine counts based on detection probabilities. Opportunistic collections were used to augment the visual encounter methods for rare species. Data were collected during four sampling periods and every major trail system throughout the park was surveyed. All of the amphibian species believed to occur on St. John were detected during these surveys. One species not previously reported, the Cuban treefrog (Osteopilus septentrionalis), was also added to the species list. That species and two others (Eleutherodactylus coqui and Eleutherodactylus lentus) bring the total number of introduced amphibians on St. John to three. We detected most of the reptile species thought to occur on St. John, but our methods were less suitable for reptiles compared to amphibians. No amphibian species appear to be in decline at this time. We found no evidence of disease or of malformations. Our surveys provide a snapshot picture of the status of the amphibian species, so continued monitoring would be necessary to determine long-term trends, but several potential threats to amphibians were identified. Invasive species, especially the Cuban treefrog, have the potential to decrease populations of native amphibians. Introduced mammalian predators are also a potential threat, especially to the reptiles of St. John, and mammalian grazers might have indirect effects on amphibians and reptiles through habitat modification. Finally, loss of habitat to development outside the park boundary could harm some important populations of amphibians and reptiles on the island.

The effects of environmental stress on the physiology of growth in rainbow trout, Salmo gairderi Richardson

There is little doubt that both mammalian and teleost growth hormones can accelerate growth and increase food conversion efficiency in all commonly-reared species of salmonid fish. In those vertebrates that have been closely studied (predominantly mammals), the pituitary hormone somatotropin (GH or growth hormone) is a prime determinant of somatic growth. The hormone stimulates protein biosynthesis and tissue growth, enhances lipid utilization and lipid release from the adipose tissues (a protein-sparing effect) and suppresses the peripheral utilization of glucose. The present study is a prerequisite for future work on growth hormone physiology in salmonids and should contribute to our understanding of the mechanisms of growth suppression in stressed fish. Plasma growth hormone (GH) levels were measured in rainbow trout using a radioimmunoassay developed against chinook salmon growth hormone.

Connectivity and Function of the Primate Insula

The insula is a mammalian cortical structure that has been implicated in a wide range of low- and high-level functions governing one’s sensory, emotional, and cognitive experiences. One particular role of this region is considered to be processing of olfactory stimuli. The ability to detect and evaluate odors has significant effects on an organism’s eating behavior and survival and, in case of humans, on complex decision making. Despite such importance of this function, the mechanism in which olfactory information is processed in the insula has not been thoroughly studied. Moreover, due to the structure’s close spatial relationship with the neighboring claustrum, it is not entirely clear whether the connectivity and olfactory functions attributed to the insula are truly those of the insula, rather than of the claustrum. My graduate work, consisting of two studies, seeks to help fill these gaps. In the first, the structural connectivity patterns of the insula and the claustrum in a non-human primate brain is assayed using an ultra-high-quality diffusion magnetic resonance image, and the results suggest dissociation of connectivity — and hence function — between the two structures. In the second study, a functional neuroimaging experiment investigates the insular activity during odor evaluation tasks in humans, and uncovers a potential spatial organization within the anterior portion of the insula for processing different aspects of odor characteristics.

Mutagênese ambiental: estabelecimento de valores de referência para manguezais da Baía de Ilha Grande

Estudos ambientais têm demonstrado que substâncias geradas por processos antropogênicos podem causar efeitos prejudiciais interferindo no equilíbrio natural do ecossistema. Manguezais exercem funções essenciais nos ciclos biológicos e constituem Área de Proteção Permanente no Brasil. Infelizmente, eles estão sendo degradados acima do seu limite de suporte, levando a uma redução das áreas remanescentes no mundo. Este trabalho apresenta os resultados de mutagenicidade e genotoxicidade observados em quatro amostragens (PI, V, O e PII) entre 2009 e 2010, relacionados com metais e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) em sedimento de mangue para a caracterização dos valores de referência. Os testes de genotoxicidade foram feitos a partir de hemócitos do caranguejo Goniopsis cruentata, coletados em um ecossistema potencialmente não poluído do Brasil, localizado no sul do Rio de Janeiro (Parati/RJ), chamado de "Saco do Mamanguá". Coleta, armazenamento e manipulação dos sedimentos e material biológico de cinco pontos de amostragem (M1- M5) foram processados de acordo com normas norte-americanas reconhecidas. A identificação das substâncias químicas foi realizada com extratos de sedimentos e utilizada no bioensaio Salmonella/microssoma (Kado). A avaliação de potenciais danos genotóxicos estabelecidos foi realizada através do Teste de Micronúcleo, que apresentou valores significativos na amostra V. Resultados negativos foram observados para as cepas de Salmonella typhimurium TA97, TA98, TA100 e TA102, tanto na ausência quanto na presença de fração de metabolização exógena de mamíferos (S9 mix 4%) em todas as análises. A quantificação por cromatografia gasosa com detecção por espectrometria de massas dos 16 HPA prioritários em termos de conservação ambiental apresentou valores baixos nas duas primeiras amostragens (PI e V) e nulos nas coletas seguintes (O e PII), nos mesmos pontos. De acordo com os valores utilizados nos Estados Unidos e Canadá como referência, os detectados por nós não são considerados como toxicantes ambientais positivos, com exceção do Benzo(a)pireno, que em M1V apresentou valores um pouco acima do limite a partir do qual já podem ser observados pequenos efeitos na biota. A análise dos metais (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn) por Espectrometria de Absorção Atômica inicialmente realizada com a água intersticial foi melhor interpretada a partir da matriz sedimento. Este estudo contribuirá com a implementação de indicadores para valores de referência em mangue.

Towards in situ Single Cell Systems Biology

Systems-level studies of biological systems rely on observations taken at a resolution lower than the essential unit of biology, the cell. Recent technical advances in DNA sequencing have enabled measurements of the transcriptomes in single cells excised from their environment, but it remains a daunting technical problem to reconstruct in situ gene expression patterns from sequencing data. In this thesis I develop methods for the routine, quantitative in situ measurement of gene expression using fluorescence microscopy.

The number of molecular species that can be measured simultaneously by fluorescence microscopy is limited by the pallet of spectrally distinct fluorophores. Thus, fluorescence microscopy is traditionally limited to the simultaneous measurement of only five labeled biomolecules at a time. The two methods described in this thesis, super-resolution barcoding and temporal barcoding, represent strategies for overcoming this limitation to monitor expression of many genes in a single cell. Super-resolution barcoding employs optical super-resolution microscopy (SRM) and combinatorial labeling via-smFISH (single molecule fluorescence in situ hybridization) to uniquely label individual mRNA species with distinct barcodes resolvable at nanometer resolution. This method dramatically increases the optical space in a cell, allowing a large numbers of barcodes to be visualized simultaneously. As a proof of principle this technology was used to study the S. cerevisiae calcium stress response. The second method, sequential barcoding, reads out a temporal barcode through multiple rounds of oligonucleotide hybridization to the same mRNA. The multiplexing capacity of sequential barcoding increases exponentially with the number of rounds of hybridization, allowing over a hundred genes to be profiled in only a few rounds of hybridization.

The utility of sequential barcoding was further demonstrated by adapting this method to study gene expression in mammalian tissues. Mammalian tissues suffer both from a large amount of auto-fluorescence and light scattering, making detection of smFISH probes on mRNA difficult. An amplified single molecule detection technology, smHCR (single molecule hairpin chain reaction), was developed to allow for the quantification of mRNA in tissue. This technology is demonstrated in combination with light sheet microscopy and background reducing tissue clearing technology, enabling whole-organ sequential barcoding to monitor in situ gene expression directly in intact mammalian tissue.

The methods presented in this thesis, specifically sequential barcoding and smHCR, enable multiplexed transcriptional observations in any tissue of interest. These technologies will serve as a general platform for future transcriptomic studies of complex tissues.

"Mamíferos de médio e grande porte na Floresta Nacional de Carajás, Pará: riqueza, abundância e efeitos da fitofisionomia e do impacto da mineração"

A Floresta Nacional de Carajás é uma unidade de conservação federal localizada no sudeste da Amazônia, região Norte do Brasil. Juntamente com outras cinco áreas formam o Mosaico de Carajás com um contínuo de 1.307.000 hectares de área protegida. As principais fitofisionomias presentes no interior da unidade são a Floresta Ombrófila Densa e a Savana Metalófila. A unidade abriga a maior província mineral do mundo. A atividade de mineração promove diferentes impactos sobre a fauna principalmente através da modificação de paisagem originada pela supressão vegetal. O objetivo desse trabalho foi estudar a composição da comunidade de mamíferos de médio e grande porte através do levantamento de informações sobre a riqueza, a abundância e as diferenças entre a composição da mastofauna nas fitofisionomias de Savana Metalófila e Floresta Ombrófila Densa e suas alterações ocasionadas pelo impacto da mineração. Foram realizadas quatro campanhas em 19 trilhas que se distribuíram em áreas de Savana Metalófila e Floresta Ombrófila Densa impactadas e controle. A metodologia utilizada foi de transecção linear e armadilhamento fotográfico com um esforço total empregado de 432 km e 85.920 horas, para cada um dos métodos, respectivamente. A comunidade de mastofauna de médio e grande porte apresentou 43 espécies distribuídas em oito ordens, com um aumento de 41% de novos registros para a região. A composição da comunidade de mastofauna apresentou diferenças quanto a riqueza e a abundância das espécies nas duas fitofisionomias e quanto ao efeito do impacto da mineração. O presente trabalho trouxe avanços em relação à lista de espécies de mamíferos de médio e grande porte e aumentou o conhecimento a respeito da composição desta fauna em ambientes de floresta e de savana na Floresta Nacional de Carajás. Trouxe informações acerca dos impactos sobre a mastofauna e identificou importantes sensibilidades de algumas espécies frente à mineração, contribuindo para a busca do equilíbrio entre a mineração e a conservação.

Efeitos do controle da jaqueira, Artocarpus heterophyllus L., sobre a comunidade de pequenos mamíferos e a rede de dispersão de sementes na Ilha Grande, RJ

Atualmente observa-se uma expressiva perda de biodiversidade global resultante de atividades antrópicas, sendo a introdução de espécies exóticas uma das mais impactantes. A jaqueira Artocarpus heterophyllus é uma espécie exótica introduzida no Brasil durante o período colonial, sendo considerada invasora em diversas localidades. Na Mata Atlântica invade áreas de mata aberta e de borda, habitualmente associadas a ambientes antrópicos. Na Ilha Grande é encontrada em grande abundância em decorrência do histórico de ocupação humana. Para compreender como a mastofauna responde a presença da jaqueira, o Laboratório de Ecologia de Mamíferos da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) vem desenvolvendo um estudo ao longo de seis anos nos arredores da Vila Dois Rios, localizada na face oceânica da Ilha Grande. A partir dos resultados prévios iniciou-se uma segunda etapa do estudo no mesmo local que buscou avaliar diferentes métodos de controle das jaqueiras. O presente estudo é uma continuação direta desses dois trabalhos anteriores e teve como objetivo acompanhar as respostas da comunidade de pequenos mamíferos no período imediatamente posterior ao controle. Durante 18 meses foram amostradas bimestralmente 18 grades, 10 aonde foi efetuado o controle das jaqueiras e 8 aonde não foi constatada a presença desta árvore. Em cada grade foram colocadas 11 armadilhas de captura viva sendo banana a isca utilizada. Os mamíferos capturados foram medidos e suas fezes coletadas. A quantidade de jacas em cada área também foi anotada bimensalmente. As fezes foram analisadas em laboratório e as sementes encontradas identificadas. Os resultados obtidos indicam que a influência de A. heterophyllus sobre a estrutura da comunidade de pequenos mamíferos foi menor após o tratamento de controle. A única espécie que parece ainda responder a abundância de jaqueiras é o roedor Trinomys dimidiatus, que apresentou densidades mais elevadas nas áreas em tratamento, porém mais próximas a resultados obtidos para espécies congêneres em áreas pouco antropizadas. Utilizando uma abordagem de redes complexas observamos que, embora T. dimidiatus seja a espécie mais abundante em termos de número de indivíduos, o gambá Didelphis aurita parece ser a espécie de mamífero mais importante para dispersão de sementes nativas, aparecendo como espécie com maior número de conexões com espécies de sementes nas redes contruídas para as áreas sem jaqueiras e com jaqueiras antes e após o tratamento. Finalmente, a partir dos dados obtidos criamos um modelo matemático para a população de T. dimidiatus dos arredores da Vila Dois Rios, baseado em um crescimento logístico. Os resultados do modelo proposto se mostraram correlacionados com os dados de abundância reais, de modo que ele parece ser um simulador adequado da população local.

The E2F2 Transcription Factor Sustains Hepatic Glycerophospholipid Homeostasis in Mice

Increasing evidence links metabolic signals to cell proliferation, but the molecular wiring that connects the two core machineries remains largely unknown. E2Fs are master regulators of cellular proliferation. We have recently shown that E2F2 activity facilitates the completion of liver regeneration after partial hepatectomy (PH) by regulating the expression of genes required for S-phase entry. Our study also revealed that E2F2 determines the duration of hepatectomy-induced hepatic steatosis. A transcriptomic analysis of normal adult liver identified "lipid metabolism regulation" as a major E2F2 functional target, suggesting that E2F2 has a role in lipid homeostasis. Here we use wild-type (E2F2(+/+)) and E2F2 deficient (E2F2(-/-)) mice to investigate the in vivo role of E2F2 in the composition of liver lipids and fatty acids in two metabolically different contexts: quiescence and 48-h post-PH, when cellular proliferation and anabolic demands are maximal. We show that liver regeneration is accompanied by large triglyceride and protein increases without changes in total phospholipids both in E2F2(+/+) and E2F2(-/-) mice. Remarkably, we found that the phenotype of quiescent liver tissue from E2F2(-/-) mice resembles the phenotype of proliferating E2F2(+/+) liver tissue, characterized by a decreased phosphatidylcholine to phosphatidylethanolamine ratio and a reprogramming of genes involved in generation of choline and ethanolamine derivatives. The diversity of fatty acids in total lipid, triglycerides and phospholipids was essentially preserved on E2F2 loss both in proliferating and non-proliferating liver tissue, although notable exceptions in inflammation-related fatty acids of defined phospholipid classes were detected. Overall, our results indicate that E2F2 activity sustains the hepatic homeostasis of major membrane glycerolipid components while it is dispensable for storage glycerolipid balance.

Diversidade, diferenciação e biogeografia de pequenos mamíferos não-voadores na Mata Atlântica ao norte do rio São Francisco Centro de Endemismo Pernambuco

As florestas tropicais brasileiras (Amazônia e a Mata Atlântica) possuem alta diversidade de espécies e atualmente estão separadas por um cinturão de vegetação aberta. Parte deste cinturão é ocupada pela Caatinga, onde se encontram os Brejos de Altitude, testemunhos das conexões históricas entre a Mata Atlântica e a Amazônia. O Centro de Endemismos Pernambuco (CEPE) é a unidade biogeográfica que compõe a Mata Atlântica ao norte do rio São Francisco e contém diversos táxons endêmicos. Esta região apresenta uma mastofauna compartilhada com a Amazônia, devido às conexões existentes durante o Cenozóico. A presença do rio São Francisco em seu limite sul pode atuar como barreira ao fluxo gênico e explicar os endemismos encontrados no CEPE. Contrastando com sua situação peculiar, a mastofauna do CEPE ainda carece de estudos aprofundados sobre a identificação de suas espécies, padrões geográficos e relações filogenéticas. Revisões recentes têm identificado espécies diferentes ao norte e ao sul do rio São Francisco, mas poucos trabalhos têm proposto hipóteses biogeográficas para o CEPE. Para ampliar o conhecimento sobre a identidade e distribuição geográfica dos pequenos mamíferos do CEPE e sua estrutura filogeográfica, foram realizados levantamentos de espécies e análises de diversidade genética e morfométrica para algumas espécies. Os levantamentos consistiram de visitas às coleções científicas a fim de identificar as espécies ocorrentes no CEPE e excursões de coleta com 5 a 17 noites consecutivas em 12 localidades ao longo do CEPE, que totalizaram 64691 armadilhas noites e resultaram na coleta de 476 exemplares de 31 espécies. As espécies foram identificadas com base na morfologia externa e craniana e por análises citogenéticas. Para investigar a biogeografia do CEPE, análises de genética de populações, filogeográficas e morfométricas foram realizadas para os marsupiais Caluromys philander, Didelphis aurita, Marmosa murina, Metachirus nudicaudatus e os roedores Akodon cursor, Oecomys catherinae e Rhipidomys mastacalis para avaliar a existência de diferenciação nas populações do CEPE e suas relações com as linhagens Amazônicas e Atlânticas. Estes resultados mostraram que a diversificação dos pequenos mamíferos do CEPE ocorreu tanto no Terciário quanto no Quaternário. Algumas populações, como em Caluromys philander e Oecomys catherinae, mostraram afinidades com linhagens amazônicas, enquanto outras, como em Metachirus nudicaudatus e Rhipidomys mastacalis, apresentaram afinidades com linhagens atlânticas. Os pequenos mamíferos do CEPE apresentaram diferenciação em relação às suas linhagens irmãs, com algumas linhagens podendo tratar-se de espécies ainda não descritas (e.g. Didelphis aff. aurita e Rhipidomys aff. mastacalis). Esta diferenciação provavelmente foi causada pelos eventos cíclicos de flutuações climáticas que provocaram elevações no nível do mar e retração das florestas tropicais, isolando as populações do CEPE. Por fim, para auxiliar na identificação das espécies em novas coletas, de suas distribuições geográficas e de suas características citogenéticas e ecológicas, foi elaborado um guia reunindo todas as informações disponíveis sobre as espécies de pequenos mamíferos do CEPE.

Specific Interaction with Cardiolipin Triggers Functional Activation of Dynamin-Related Protein 1

Dynamin-Related Protein 1 (Drp1), a large GTPase of the dynamin superfamily, is required for mitochondrial fission in healthy and apoptotic cells. Drp1 activation is a complex process that involves translocation from the cytosol to the mitochondrial outer membrane (MOM) and assembly into rings/spirals at the MOM, leading to membrane constriction/division. Similar to dynamins, Drp1 contains GTPase (G), bundle signaling element (BSE) and stalk domains. However, instead of the lipid-interacting Pleckstrin Homology (PH) domain present in the dynamins, Drp1 contains the so-called B insert or variable domain that has been suggested to play an important role in Drp1 regulation. Different proteins have been implicated in Drp1 recruitment to the MOM, although how MOM-localized Drp1 acquires its fully functional status remains poorly understood. We found that Drp1 can interact with pure lipid bilayers enriched in the mitochondrion-specific phospholipid cardiolipin (CL). Building on our previous study, we now explore the specificity and functional consequences of this interaction. We show that a four lysine module located within the B insert of Drp1 interacts preferentially with CL over other anionic lipids. This interaction dramatically enhances Drp1 oligomerization and assembly-stimulated GTP hydrolysis. Our results add significantly to a growing body of evidence indicating that CL is an important regulator of many essential mitochondrial functions.

Adenylate Cyclase Toxin promotes bacterial internalisation into non phagocytic cells

Bordetella pertussis causes whooping cough, a respiratory infectious disease that is the fifth largest cause of vaccine-preventable death in infants. Though historically considered an extracellular pathogen, this bacterium has been detected both in vitro and in vivo inside phagocytic and non-phagocytic cells. However the precise mechanism used by B. pertussis for cell entry, or the putative bacterial factors involved, are not fully elucidated. Here we find that adenylate cyclase toxin (ACT), one of the important toxins of B. pertussis, is sufficient to promote bacterial internalisation into non-phagocytic cells. After characterization of the entry route we show that uptake of "toxin-coated bacteria" proceeds via a clathrin-independent, caveolae-dependent entry pathway, allowing the internalised bacteria to survive within the cells. Intracellular bacteria were found inside non-acidic endosomes with high sphingomyelin and cholesterol content, or "free" in the cytosol of the invaded cells, suggesting that the ACT-induced bacterial uptake may not proceed through formation of late endolysosomes. Activation of Tyr kinases and toxin-induced Ca2+-influx are essential for the entry process. We hypothesize that B. pertussis might use ACT to activate the endocytic machinery of non-phagocytic cells and gain entry into these cells, in this way evading the host immune system.

Estudo da atividade anti-inflamatória e toxicológica em extratos de corais do gênero Tubastraea

O ambiente marinho é um dos ecossistemas mais diversos e complexos em termos de biodiversidade. As condições químicas, físicas e biológicas desse ambiente favorecem a produção de uma variedade de substâncias pela biota, transformando os produtos naturais marinhos em um dos recursos promissores na pesquisa por novos compostos bioativos. O gênero Tubastraea (Scleractinia, Dendrophylliidae) inclui corais ahermatípicos que produzem compostos secundários bioativos em situações de competição. No estado do Rio de Janeiro são encontradas duas espécies invasoras desse gênero, Tubastraea coccinea e Tubastraea tagusensis. A primeira é amplamente distribuída nas águas tropicais do Atlântico e do Pacífico, e a segunda é nativa do leste do pacífico, ambas invasoras no Atlântico Sul. Este trabalho objetiva avaliar as atividades anti-inflamatória, antioxidante e toxicológica de extratos metanólicos de T. coccinea e T. tagusensis. As colônias de Tubastraea foram coletadas na Baía de Ilha Grande, Rio de Janeiro - Brasil e extraídas com metanol. A caracterização química foi realizada através da espectroscopia ultravioleta, visível e de infravermelho. Ação anti-inflamatória foi avaliada pelo modelo in vivo de edema em pata de camundongo induzido por carragenina. Atividade sequestrante de radicais livres foi avaliada pelo método do DPPH. Na avaliação toxicológica utilizamos o ensaio Salmonella/microssoma, na presença e ausência de ativação metabólica exógena, o teste in vitro de micronúcleo com células de macrófagos de rato e o teste de mortalidade com o microcrustáceo Artemia salina. Foi possível a distinção dos grupos químicos presentes nos extratos, com os resultados encontrados sendo corroborados com os presentes na literatura. Os extratos de ambas as espécies apresentaram inibição significativa no edema da pata nas doses testadas, em relação ao veículo. Ambos os extratos demonstraram capacidade pela captura do radical DPPH. Atividades citotóxica e mutagênica na ausência de metabolização exógena não foram observadas para as linhagens TA97, TA98 e TA102 nas duas espécies; para a TA100 o extrato de T. coccinea induziu citotoxidade na concentração de 50 g/placa. Os dois extratos induziram citotoxicidade na presença de metabolização exógena para a cepa TA98, tendo sido detectada também indução de mutagenicidade nesta linhagem para T. coccinea. Os extratos não foram capazes de induzir a formação de micronúcleos e não foram tóxicos para o microcrustáceo A. salina. A resposta inibitória do edema após 2 h da indução indica que os compostos presentes nos extratos atuam na segunda fase da inflamação, possivelmente pela inibição da produção de prostaglandinas. Os resultados sugerem que os extratos das espécies T. coccinea e T. tagusensis apresentam substâncias com potencial uso farmacológico, como agente anti-inflamatório e antioxidante.

Preliminary report on bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) uterine samples for parity analysis

There have been numerous studies on various mammalian species regarding vascular changes in uterine arteries elucidating the effects of parity. In equids, vascular changes of uterine arteries have been demonstrated to occur in uniparous and multiparous mares. The severity of these arteriole changes suggests a link to previous pregnancies. Differences in the number or range of pregnancies can be ascertained through microscopic evaluation of elastin deposition in the arterioles, perivascular fibrosis, and stromal cellularity. There has been little, if any, work performed on parity in the bottlenose dolphin (Tursiops truncatus). The objective of this preliminary study was to determine the feasibility of detecting similar vascular changes in the endometrium of known-aged female bottlenose dolphins to assess parity. Archived formalin fixed samples of uterus were obtained from nine bottlenose dolphins with known age and parity. Four slides were made from each sample and individually stained with four different techniques. From our small sample pool, it appears that uteri from nulliparous animals do not develop perivascular fibrosis. Parous uteri developed perivascular fibrosis and arteriolar elastosis. These changes agree with our expectations that some degeneration (elastosis) and compensation (fibrosis) occurs as a result of uterine expansion of pregnancy. The assessment of this technique for use in bottlenose dolphins would provide an important tool in the determination of the reproductive success of dolphin populations, identify individuals who are sexually mature but nulliparous, which could indicate reproductive dysfunction or increased calving intervals, and increase our knowledge on the role contaminants play in reproductive dysfunction.