Systematic structural studies of iron superoxide dismutases from human parasites and a statistical coupling analysis of metal binding specificity

Superoxide dismutases (SODs) are a crucial class of enzymes in the combat against intracellular free radical damage. They eliminate superoxide radicals by converting them into hydrogen peroxide and oxygen. In spite of their very different life cycles and infection strategies, the human parasites Plasmodium falciparum, Trypanosoma cruzi and Trypanosoma brucei are known to be sensitive to oxidative stress. Thus the parasite Fe-SODs have become attractive targets for novel drug development. Here we report the crystal structures of FeSODs from the trypanosomes T. brucei at 2.0 angstrom and T. cruzi at 1.9 angstrom resolution, and that from P. falciparum at a higher resolution (2.0 angstrom) to that previously reported. The homodimeric enzymes are compared to the related human MnSOD with particular attention to structural aspects which are relevant for drug design. Although the structures possess a very similar overall fold, differences between the enzymes at the entrance to the channel which leads to the active site could be identified. These lead to a slightly broader and more positively charged cavity in the parasite enzymes. Furthermore, a statistical coupling analysis (SCA) for the whole Fe/MnSOD family reveals different patterns of residue coupling for Mn and Fe SODs, as well as for the dimeric and tetrameric states. In both cases, the statistically coupled residues lie adjacent to the conserved core surrounding the metal center and may be expected to be responsible for its fine tuning, leading to metal ion specificity.

Crystal structure and statistical coupling analysis of highly glycosylated peroxidase from royal palm tree (Roystonea regia)

Royal palm tree peroxidase (RPTP) is a very stable enzyme in regards to acidity, temperature, H(2)O(2), and organic solvents. Thus, RPTP is a promising candidate for developing H(2)O(2)-sensitive biosensors for diverse applications in industry and analytical chemistry. RPTP belongs to the family of class III secretory plant peroxidases, which include horseradish peroxidase isozyme C, soybean and peanut peroxidases. Here we report the X-ray structure of native RPTP isolated from royal palm tree (Roystonea regia) refined to a resolution of 1.85 angstrom. RPTP has the same overall folding pattern of the plant peroxidase superfamily, and it contains one heme group and two calcium-binding sites in similar locations. The three-dimensional structure of RPTP was solved for a hydroperoxide complex state, and it revealed a bound 2-(N-morpholino) ethanesulfonic acid molecule (MES) positioned at a putative substrate-binding secondary site. Nine N-glycosylation sites are clearly defined in the RPTP electron-density maps, revealing for the first time conformations of the glycan chains of this highly glycosylated enzyme. Furthermore, statistical coupling analysis (SCA) of the plant peroxidase superfamily was performed. This sequence-based method identified a set of evolutionarily conserved sites that mapped to regions surrounding the heme prosthetic group. The SCA matrix also predicted a set of energetically coupled residues that are involved in the maintenance of the structural folding of plant peroxidases. The combination of crystallographic data and SCA analysis provides information about the key structural elements that could contribute to explaining the unique stability of RPTP. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Performance Evaluation Of SMOS Soil Moisture Retrieval Parameters For Hydrological Application

Microwave remote sensing has high potential for soil moisture retrieval. However, the efficient retrieval of soil moisture depends on optimally choosing the soil moisture retrieval parameters. In this study first the initial evaluation of SMOS L2 product is performed and then four approaches regarding soil moisture retrieval from SMOS brightness temperature are reported. The radiative transfer equation based tau-omega rationale is used in this study for the soil moisture retrievals. The single channel algorithms (SCA) using H polarisation is implemented with modifications, which includes the effective temperatures simulated from ECMWF (downscaled using WRF-NOAH Land Surface Model (LSM)) and MODIS. The retrieved soil moisture is then utilized for soil moisture deficit (SMD) estimation using empirical relationships with Probability Distributed Model based SMD as a benchmark. The square of correlation during the calibration indicates a value of R2 =0.359 for approach 4 (WRF-NOAH LSM based LST with optimized roughness parameters) followed by the approach 2 (optimized roughness parameters and MODIS based LST) (R2 =0.293), approach 3 (WRF-NOAH LSM based LST with no optimization) (R2 =0.267) and approach 1(MODIS based LST with no optimization) (R2 =0.163). Similarly, during the validation a highest performance is reported by approach 4. The other approaches are also following a similar trend as calibration. All the performances are depicted through Taylor diagram which indicates that the H polarisation using ECMWF based LST is giving a better performance for SMD estimation than the original SMOS L2 products at a catchment scale.

Caracterização de células-tronco mesenquimais de camundongos normais e do modelo murino de MPS I

Existe um interesse crescente pelo controle das condições de cultivo necessárias para a expansão de células-tronco de indivíduos adultos devido ao grande potencial para o desenvolvimento de pesquisa básica e de aplicações terapêuticas apresentado pelas mesmas. Atualmente, a literatura apresenta poucos trabalhos que detalhem a biologia da célula-tronco mesenquimal (MSC) de camundongo, revelando a necessidade de estudos voltados para este tema. Quatro culturas de longa duração foram produzidas com células da medula óssea de camundongos normais e IDUA knock-out através de técnicas de cultivo relativamente simples. Estas culturas puderam ser mantidas por até 40 passagens, e demonstraram ser morfologicamente homogêneas. Células dessas culturas puderam ser induzidas a diferenciarem-se ao longo de vias de diferenciação adipogênica e osteogênica, e revelaram ser capazes de suportar o crescimento e a proliferação de células-tronco hematopoiéticas. Por apresentarem tais características funcionais, essas populações celulares foram operacionalmente definidas como MSCs. Quando o repertório de marcadores de superfície dessas células foi observado por meio de citometria de fluxo, verificou-se que elas eram positivas para Sca-1, CD29, CD44 e CD49e, e eram negativas para CD11b, CD13, CD18, CD19, CD31, CD45, CD49d e Gr-1 Este perfil de moléculas de superfície assemelha-se àquele descrito para a MSC humana, e indica ausência de contaminantes hematopoiéticos. Uma verificação preliminar da freqüência da MSC na medula óssea de camundongo foi realizada, trazendo a estimativa de que uma MSC está presente numa faixa de 11.000 – 27.000 células. Finalmente, os dados revelaram que não há diferenças imediatamente perceptíveis entre camundongos normais e do modelo murino de MPS I no tocante à MSC, o que indica que os trabalhos futuros visando à correção da deficiência de α-L-iduronidase neste modelo utilizando a MSC são viáveis. O estabelecimento da metodologia para o cultivo e expansão da MSC murina através de técnicas simples vem preencher uma lacuna existente no campo dos modelos experimentais animais, trazendo novas perspectivas para o desenvolvimento de estratégias de terapia celular/genética em modelos experimentais murinos.

Avaliação de sete famílias S2 prolíficas de minimilho para a produção de híbridos

Sete famílias S2 de minimilho foram cruzadas entre si em esquema dialélico completo. Os híbridos simples obtidos foram avaliados na Estação Experimental de São Manuel, da Faculdade de Ciências Agrárias da Universidade de São Paulo (UNESP-Botucatu). O experimento foi delineado em blocos casualizados com três repetições. As parcelas consistiram de fileiras de 5 m espaçadas entre si por 0,90 m, com 50 plantas cada uma. Avaliaram-se as seguintes características: número de espigas por parcela (NE), massa de espigas com palha (MECP) e sem palha (MESP), comprimento de espigas com palha (CECP) e sem palha (CESP), diâmetro de espigas com palha (DECP) e sem palha (DESP), altura da planta (AP) e da espiga (AE). Estimaram-se os efeitos da capacidade geral e específica de combinação das famílias pelo método 4, modelo estatístico 1, proposto por Griffing. Houve predominância dos efeitos gênicos aditivos para a massa de espigas com palha e sem palha. Entretanto, para o comprimento de espigas sem palha, diâmetro de espigas com palha e sem palha, altura de planta e altura de espigas, os efeitos gênicos aditivos e não aditivos foram equivalentes. Pelas estimativas das capacidades combinatórias para o número de espigas por parcela, massa de espigas com palha e sem palha, a família 27 é a indicada para obter genótipos superiores.

Relationship between oxidative stress, glutathione S-transferase polymorphisms and hydroxyurea treatment in sickle cell anemia

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Serum melatonin level and oxidative stress in sickle cell anemia

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Capacidade de combinação em sete populações de melancia

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Capacidade combinatória e heterose de linhagens de pepino do grupo japonês para caracteres de produção

O objetivo do trabalho foi estimar o efeito da capacidade geral (CGC) e específica (CEC) de combinação e a heterose de linhagens e populações de pepino japonês, empregando-se um topcross. Foram obtidos 16 híbridos experimentais a partir de duas populações testadoras (geração F2 de Yoshinari, T Y, e de Natsusuzumi, T N) e oito linhagens S5 obtidas a partir do híbrido comercial Hokuho. Também foi avaliado o híbrido F1 Hokuho, totalizando 27 tratamentos. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, com quatro repetições e cada parcela foi constituída de quatro plantas. Foram avaliadas as massas totais e comerciais, número de frutos total e comercial, porcentagem de frutos comerciais e massa média de frutos comerciais. A população de Yoshinari (T Y) apresentou, em média, melhor capacidade de se combinar com as linhagens de Hokuho. A linhagem L7 apresentou os maiores valores positivos da estimativa da CGC para a maioria das características avaliadas. Os híbridos H1Y e H1N, que apresentavam a linhagem L1 como parental, foram os que apresentaram maiores valores para a estimativa da CEC com as populações testadoras para a maioria das características avaliadas, enquanto os que tinham a linhagem L5 como parental (H5Y e H5N) apresentaram os menores valores. A população F2 proveniente do híbrido Yoshinari apresentou, em geral, maior potencial de originar linhagens superiores para cruzamentos com linhagens de Hokuho, a fim de se obter híbridos com maior potencial produtivo. A heterose foi positiva para a grande maioria das características avaliadas.

Diallel analysis of maize resistance to Phaeosphaeria maydis

Em programas de melhoramento visando resistência genética a doenças, a estimativa de parâmetros genéticos que governam a resistência permite direcionar a introdução de resistência em germoplasmas. O objetivo deste trabalho foi estimar os efeitos heteróticos, a capacidade geral (CGC) e específica (CEC) de combinação, utilizando-se de dois métodos de avaliação da resistência, à Phaeosphaeria maydis através da análise dialélica de 36 híbridos F1 e de suas nove linhagens genitoras, em experimentos conduzidos em três ambientes. Foi utilizado um delineamento experimental em blocos casualizados com três repetições e a parcela experimental foi representada por uma fileira de 5 m. As diferenças entre as estimativas da capacidade de combinação, em diferentes ambientes e para os dois métodos de avaliação, apresentaram efeitos significativos (P < 0.01) para ambientes (E), CGC e CGC x E. O efeito de CEC e a interação CEC x E não foi significativa para os dois métodos de avaliação. Os efeitos de CGC foram mais importantes que CEC nesse conjunto de linhagens, sugerindo que efeitos genéticos aditivos são mais importantes como fonte de variação para resistência a esta doença. Efeitos heteróticos para resistência foram estimados, sendo possível identificar combinações híbridas específicas entre linhagens com alto potencial para o controle genético deste patógeno. Resultados para os dois métodos de avaliação foram praticamente idênticos, embora o método PI seja de maior praticidade de uso.

Combining ability of Phaseolus vulgaris L. for resistance to common bacterial blight

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desempenho de bezerros de corte alimentados com diferentes fontes protéicas associadas à silagem de sorgo colhida em duas alturas de corte

Foram avaliadas três fontes protéicas (uréia - U, farinha penas - Fp e farelo soja - Fs) associadas a duas silagens de sorgo (silagens de sorgo corte alto - SCA e corte baixo - SCB) por intermédio do desempenho de bezerros de corte, confinados por 84 dias. Foram utilizados 36 bezerros mestiços (Charolês/RedAngus/Nelore), castrados, com cinco meses de idade e pesando em média 146,44 kg. Avaliaram-se o ganho de peso médio diário (GMD); o consumo de matéria seca expressos em kg/dia (CMS), percentagem de peso vivo (CMSPV) e peso metabólico (CMSPM); e a conversão alimentar (CA). O delineamento foi inteiramente casualizado por intermédio de um fatorial 3x2. Houve efeito significativo na interação silagem versus fonte protéica para a variável GMD, com o maior GMD para SCAFp (1,61 kg/animal/dia) versus a SCBFs (1,32 kg/animal/dia). Os demais parâmetros não diferiram estatisticamente quando analisada a interação ou isoladamente a silagem ou fonte protéica. A silagem de sorgo corte alto promoveu numericamente um maior GMD e CMS.

Assessment of aquatic plants in the reservoirs of AES-Tiete and development of an integrated control model for the most important species

The general objective of this work was to develop a monitoring and management model for aquatic plants that could be used in reservoir cascades in Brazil, using the reservoirs of AES-Tiete as a study case. The investigations were carried out at the reservoirs of Barra-Bonita, Bariri, Ibitinga, Promissao, and Nova-Avanhandava, located in the Tiete River Basin; Agua Vermelha, located in the Grande River Basin; Caconde, Limoeiro, and Euclides da Cunha, which are part of the Pardo River Basin; and the Mogi-Guacu reservoir, which belongs to the Mogi-Guacu River basin. The main products of this work were: development of techniques using satellite-generated images for monitoring and planning aquatic plant control; planning and construction of a boat to move floating plant masses and an airboat equipped with a DGPS navigation and application flow control system. Results allowed to conclude that the occurrence of all types of aquatic plants is directly associated with sedimentation process and, consequently, with nutrient and light availability. Reservoirs placed at the beginning of cascades are more subject to sedimentation and occurrence of marginal, floating and emerged plants, and are the priority when it comes to controlling these plants, since they provide a supply of weeds for the other reservoirs. Reservoirs placed downstream show smaller amounts of water-suspended solids, with greater transmission of light and occurrence of submerged plants.

Thermotectonic and fault dynamic analysis of Precambrian basement and tectonic constraints with the Parana basin

The Precambrian crystalline basement of southeast Brazil is affected by many Phanerozoic reactivations of shear zones that developed during the end of the Neoproterozoic in the Brasiliano orogeny. These reactivations with specific tectonic events, a multidisciplinary study was done, involving geology, paleostress, and structural analysis of faults, associated with apatite fission track methods along the northeastern border of the Parana basin in southeast Brazil.The results show that the study area consists of three main tectonic domains, which record different episodes of uplift and reactivation of faults. These faults were brittle in character and resulted in multiple generations of fault products as pseudotachylytes and ultracataclasites, foliated cataclasites and fault gouges.Based on geological evidence and fission track data, an uplift of basement rocks and related tectonic subsidence with consequent deposition in the Parana basin were modeled.The reactivations of the basement record successive uplift events during the Phanerozoic dated via corrected fission track ages, at 387 +/- 50 Ma (Ordovician); 193 +/- 19 Ma (Triassic); 142 +/- 18 Ma (Jurassic), 126 +/- 11 Ma (Early Cretaceous); 89 +/- 10 Ma (Late Cretaceous) and 69 +/- 10 Ma (Late Cretaceous). These results indicate differential uplift of tectonic domains of basement units, probably related to Parana basin subsidence. Six major sedimentary units (supersequences) that have been deposited with their bounding unconformities, seem to have a close relationship with the orogenic events during the evolution of southwestern Gondwana. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mutagenic and cytotoxic activity of an isocoumarin (Paepalantine) isolated from Paepalanthus vellozioides

A new isocoumarin with antimicrobial activity was isolated from Paepalanthus vellozioides (a native Brazilian plant) and called paepalantine. This study was carried out to assess the mutagenic activity of this new agent in assays with Salmonella typhimurium TA100, TA98, and TA102 and in Chinese hamster ovary (CHO) cell cultures, as well as cytotoxicity to McCoy cells. Paepalantine caused a significant dose-dependent increase in the frequency of revertants in the three strains used in the assay, both with and without S9 mix, in concentrations varying from 2 to 128 mu g/ plate. The mutagenicity was confirmed in assays with CHO cells treated in the G(1), S, and G(2) phases of the cell cycle. There was an increase in the chromosomal aberration frequency, mainly in the G(2) phase. Furthermore, the mitotic index of the treated cultures (40,80, and 160 mu g/ml) was significantly lower, indicating cytotoxicity. The midpoint cytotoxicity values to McCoy cells by the neutral red (NR) and microculture tetrazolium (MTT) techniques resulted in a NR50, and MTT50 of 30 and 38 mu g/ml, respectively. Alterations to the paepalantine structure are suggested to reduce its mutagenic and cytotoxic activity in investigations for its antineoplasic potential (C) 1997 Wiley-Liss, Inc.