Combined bioremediation and enzyme production by Aspergillus sp. in olive mill and winery wastewaters

Olive mill wastewaters (OMW) and vinasses (VS) are effluents produced respectively by olive mills and wineries, both sectors are of great economic importance in Mediterranean countries. These effluents cause a large environmental impact, when not properly processed, due to their high concentration of phenolic compounds, COD and colour. OMW may be treated by biological processes but, in this case, a dilution is necessary, increasing water consumption. The approach here in proposed consists on the bioremediation of OMW and VS by filamentous fungi. In a screening stage, three fungi (Aspergillus ibericus, Aspergillus uvarum, Aspergillus niger) were selected to bioremediate undiluted OMW, two-fold diluted OMW supplemented with nutrients, and a mixture of OMW and VS in the proportion 1:1 (v/v). Higher reductions of phenolic compounds, colour and COD were achieved mixing both residues; with A. uvarum providing the best results. In addition, the production of enzymes was also evaluated during this bioremediation process, detecting in all cases lipolytic, proteolytic and tannase activities. A. ibericus, A. uvarum and A. niger achieved the highest value of lipase (1253.7 ± 161.2 U/L), protease (3700 ± 124.3 U/L) and tannase (284.4 ± 12.1 U/L) activities, respectively. Consequently, this process is an interesting alternative to traditional processes to manage these residues, providing simultaneously high economic products, which can be employed in the same industries.

The role of the mammalian DNA end-processing enzyme polynucleotide kinase 3'-phosphatase in spinocerebellar ataxia Type 3 pathogenesis

DNA strand-breaks (SBs) with non-ligatable ends are generated by ionizing radiation, oxidative stress, various chemotherapeutic agents, and also as base excision repair (BER) intermediates. Several neurological diseases have already been identified as being due to a deficiency in DNA end-processing activities. Two common dirty ends, 3'-P and 5'-OH, are processed by mammalian polynucleotide kinase 3'-phosphatase (PNKP), a bifunctional enzyme with 3'-phosphatase and 5'-kinase activities. We have made the unexpected observation that PNKP stably associates with Ataxin-3 (ATXN3), a polyglutamine repeat-containing protein mutated in spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3), also known as Machado-Joseph Disease (MJD). This disease is one of the most common dominantly inherited ataxias worldwide; the defect in SCA3 is due to CAG repeat expansion (from the normal 14-41 to 55-82 repeats) in the ATXN3 coding region. However, how the expanded form gains its toxic function is still not clearly understood. Here we report that purified wild-type (WT) ATXN3 stimulates, and by contrast the mutant form specifically inhibits, PNKP's 3' phosphatase activity in vitro. ATXN3-deficient cells also show decreased PNKP activity. Furthermore, transgenic mice conditionally expressing the pathological form of human ATXN3 also showed decreased 3'-phosphatase activity of PNKP, mostly in the deep cerebellar nuclei, one of the most affected regions in MJD patients' brain. Finally, long amplicon quantitative PCR analysis of human MJD patients' brain samples showed a significant accumulation of DNA strand breaks. Our results thus indicate that the accumulation of DNA strand breaks due to functional deficiency of PNKP is etiologically linked to the pathogenesis of SCA3/MJD.

Single molecule simulation of diffusion and enzyme kinetics

This work presents a molecular-scale agent-based model for the simulation of enzymatic reactions at experimentally measured concentrations. The model incorporates stochasticity and spatial dependence, using diffusing and reacting particles with physical dimensions. We developed strategies to adjust and validate the enzymatic rates and diffusion coefficients to the information required by the computational agents, i.e., collision efficiency, interaction logic between agents, the time scale associated with interactions (e.g., kinetics), and agent velocity. Also, we tested the impact of molecular location (a source of biological noise) in the speed at which the reactions take place. Simulations were conducted for experimental data on the 2-hydroxymuconate tautomerase (EC 5.3.2.6, UniProt ID Q01468) and the Steroid Delta-isomerase (EC 5.3.3.1, UniProt ID P07445). Obtained results demonstrate that our approach is in accordance to existing experimental data and long-term biophysical and biochemical assumptions.

Influence of angiotensin II receptor subtypes of the paraventricular nucleus on the physiological responses induced by angiotensin II injection into the medial septal area

OBJECTIVE: We determined the effects of losartan and PD 123319 (antagonists of the AT1 and AT2 angiotensin receptors, respectively), and [Sar¹, Ala8] ANG II (a relatively peptide antagonist of angiotensin receptors) injected into the paraventricular nucleus (PVN) on water and 3% NaCl intake, and the diuretic, natriuretic, and pressor effects induced by administration of angiotensin II (ANG II) into the medial septal area (MSA) of conscious rats. METHODS: Holtzman rats were used . Animals were anesthetized with tribromoethanol (20 mg) per 100 grams of body weight, ip. A stainless steel guide cannula was implanted into the MSA and PVN. All drugs were injected in 0.5-mul volumes for 10-15 seconds. Seven days after brain surgery, water and 3% NaCl intake, urine and sodium excretion, and arterial blood pressure were measured. RESULTS: Losartan (40 nmol) and [Sar¹, Ala8] ANG II (40 nmol) completely eliminated whereas PD 123319 (40 nmol) partially blocked the increase in water and sodium intake and the increase in arterial blood pressure induced by ANG II (10 nmol) injected into the MSA. The PVN administration of PD 123319 and [Sar¹, Ala8] ANG II blocked whereas losartan attenuated the diuresis and natriuresis induced by MSA administration of ANG II. CONCLUSION: MSA involvement with PVN on water and sodium homeostasis and arterial pressure modulation utilizing ANGII receptors is suggested.

Participación de los receptores de Angiotensina AT1 de la Amigdala en la respuesta al miedo potenciado. Role of Amygdalar Angiotensin AT1 receptors in response to fear potentiated.

La amígdala se encuentra estrechamente ligada a la generación y modulación de los procesos emocionales. Aunque el complejo de la amígdala generalmente se define por varios grupos distintos de células, los núcleos basolaterales que se conectan con el núcleo central y el núcleo de la estría terminal son los que proyectan a las áreas del sistema nervioso central involucradas en el control de las respuestas autónomas, los procesos cognitivos y la respuesta emocional. Además de los sistemas glutamatérgico, gabaérgico, CRH, Opiodes, CCK entre otros, en estas áreas de la amígdala se encuentran receptores AT1 del Sistema Renina-Angiotensina (SRA) cerebral. Entre las áreas a las que se proyectan estos núcleos se destaca la inervación de núcleos dopaminérgicos a través del área tegmental ventral y su influencia sobre la función del eje hipotálamo hipófiso adrenal por la modulación de la descarga de ACTH a través de la inervación del núcleo hipotalámico paraventricular. También se ha comprobado la colocalización del SRA y receptores AT1 de Angiotensina II en sustancia nigra y cuerpo estriado, sugiriendo un rol clave de SRA en la modulación de la liberación de dopamina central. Existen evidencias, neuroanatómicas, fisiológicas y farmacológicas que indican que la Angiotensina II cerebral es mediadora de las respuestas inducidas por estrés incluyendo la regulación de los sistemas simpático y neuroendócrino. En este proyecto se propone evaluar en ratas wistar la participación de los receptores AT1 de Angiotensina II en la respuesta al miedo potenciado. En este modelo hay una mayor activación de la amígdala y el establecimiento de un estado de ansiedad por la exposición previa a una situación de estrés que desencadena respuestas similares a las encontradas en pacientes con desordenes de ansiedad. Además evaluaremos su posible participación en las conducta de exploración, expresión de la memoria de trabajo y recambio de dopamina en los núcleos del estriado, accumbens y corteza prefrontal.

Evaluación del efecto del láser y magnetoterapia en miopatía experimental valorando biomarcadores de estrés oxidativo, histomorfometría y actividad enzimática mitocondrial. Evaluation of the effect of laser and magnetic therapy in experimental myopathy assessing oxidative stress biomarkers, histomorphometry and mitochondrial enzyme activity

El láser de baja y media energía y la magnetoterapia son utilizados en desórdenes osteomioarticulares por sus efectos analgésico, antiinflamatorio y trófico, entre los más destacados. Sin embargo, son insuficientes las investigaciones sobre su mecanismo de acción y antecedentes científicos que avalen sus efectos. Es por ello, que la determinación de acontecimientos celulares y moleculares que ocurren durante la interacción de estos tipos de energía con el sistema muscular, sería relevante para el conocimiento y optimización de tales terapias en las ciencias biomédicas. En las miopatías inflamatorias idiopáticas, se encuentra afectada la estructura, morfología y bioquímica del tejido muscular. La energía que éste requiere para el normal funcionamiento es generada en la mitocondria. Esta organela también es la responsable de la generación de especies oxidantes provocando estrés oxidativo y el inicio de los procesos de apoptosis. Por lo antes dicho, consideramos que la determinación de los biomarcadores inflamatorios asociados a estrés oxidativo, realizando el análisis histomorfométrico ultraestructural y valorando la actividad de los complejos enzimáticos mitocondriales, permitiría una evaluación de la acción terapéutica del láser y la magnetoterapia en un modelo experimental de miopatía. Para ello se propone evaluar el efecto de la magnetoterapia y del láser de baja energía (He-Ne y As.Ga) en miopatía experimental determinando indicadores inflamatorios asociados a estrés oxidativo, análisis histomorfométrico y valoración de la actividad enzimática mitocondrial. Específicamente: -Determinar indicadores inflamatorios y de estrés oxidativo: Oxido Nítrico, Grupos carbonilos, L-citrulina, Fibrinógeno, Superóxido dismutasa, Glutation peroxidasa y Catalasa por espectrofotometría. -Identificar los cambios anatomopatológicos del músculo esquelético por microscopía óptica (MO): cuantificación del infiltrado inflamatorio; MO de alta resolución (MOAR) y por microscopía electrónica: histomorfometría de la ultraestructura miofibrilar y mitocondrial. -Valorar las actividades enzimáticas de la citrato sintasa y de los complejos: I (NADH-ubiquinona reductasa), II (succinato-ubiquinona-reductasa) III (ubiquinona-citocromo c-reductasa) y IV (citocromo c-oxidasa); en mitocondrias de tejido muscular por espectrofotometría. -Evaluar la actividad apoptótica en las fibras musculares de los diferentes grupos por ténica de T.U.N.E.L. Las mediciones mitocondriales (por ME) y de infiltrado inflamatorio (por MO) se realizarán en un total de 5 fotos de aumentos similares en forma aleatoria por grupo estudiado (n=10). Los cambios estructurales observados se analizarán en el programa Axiovision 4.8, para cuantificar el área total ocupada, número total y grado de alteración de las mitocondrias y el porcentaje de infiltrado inflamatorio determinando el grado de inflamación. Los resultados de los datos cuantitativos se analizarán aplicando ANAVA (test de Fisher para comparaciones múltiples); y para los datos categóricos se utilizará Chi cuadrado (test de Pearson), estableciéndose un nivel de significación de p < 0.05 para todos los casos. Importancia del Proyecto: La salud y el bienestar del hombre son los logros perseguidos por las ciencias de la salud. La obtención de terapias curativas o paliativas con un mínimo de efectos colaterales para el enfermo se incluye en estos logros. Por esto y todo lo anteriormente expuesto es que consideramos de gran importancia poder esclarecer desde las ciencias básicas los efectos celulares y moleculares en modelos experimentales la acción de la terapia con láser y magnetoterapia para una aplicación clínica con base científica en todas las áreas de las Ciencias Médicas. In the idiopathic inflammatory myopathies, is affected the structure, morphology and biochemistry of muscle tissue. The mitochondria is responsible for the generation of oxidizing species leading to oxidative stress and the beginning of the process of apoptosis. As said before, we consider the determination of inflammatory biomarkers related to oxidative stress, by ultrastructural morphometric analysis and assessing the activity of mitochondrial enzyme complexes, permit an evaluation of the therapeutic action of laser and magnetic therapy in an experimental model myopathy. We propose to evaluate the effect of the treatment identifying indicators in experimental inflammatory myopathy associated with oxidative stress, histomorphometric analysis and assessment of mitochondrial enzyme activity. Specifically -determining: Nitric oxide, carbonyl groups, L-citrulline, fibrinogen, superoxide dismutase, glutathione peroxidase and catalase by spectrophotometry. -Identify the pathological changes in skeletal muscle by optical microscopy (OM): quantification of the inflammatory infiltrate, OM high resolution (MOAR) and electron microscopy, histomorphometry of myofibrillar and mitochondrial ultrastructure. -Evaluate the enzymatic activity of citrate synthase and complexes: I, II, III and IV in mitochondria muscle tissue by spectrophotometry. -Evaluate apoptotic activity in muscle fibers by TUNEL technique of Mitochondrial measurements and inflammatory infiltration (by OM) was performed in a total of 5 photos of similar increases in random by the study group (n = 10). The structural changes observed are discussed in the program Axiovision 4.8, to quantify number, degree of alteration of mitochondria and the percentage of inflammatory infiltrate determining the degree of inflammation. The results of the quantitative data were analyzed using ANOVA (Fisher test), and categorical data with Chi-square (Pearson test), establishing a significance level of p <0.05.