Étude de la régulation de la nitrogénase chez Rhodobacter capsulatus dans la noirceur

L’atmosphère terrestre est très riche en azote (N2). Mais cet azote diatomique est sous une forme très stable, inutilisable par la majorité des êtres vivants malgré qu’il soit indispensable pour la synthèse de matériels organiques. Seuls les procaryotes diazotrophiques sont capables de vivre avec le N2 comme source d’azote. La fixation d’azote est un processus qui permet de produire des substances aminées à partir de l’azote gazeux présent dans l’atmosphère (78%). Cependant, ce processus est très complexe et nécessite la biosynthèse d’une vingtaine de protéines et la consommation de beaucoup d’énergie (16 molécules d’ATP par mole de N2 fixé). C’est la raison pour laquelle ce phénomène est rigoureusement régulé. Les bactéries photosynthétiques pourpres non-sulfureuses sont connues pour leur capacité de faire la fixation de l’azote. Les études faites à la lumière, dans le mode de croissance préféré de ces bactéries (photosynthèse anaérobie), ont montré que la nitrogénase (enzyme responsable de la fixation du diazote) est sujet d’une régulation à trois niveaux: une régulation transcriptionnelle de NifA (protéine activatrice de la transcription des gènes nif), une régulation post-traductionnelle de l’activité de NifA envers l’activation de la transcription des autres gènes nif, et la régulation post-traductionnelle de l’activité de la nitrogénase quand les cellules sont soumises à un choc d’ammoniaque. Le système de régulation déjà décrit fait intervenir essentiellement une protéine membranaire, AmtB, et les deux protéines PII, GlnB et GlnK. Il est connu depuis long temps que la nitrogénase est aussi régulée quand une culture photosynthétique est exposée à la noirceur, mais jusqu’aujourd’hui, on ignore encore la nature des systèmes intervenants dans cette régulation. Ainsi, parmi les questions qui peuvent se poser: quelles sont les protéines qui interviennent dans l’inactivation de la nitrogénase lorsqu’une culture anaérobie est placée à la noirceur? Une analyse de plusieurs souches mutantes, amtB- , glnK- , glnB- et amtY- poussées dans différentes conditions de limitation en azote, serait une façon pour répondre à ces interrogations. Alors, avec le suivi de l’activité de la nitrogénase et le Western Blot, on a montré que le choc de noirceur provoquerait un "Switch-off" de l’activité de la nitrogénase dû à une ADP-ribosylation de la protéine Fe. On a réussit aussi à montrer que ii tout le système déjà impliqué dans la réponse à un choc d’ammoniaque, est également nécessaire pour une réponse à un manque de lumière ou d’énergie (les protéines AmtB, GlnK, GlnB, DraG, DraT et AmtY). Or, Rhodobacter capsulatus est capable de fixer l’azote et de croitre aussi bien dans la micro-aérobie à la noirceur que dans des conditions de photosynthèse anaérobies, mais jusqu'à maintenant sa régulation dans l’obscurité est peu étudiée. L’étude de la fixation d’azote à la noirceur nous a permis de montrer que le complexe membranaire Rnf n’est pas nécessaire à la croissance de R. capsulatus dans de telles conditions. Dans le but de développer une façon d’étudier la régulation de la croissance dans ce mode, on a tout d’abord essayé d’identifier les conditions opératoires (O2, [NH4 + ]) permettant à R. capsulatus de fixer l’azote en microaérobie. L’optimisation de cette croissance a montré que la concentration optimale d’oxygène nécessaire est de 10% mélangé avec de l’azote.

Stress oxydatif, fonction mitochondriale et maladie inflammatoire de l'intestin

CONTEXTE: Bien que la dysfunction mitochondriale et le stress oxydant jouent des rôles prépondérants dans plusieurs conditions pathologiques, ils n’ont pas été étudiés de façon extensive au niveau du tube digestif qui est constamment exposé aux oxydants (provenant de l’alimentation) et à divers agents pathogènes. L’ingestion simultanée de sels ferreux et d’acide ascorbique peut causer le dommage des macromolécules par oxydation. Le ‘’Nuclear factor erythroid 2 related factor’’ (Nrf2) est un important facteur de transcription sensible au potentiel redox et qui protège contre le stress oxydant en induisant des gènes anti-oxydants et de detoxification par sa liaison à l’élément de réponse antioxydante (ARE). Les fonctions anti-oxydantes et anti-inflammatoires de Nrf2 ont été décrites dans une variété de types cellulaires et de tissus. Cependant son rôle est très peu connu au niveau du tube digestif. OBJECTIFS: Les objectifs sont d’évaluer comment la peroxydation lipidique médiée par le fer/ascorbate (FE/ASC) affecte les fonctions mitochondriales dans les cellules Caco-2/15, et de déterminer l’ampleur de l’implication de Nrf2. MÉTHODES: Le stress oxydant a été induit dans les cellules Caco2/15 en les traitant avec 0.2mm/2mm de FE/ASC. L’augmentation de l’expression de Nrf2 a été obtenue suite au prétraitement des cellules Caco2/15 avec 50 μM d’Olitpraz (OPZ), un puissant activateur. L’invalidation du gène de Nrf2 a été réalisée dans les cellules par transfection avec un vecteur lentiviral contenant un shRNA contre Nrf2. RÉSULTATS: Nos résultats montrent que le traitement des cellules Caco-2/15 avec du FE/ASC (0.2 mm/2 mm) augmente les niveaux du malondialdehyde (MDA), réduit la production d’ATP, entraîne une surcharge mitochondriale de calcium, active l’expression protéique du cytochrome C et de l’AIF (apoptotic inducing factor), réduit l’activité des complexes I, II, 2 III et IV de la chaîne respiratoire mitochondriale, augmente les niveaux de 8-OHdG, un marqueur des dommages à l’ADN mitochondrial, diminue la DNA glycosylase, et altère les expressions génique et protéique des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). De plus, nos observations montrent que l’induction et l’activation de Nrf2 dans les cellules Caco-2/15 résultent en: une augmentation des enzymes anti-oxydantes endogènes (catalase, glutathion peroxydase, et superoxyde dismutase), une réduction du facteur nucléaire NFκβ et de TNF-α, une augmentation de la production d’ ATP et de l’activité des complexes respiratoires (I, II, III, IV) et de PGC-1α, et une régulation des niveaux de la prohibitine mitochondriale, du Bcl-2 anti-apoptotique et de l’occludine. CONCLUSION: Dans l’ensemble, nos résultats montrent que l’exposition aigüe des cellules Caco-2/15 à la peroxydation par le FE/ASC entraîne des effets pathologiques sur les fonctions mitochondriales et l’intégrité de l’ADN, qui sont abolis par l’induction de Nrf2. Il en ressort que Nrf2 joue un rôle majeur dans la protection de l’épithélium intestinal contre le stress oxydant.

Storage proteins and cell wall mobilisation in seeds of Sesbania virgata (Cav.) Pers. (Leguminosae)

The endosperm of seeds of Sesbania virgata (Cav.) Pers. accumulates galactomannan as a cell wall storage polysaccharide. It is hydrolysed by three enzymes, one of them being alpha-galactosidase. A great amount of protein bodies is found in the cytoplasm of endospermic cells, which are thought to play the major role as a nitrogen reserve in this seed. The present work aimed at understanding how the production of enzymes that degrade storage compounds is controlled. We performed experiments with addition of inhibitors of transcription (actinomycin-d and alpha-amanitin) and translation (cycloheximide) during and after germination. In order to follow the performance of storage mobilisation, we measured fresh mass, protein contents and alpha-galactosidase activity. All the inhibitors tested had little effect on seed germination and seedling development. Actinomycin-d and cycloheximide provoked a slight inhibition of the storage protein degradation and concomitantly lead to an elevation of the alpha-galactosidase activity. Although alpha-amanitin showed some effect on seedling development at latter stages, it presented the former effect and did not change galactomannan degradation performance. Our data suggest that some of the proteases may be synthesised de novo, whereas alpha-galactosidase seems to be present in the endosperm cells probably as an inactive polypeptide in the protein bodies, being probably activated by proteolysis when the latter organelle is disassembled. These evidences suggest the existence of a connection between storage proteins and carbohydrates mobilisation in seeds of S. virgata, which would play a role by assuring a balanced afflux of the carbon and nitrogen to the seedling development.

Purification and partial characterization of a midgut membrane-bound alpha-glucosidase from Quesada gigas (Hemiptera: Cicadidae)

Adults of Quesada gigas (Hemiptera: Cicadidae) have a major alpha-glucosidase bound to the perimicrovillar membranes, which are lipoprotein membranes that surround the midgut cell microvilli in Hemiptera and Thysanoptera. Determination of the spatial distribution of alpha-glucosidases in Q. gigas midgut showed that this activity is not equally distributed between soluble and membrane-bound isoforms. The major membrane-bound enzyme was solubilized in the detergent Triton X-100 and purified to homogeneity by means of gel filtration on Sephacryl S-100, and ion-exchange on High Q and Mono Q columns. The purified alpha-glucosidase is a protein with a pH optimum of 6.0 against the synthetic substrate p-nitrophenyl alpha-D-glucoside and M(r) of 61,000 (SDS-PAGE). Taking into account V(Max)/K(M) ratios, the enzyme is more active on maltose than sucrose and prefers oligomaltodextrins up to maltopentaose, with lower efficiency for longer chain maltodextrins. The Q gigas alpha-glucosidase was immunolocalized in perimicrovillar membranes by using a monospecific polyclonal antibody raised against the purified enzyme from Dysdercus peruvianus. The role of this enzyme in xylem fluid digestion and its possible involvement in osmoregulation is discussed. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Identification of continuous interaction sites in PLA(2)-based protein complexes by peptide arrays

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Activation of Ca2+-independent membrane-damaging activity in Lys49-phospholipase A(2) promoted by amphiphilic molecules

Association of class-II phospholipase A(2) (PLA(2)) with aggregated phospholipid substrate results in elevated levels of the Ca2+-dependent hydrolytic activity. The Asp49 residue participates in coordination of the Ca2+ ion cofactor, however, in Lys49-PLA(2) homologues (Lys49-PLA(2)S), substitution of the Asp49 by Lys results in loss of Ca2+ binding and lack of detectable phospholipid hydrolysis. Nevertheless, Lys49-PLA2S cause Ca2+-independent damage of liposome membranes. Bothropstoxin-I is a homodimeric Lys49-PLA(2) from the venom of Bothrops jararacussu, and in fluorescent marker release and dynamic light scattering experiments with DPPC liposomes we demonstrate activation of the Ca2+-independent membrane damaging activity by similar to4 molecules of sodium dodecyl sulphate (SDS) per protein monomer. Activation is accomparlied by significant changes in the intrinsic tryptophan fluorescence emission (ITFE) and near UV circular dichroism (UVCD) spectra of the protein. Subsequent binding of 7-10 SDS molecules results in further alterations in the ITFE and far UVCD spectra. Reduction in the rate of N-bromosuccinimide modification of Trp77 at the dimer interface suggests that initial binding of SDS to this region accompanies the activation of the membrane damaging activity. 1-anilinonaphthalene-8-sulphonic acid binding studies indicate that subsequent SDS binding to the active site is concomitant with the second structural transition. These results provide insights in the structural basis of amphiphile/protein coupling in class-II PLA(2)s. (C) 2004 Published by Elsevier B.V.

Purification, Characterization, and Preliminary X-Ray Diffraction Analysis of a Lactose-Specific Lectin from Cymbosema roseum Seeds

The unique carbohydrate-binding property of lectins makes them invaluable tools in biomedical research. Here, we report the purification, partial primary structure, carbohydrate affinity characterization, crystallization, and preliminary X-ray diffraction analysis of a lactose-specific lectin from Cymbosema roseum seeds (CRLII). Isolation and purification of CRLII was performed by a single step using a Sepharose-4B-lactose affinity chromatography column. The carbohydrate affinity characterization was carried using assays for hemagglutination activity and inhibition. CRLII showed hemagglutinating activity toward rabbit erythrocytes. O-glycoproteins from mucine mucopolysaccharides showed the most potent inhibition capacity at a minimum concentration of 1.2 A mu g mL(-1). Protein sequencing by mass spectrometry was obtained by the digestion of CRLII with trypsin, Glu-C, and AspN. CRLII partial protein sequence exhibits 46% similarity with the ConA-like alpha chain precursor. Suitable protein crystals were obtained with the hanging-drop vapor-diffusion method with 8% ethylene glycol, 0.1 M Tris-HCl pH 8.5, and 11% PEG 8,000. The monoclinic crystals belong to space group P2(1) with unit cell parameters a = 49.4, b = 89.6, and c = 100.8 A....

Modelos para estimar exigências de treonina digestível para poedeiras comerciais

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

Cobalto e molibdênio via semente e foliar em amendoinzeiro: nodulação, características agronômicas e proteína nos grãos

Pós-graduação em Agronomia - FEIS

Produção de ligno-hemi-celulases por fermentação em estado sólido e avaliação dos efeitos da aplicação das enzimas na composição química e estrutura do bagaço e da palha de cana

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

Purification and biochemical characterization of an alkaline pectin lyase from Fusarium decemcellulare MTCC 2079 suitable for Crotolaria juncea fiber retting

An extracellular pectin lyase secreted by Fusarium decemcellulare MTCC 2079 under solid state fermentation condition has been purified to electrophoretic homogeniety by using ammonium sulfate fractionation, carboxymethyl cellulose and gel filtration (Sephadex G-100) column chromatographies. The purified enzyme showed single protein band corresponding to molecular mass 45 +/- 01 kDa on sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis. The enzyme had maximum activity at pH 9.0 and showed maximum stability in the pH range of 9.0-12.0. The optimum temperature of the purified enzyme was 50 degrees C and it showed maximum stability upto 40 degrees C. The energy of activation for the thermal denaturation (Ea) was 59.06 kJ mol(-1) K-1. The K-m and k(cat) values using citrus pectin as the substrate were 0.125mgml(-1) and 72.9 s(-1) in 100mM sodium carbonate buffer pH 9.0 at 50 degrees C. The biophysical studies on pectin lyase showed that its secondary structure belongs to alpha+beta class of protein with comparatively less of beta-sheets. Purified pectin lyase showed efficient retting of Crotolaria juncea fibers.

Abordagem metalômica quantitativa de mercúrio em peixes da região amazônica

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

Investigation, expression, and molecular modeling of ORF2, a metagenomic lipolytic enzyme

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

Mercury fractionation in dourada (Brachyplatystoma rousseauxii) of the Madeira River in Brazil using metalloproteomic strategies

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

A Low-Protein, High-Carbohydrate Diet Increases Fatty Acid Uptake and Reduces Norepinephrine-Induced Lipolysis in Rat Retroperitoneal White Adipose Tissue

A low-protein, high-carbohydrate (LPHC) diet for 15 days increased the lipid content in the carcass and adipose tissues of rats. The aim of this work was to investigate the mechanisms of this lipid increase in the retroperitoneal white adipose tissue (RWAT) of these animals. The LPHC diet induced an approximately two- and tenfold increase in serum corticosterone and TNF-alpha, respectively. The rate of de novo fatty acid (FA) synthesis in vivo was reduced (50%) in LPHC rats, and the lipoprotein lipase activity increased (100%). In addition, glycerokinase activity increased (60%), and the phosphoenolpyruvate carboxykinase content decreased (27%). Basal [U-C-14]-glucose incorporation into glycerol-triacylglycerol did not differ between the groups; however, in the presence of insulin, [U-C-14]-glucose incorporation increased by 124% in adipocytes from only control rats. The reductions in IRS1 and AKT content as well as AKT phosphorylation in the RWAT from LPHC rats and the absence of an insulin response suggest that these adipocytes have reduced insulin sensitivity. The increase in NE turnover by 45% and the lack of a lipolytic response to NE in adipocytes from LPHC rats imply catecholamine resistance. The data reveal that the increase in fat storage in the RWAT of LPHC rats results from an increase in FA uptake from circulating lipoproteins and glycerol phosphorylation, which is accompanied by an impaired lipolysis that is activated by NE.