Molecular characterization of Gla-rich protein (GRP) gene expression and function

Gla-rich protein (GRP) is a vitamin K-dependent protein related to bone and cartilage recently described. This protein is characterized by a large number of Gla (γ-carboxyglutamic acid) residues being the protein with the highest Gla content of any known protein. It was found in a widely variety of tissues but highest levels was found in skeletal and cartilaginous tissues. This small secreted protein was also expressed and accumulated in soft tissues and it was clearly associated with calcification pathologies in the same tissues. Although the biological importance of GRP remains to be elucidated, it was suggested a physiological role in cartilage development and calcification process during vertebrate skeleton formation. Using zebrafish, an accepted model to study skeletal development, we have described two grp paralog genes, grp1 and grp2, which exhibited distinct patterns of expression, suggesting different regulatory pathways for each gene. Gene synteny analysis showed that grp2 gene is more closely related to tetrapod grp, although grp1 gene was proposed to be the vertebrate ortholog by sequence comparison. In addition, we identified a functional promoter of grp2 gene and using a functional approach we confirmed the involvement of transcription factors from Sox family (Sox9b and Sox10) in the regulation of grp2 expression. In an effort to provide more information about the function of grp isoforms, we generated two zebrafish transgenic lines capable to overexpress conditionally grp genes and possible roles in the skeleton development were studied. To better understand GRP function a mammalian system was used and the analysis of knockout mice showed that GRP is involved in chondrocyte maturation and the absence of GRP is associated to proteoglycans loss in calcified articular cartilage. In addition, we detected differences in chondrogenesis markers in articular chondrocyte primary culture. Overall, our data suggest a main role for GRP on chondrocyte differentiation.

Study of the association of Gla Rich Protein (GRP) to human blood cells

Dissertação de mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Biomedicina, Universidade do Algarve, 2013

Functional analysis of a transcriptional variant of matrix gla protein (MGP)

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2014

Reguladores da expressão do gene da proteía Gla da matriz (MGP) numa linha celular derivada de peixe

Dissertação de mest. em Biotecnologia, Faculdade de Engenharia de Recursos Naturais, Univ. do Algarve, 2004

Insights into molecular and cellular events involved in normal and pathological vertebral development and fusion using zebrafish as model organism

The vertebral column and its units, the vertebrae, are fundamental features, characteristic of all vertebrates. Developmental segregation of the vertebral bodies as articulated units is an intrinsic requirement to guarantee the proper function of the spine. Whenever these units become fused either during development or postsegmentation, movement is affected in a more or less severe manner, depending on the number of vertebrae affected. Nevertheless, fusion may occur as part of regular development and as a physiological requirement, like in the tetrapod sacrum or in fish posterior vertebrae forming the urostyle. In order to meet the main objective of this PhD project, which aimed to better understand the molecular and cellular events underlying vertebral fusion under physiological and pathological conditions, a detailed characterization of the vertebral fusion occurring in zebrafish caudal fin region was conducted. This showed that fusion in the caudal fin region comprised 5 vertebral bodies, from which, only fusion between [PU1++U1] and ural2 [U2+] was still traceable during development. This involved bone deposition around the notochord sheath while fusion within the remaining vertebral bodies occur at the level of the notochord sheath, as during the early establishment of the vertebral bodies. A comparison approach between the caudal fin vertebrae and the remaining vertebral column showed conserved features such as the presence of mineralization related proteins as Osteocalcin were identified throughout the vertebral column, independently on the mineralization patterns. This unexpected presence of Osteocalcin in notochord sheath, here identified as Oc1, suggested that this gene, opposing to Oc2, generally associated with bone formation and mature osteoblast activity, is potentially associated with early mineralization events including chordacentrum formation. Nevertheless, major differences between caudal fin region and anterior vertebral bodies considering arch histology and mineralization patterns, led us to use RA as an inductive factor for vertebral fusion, allowing a direct comparison of equivalent structures under normal and fusion events. This fusion phenotype was associated with notochord sheath ectopic mineralization instead of ectopic perichordal bone formation related with increased osteoblast activity, as suggested in previous reports. Additionally, alterations in ECM content, cell adhesion and blood coagulation were discussed as potentially related with the fusion phenotype. Finally, Matrix gla protein, upregulated upon RA treatment and shown to be associated with chordacentrum mineralization sites in regular development, was further described considering its potential function in vertebral formation and pathological fusion. Therefore with this work we propose zebrafish caudal fin vertebral fusion as a potential model to study both congenital and postsegmentation fusion and we present candidate factors and genes that may be further explored in order to clarify whether we can prevent vertebral fusion.

Evolution, gene regulation and functional analysis of BMP2 in fish

Bone morphogenetic proteins (BMPs) are multifunctional growth factors belonging to the transforming growth factor β (TGFβ) superfamily with a central role in bone formation and mineralization. BMP2, a founding member of this family, has demonstrated remarkable osteogenic properties and is clinically used to promote bone repair and fracture healing. Lack of basic data on factors regulating BMP2 expression and activity have hampered a better understanding of its role in bone formation and bone-related diseases. The objective of this work was to collect new functional data and determine spatiotemporal expression patterns in a fish system aiming towards a better understanding of BMP2 function and regulation. Transcriptional and post-transcriptional regulation of gilthead seabream BMP2 gene was inferred from luciferase reporter systems. Several bone- and cartilage-related transcription factors (e.g. RUNX3, MEF2c, SOX9 and ETS1) were found to regulate BMP2 transcription, while microRNA 20a was shown to affect stability of the BMP2 transcript and thus the mineralogenic capacity of fish bone-derived host cells. The regulation of BMP2 activity through an interaction with the matrix Gla protein (MGP) was investigated in vitro using BMP responsive elements (BRE) coupled to luciferase reporter gene. Although we demonstrated the functionality of the experimental system in a fish cell line and the activation of BMP signaling pathway by seabream BMP2, no conclusive evidence could be collected on a possible interaction beween MGP and BMP2. The evolutionary relationship among the members of BMP2/4/16 subfamily was inferred from taxonomic and phylogenetic analyses. BMP16 diverged prior to BMP2 and BMP4 and should be the result of an ancient genome duplication that occurred early in vertebrate evolution. Structural and functional data suggested that all three proteins are effectors of the BMP signaling pathway, but expression data revealed different spatiotemporal patterns in teleost fish suggesting distinct mechanisms of regulation. In this work, through the collection of novel data, we provide additional insight into the regulation, the structure and the phylogenetic relationship of BMP2 and its closely related family members.

Estado nutricional relacionado à vitamina K de pacientes portadores de doença vascular em tratamento anticoagulante oral ambulatorial com varfarina sódica

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

Produção e purificação da proteína rica em gla (grp) humana recombinante

Dissertação de mest., Biologia Molecular e Microbiana, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Purificação e caracterização de proteínas Gla nos modelos peixe e mamífero

Dissertação de Mestrado, Biologia Molecular e Microbiana, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2010

Cloning of the Bone Gla Protein gene from the teleost fish Sparus aurata (gilthead seabream). Molecular organization, developmental appearance and evolutionary implications

Tese de Doutoramento, Biologia Molecular, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2001

Purification, biochemical characterization and localization at single cell resolution of Matrix Gla Protein (MGP) and Bone Gla Protein (BGP) in the teleost fish Argyrosomus regius

Tese de dout. em Química, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Univ. do Algarve, 2002

Efecto de tres niveles de proteína sobre los rendimientos productivos en conejos de engorde

El presente trabajo experimental se realizó con el objetivo de estudiar el efecto de la variación proteica sobre los rendimientos productivos en conejos de engorde y la evaluación económica de los Tratamientos. Se utilizarán 27 gazapos de 40 días de edad, de la raza Neozelandés Blanco (NB), con un peso vivo inicial promedio de 0.612 Kg. Se realizó sexaje de los animales resultando 12 hembras y 15 machos. Se utilizaron tres tratamientos. A los animales del grupo uno (T1) se les suministró pellet con 13% PB. En el segundo grupo (T2) o testigo se suministró pellet con 15% PB y el tercer tratamiento se suministró pellet con 17% PB. Para las evaluaciones estadísticas se empleó un diseño completamente aleatorio (DCA), con tres tratamientos y tres repeticiones por tratamiento. Cada repetición estaba constituida por tres gazapos distribuidos aleatoriamente a los que se le registraron diariamente consumo de alimento y semanalmente aumento de peso vivo, ganancia media diaria e índice de conversión alimenticia. Las variables analizadas estadísticamente por medio del análisis de varianza (ANDEVA) fueron la Consumo Promedio de Alimento (Kg/día), Ganancia Media Diaria (Gr/día) y el índice de conversión por cada tratamiento, Duración del período de Ceba y los Costos Totales por Tratamiento. Para las variables dependientes se obtuvieron los siguientes valores : %P T1. 13%; T2. 15%; T3. 17% CA(Kg) T1: 0.0757 %; T2: 0.0785; T3: 0.0945 GMD (Gr/Dia) T1: 18.874; T2:17.990; T3: 17.902 ICA (Kg A/Kg PV)T1: 4.01; T2: 4.36; T3: 5.28 lnc. Peso (Kg) T1: 1.189; T2: 1.134; T3: 1.128 Durante el ensayo los animales del tratamiento T1 (13 16 PB) fueron los primeros en alcanzar el peso comercial (1.872 Kg) a los 63 días del engorde. En tanto en los tratamientos T2 (15 % PB) y T3 (17 % PB) los pesos finales registrados fueron 1.850 y 1.833 Kg de PV respectivamente. En el ANDEVA realizado para las diferentes variables, se observó que el efecto de los tratamientos sobre Consumo alimenticio, Ganancia Media Diaria e índice de Conversión Alimenticia resultó no significativo concluyendo que no existe diferencia entre los tratamientos. Sin embargo el Tratamiento con13% de PB (T1) fue el que presentó menor consumo, mayor ganancia de peso y mejor conversión Con la realización del análisis de los costos totales para un gazapo en engorde se determinaron valores de $20.01(T1),20.45 (T2) y 21.55 (T3). Al determinar los costos de alimentación por tratamiento se obtuvieron valores de C$ 27.91 para el13% de PB (T1), C$ 30.86 para el15% de PB (T2) y C$ 43.53 para el 17% de PB (T3). Pudiendo concluir que el tratamiento con 13% de PB (T1) fue el que presentó menores costos de alimentación y por lo tanto se obtuvo mayor utilidad.

Efecto de diferentes niveles de energía conservando la relación energía-proteína en piensos de inicio y finalización en pollos de engorde

En el presente estudio se compararon cuatro dietas con diferentes niveles de energía 2,940, 3,040, 3,140 y 3,240 (Kcal EM/Kg de alimento), los cuales fueron ajustados a los requerimientos nutricionales en cuanto a la relación caloría proteína recomendados por la Hubbard Farm, Inc. (1991). Durante un periodo de 56 días los broilers fueron evaluados en la granja avícola "Buenos Aires" que pertenece a la Tip Top Industrial S.A. se utilizaron 803 pollos de engorde de un día de nacidos de la línea Hubbard, los que fueron distribuidos aleatoriamente en tres unidades experimentales proporcionales a los cuatro tratamientos existentes, estos distribuidos en un diseño completamente al azar y sometidos a la prueba de Tukey el que proporciona la superioridad existente entre tratamientos. Se encontraron diferencias significativas (P<0.05) entre tratamientos en las variables peso vivo, ganancia de peso y conversión alimenticia pero no así para el consumo alimenticio. Los tratamientos T1 T2, T3 y T4 presentaron mortalidad al final del periodo de 2.57, 4.41, 7.88 y 10.89 (%) respectivamente y rendimiento en la canal del 84.45 % para todos los tratamientos. Se concluyó que las dietas más energéticas proporcionaban las mejores conversiones alimenticias y las mayores ganancias de peso. Y a medida que se incrementaba el nivel energético en las dietas los costos alimenticios también se incrementaban. La fórmula más económica es el T1 (2940 Kcal EM/Kg de alimento, 21.63 y 18.89 % de proteína para inicio y finalización) durante todas las semanas de estudio. El momento óptimo para la matanza es la sexta semana para el T 1 (2940 Kcal EM/Kg de alimento, 21.63 y 18.89 % de proteínas) y T2 (3040 Kcal EM/Kg de alimento, 22.36 y 19.15 % de proteínas) por efecto de los costos alimenticios.

Efectos en rendimiento, proteína y calibre de la cebada cervecera a la fertilización nitrogenada y a la aplicación de fungicida en un ambiente de loma en la localidad de Chivilcoy, Provincia de Buenos Aires

Resumen: La fertilización nitrogenada y la utilización de fungicidas son herramientas que posee el productor de cebada (Hordeum vulgare) para aumentar el rendimiento y cumplir los requerimientos exigidos por malterías. Los objetivos de estudio consisten en: a) comparar la respuesta en rendimiento, proteína y calibre a dos aplicaciones de fungicida vs. una aplicación en hoja bandera; b) comparar la respuesta en rendimiento, proteína y calibre de la aplicación de nitrógeno (N) en macollaje y en Z 3.9 vs. la aplicación de N en macollaje solamente. Se utilizó la variedad de cebada cervecera C 61 en un DBCA, con 4 repeticiones y 5 tratamientos: testigo (1); urea en macollaje (2); urea en macollaje y N en Z 3.9 (3); urea en macollaje, N y fungicida en Z 3.9 (4); urea en macollaje, N en Z 3.9, fungicida en 3.1 y 3.9 (5). Respecto al rendimiento, el tratamiento 5 promedió 3470 kg ha-1 y superó significativamente a los tratamientos 1, 2 y 3 en 42%, mientras que el tratamiento 4 rindió 3312 kg ha-1, siendo superior en un 36% a estos tratamientos, y fue un 5% menor con respecto al 5. Evaluando el porcentaje proteico, el tratamiento 4 alcanzó el valor más alto con 12 puntos porcentuales de proteína en grano y fue 9% superior a los tratamientos 1 y 3, mientras que a los tratamientos 2 y 5 los superó significativamente por 13%. En la evaluación de granos retenidos en la zaranda de 2,5 mm, los tratamientos 4 y 5 promediaron 90%, superando significativamente al tratamiento 2 en 16%. Los tratamientos 1 y 3 promediaron 83% y fueron inferiores a los tratamientos 4 y 5 en 9%. La aplicación de fungicida produjo mayores rendimientos y calibres más altos, comparándolos con los tratamientos que sólo recibieron fertilización nitrogenada. La fertilización nitrogenada en macollaje aumentó el rendimiento, pero produjo menores porcentajes proteicos y calibres más bajos. La aplicación de fungicida y N en Z 3.9 produjo los mayores rendimientos y mejores parámetros de calidad exigidos por la industria

Respuesta en rendimiento, proteína y calibre de la cebada cervecera a la fertilización nitrogenada y a la aplicación de fungicida en Barrow, provincia de Buenos Aires

Resumen: El uso correcto de las tecnologías de insumos durante el cultivo de cebada cervecera es fundamental por la estricta demanda de calidad por parte de la industria. El objetivo de este ensayo fue evaluar el rendimiento y calidad de la cebada cervecera, variedad Andreia, ante distintas dosis de fertilizantes y fungicidas en los diferentes estadios del cultivo. Se realizó un diseño en bloques completos distribuidos al azar, con 4 repeticiones y 5 tratamientos: 1-Testigo, 2- 80 kg N ha -1 en presiembra, 3- 80 kg N ha -1 en presiembra y 20 kg N ha -1 en hoja bandera, 4- 80 kg N ha -1 en presiembra y 20 kg N ha -1 en hoja bandera junto con aplicación de fungicida, 5- 80 kg N ha -1 en presiembra, mas fungicida en principio de encañazón y 20 kg N ha -1 junto con la segunda aplicación del fungicida. Con respecto a los resultados obtenidos, en ninguna de las variables analizadas se encontraron diferencias significativas (p-valor<0,10) entre tratamientos. En el ensayo, el rendimiento promedio obtenido fue de 6089 kg ha -1. En cuanto a la calidad, el promedio del ensayo para la variable proteína fue del 11,6% y 81,8% para calibre. El motivo de estos resultados responden a las condiciones en que se desarrolló el cultivo, en donde a pesar del año (campaña 2013/2014) muy seco en relación al promedio histórico, las lluvias en el cultivo fueron suficientes, que, sumado a la buena disponibilidad de nutrientes a la siembra y a la nula incidencia de enfermedades foliares, reflejó los buenos rindes en general del ensayo, acompañado por los valores óptimos proteicos, pero no así en lo relacionado con el calibre, el cual no llegó a cumplir con los estándares requeridos para su comercialización.