A implantação de materiais vítreos e vitrocerâmicos bioativos representa estratégia terapêutica importante para se promover a formação de matriz extracelular mineralizada em defeitos ósseos críticos. Quando expostos a fluidos biológicos, estes biomateriais sofrem alterações químicas e topográficas de superfície que afetam as interações de células com sua superfície, reduzindo o espraiamento celular e alterando o padrão de marcação de proteínas do citoesqueleto. O objetivo deste estudo foi avaliar se as alterações no padrão de marcação para as proteínas citoesqueléticas actina e tubulina observadas in vitro em células osteogênicas sobre superfícies do vidro Bioglass® 45S5 e da vitrocerâmica Biosilicato®, são decorrentes de redução quantitativa na expressão do RNAm e das proteínas correspondentes. Células osteogênicas foram obtidas a partir da digestão enzimática de calvárias de ratos Wistar recémnascidos e plaqueadas sobre superfícies de Bioglass® 45S5, Biosilicato® e borosilicato (controle bioinerte) para a avaliação dos seguintes parâmetros: 1) detecção de actina e tubulina por microscopia de fluorescência; 2) expressão de RNAm para actina e tubulina por reação em cadeia da polimerase em tempo real (Real time PCR); 3) quantificação de actina e tubulina por ensaio imunoenzimático direto (ELISA), e 4) análise da morfologia celular por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Aos 3 e 7 dias, células crescidas sobre borosilicato exibiam padrões de marcação para actina e tubulina típicos de células aderidas e espraiadas sobre substratos planos in vitro, enquanto que sobre Bioglass® 45S5 e Biosilicato® as células apresentavam áreas circulares destituídas de marcação para essas proteínas. Nos mesmos períodos, culturas crescidas sobre os materiais bioativos apresentavam alterações significantes da expressão de RNAm para actina e tubulina, embora fossem observadas apenas discretas variações na quantidade das proteínas correspondentes em relação ao borosilicato. Além disso, apenas para culturas crescidas sobre borosilicato observava-se correlação positiva entre RNAm e proteína e correspondência entre as observações por epifluorescência e os dados quantitativos. Aos 3 dias, imagens de MEV revelaram células aderidas e espraiadas sobre os materiais bioativos, parcial ou totalmente recobertas por acúmulos de material de aspecto semelhante ao da topografia do substrato, por vezes impedindo a visualização dos limites celulares. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que as superfícies bioativas de Bioglass® 45S5 e Biosilicato® afetam a expressão de RNAm para actina e tubulina, mas não de proteína. Assim, as alterações nos padrões de marcação por fluorescência para essas proteínas devem ser atribuídas, pelo menos em parte, a acúmulos de material sobre as células, possivelmente decorrentes das reações de superfície a que estão submetidos Bioglass® 45S5 e Biosilicato® quando em contato com fluidos biológicos. / Bioactive glasses and glass-ceramics have been successfully applied in various therapeutic strategies to promote the formation of mineralized matrix in bone defects. The exposure of these materials to biological fluids results in chemical and topographical modifications that may affect the interactions of cells with the biomaterial surface, with potential effects on cytoskeletal protein expression and/or organization and cell spreading. The aim of the present study was to evaluate whether changes in the labelling pattern for the cytoskeletal proteins actin and tubulin in osteogenic cells cultured on bioactive Bioglass® 45S5 and Biosilicate® are due to altered mRNA and protein expression levels. Osteogenic cells were obtained by enzymatic digestion of newborn Wistar rat calvarial bone and plated on Bioglass® 45S5, Biosilicate® and borosilicate (bioinert control) for periods of up to 7 days. The following parameters were assayed: i) qualitative epifluorescence analysis of actin and tubulin distribution; ii) quantitative mRNA expression for actin and tubulin by real time polymerase chain reaction (real time PCR); iii) quantitative actin and tubulin expression by enzymelinked immunoabsorbent assay (ELISA), and iv) qualitative analysis of cell morphology by scanning electron microscopy (SEM). At days 3 and 7, cells grown on borosilicate showed typical actin and tubulin labeling patterns of adherent and spread cells on flat, rigid substrates, whereas those on Bioglass® 45S5 and Biosilicate® showed dark areas devoid of fluorescent signals for the cytoskeletal proteins. At the same time points, cultures grown on the bioactive materials showed significant changes in mRNA expression for actin and tubulin, although only slight differences in the amount of actin and tubulin were detected compared with borosilicate. Moreover, a positive correlation between mRNA and protein expression levels as well as a correspondence between epifluorescence imaging and the quantitative data were only detected for cultures grown on borosilicate. SEM analysis revealed that cells cultured on bioactive surfaces were partly or totally covered with material accumulations, whose characteristics resembled the ones for the substrate topography, and which, in some cases, prevented the visualization of the cell limits. In conclusion, Bioglass® 45S5 and Biosilicate® affect actin and tubulin mRNA levels, but not the corresponding protein expression, in osteogenic cell cultures. Thus, the observed changes in the labeling pattern for these proteins should be attributed, at least in part, to the accumulation of materials on the cell surface, likely due to substrate reactions that take place on Bioglass® 45S5 and Biosilicate® when exposed to the cell culture medium.

A divisão celular bacteriana é orquestrada por FtsZ, uma proteína homóloga à tubulina eucariótica que possui a capacidade de polimerizar e gerar uma estrutura chamada de anel Z. O local onde esta estrutura citoesquelética contrátil é formada determina o futuro sítio de divisão. O complexo MinCD é um dos principais reguladores da posição da divisão, favorecendo a montagem do anel Z precisamente na região medial da bactéria. MinCD age como um inibidor sítio específico da polimerização de FtsZ, atuando preferencialmente nos polos celulares. MinC é a proteína do complexo que atua diretamente sobre FtsZ e inibe sua polimerização. Essa tese elucida a interação entre FtsZ e MinC e sugere o mecanismo exercido por MinC em Bacillus subtilis. Foi triada uma biblioteca de mutantes randômicos de FtsZ para identificação de mutantes resistentes à ação de MinC. Dentre estes, as substituições K243R e D287V, quando caracterizados usando espalhamento de luz e espectroscopia de fluorescência impediram a interação com MinC. Como as mutações estavam localizados em torno das hélices H-9 e H-10 no domínio C-terminal de FtsZ, concluímos que esta região representa o sítio de interação com MinC desta proteína. Como complemento ao mapeamento do sitio de ligação de MinC em FtsZ, identificamos a região de MinC que interage com FtsZ. Para tanto, escolhemos resíduos de MinC para mutagênese e caracterização. A escolha priorizou os resíduos conservados entre espécies Gram-positivas, experimentos de RMN, carga e exposição ao solvente dos mesmos. Dentre os resíduos de MinC mutados que afetaram sua capacidade de inibir a polimerização de FtsZ in vitro foram: Y8 e K12 (β-1), K15 (alça-2), H55 (β-3) , H84 (β-4) e K149 (C-terminal). Sendo assim, podemos concluir que a face de interação para FtsZ em MinC de B. subtilis é a única folha β do domínio N-terminal desta proteína. Com base nos sítios mapeados das duas proteínas experimentalmente, criamos um modelo in silico do complexo MinC-FtsZ por docking molecular. De acordo com o modelo gerado, MinC interage com a porção lateral de polímeros de FtsZ. Isto sugere que MinC atue na inibição da formação de feixes de filamentos de FtsZ, impedindo assim a formação de anéis Z funcionais. Esse mecanismo de ação do sistema Min é diferente do proposto para E. coli, no qual MinC interage com a face de polimerização FtsZ-FtsZ e impede a formação de protofilamentos de FtsZ. / Bacterial cell division is orchestrated by FtsZ, a protein homologous to eukaryotic tubulin that has the ability to polymerize and generate a cytoplasmic structure called the Z ring. The subcellular location where this cytoskeletal structure is formed determines the future division site. The MinCD complex is one of the main regulators of the position of cell division, driving the assembly of Z-ring precisely at the medial region of the cell. MinCD acts as a site-specific inhibitor of FtsZ polymerization, blocking Z ring formation at the cell poles. MinC is the protein of the complex that acts directly on FtsZ and inhibits its polymerization. This thesis elucidates the interaction between FtsZ and MinC and suggests the MinC mechanism in Bacillus subtilis. An ftsZ randomly mutagenized library was screened to identify mutants that are resistant to MinC action. Using right-angle light scattering and fluorescence spectroscopy we showed that substitutions K243R and D287V lost the interaction to MinC. These substituted residues clustered around the H-9 and H-10 helices in the C-terminal domain of FtsZ, thus, we conclude that this region is the binding site for MinC. In addition to mapping the MinC binding site on FtsZ, we also identified the FtsZ binding site in MinC. Based on residue conservation, NMR experiments and exposure to solvent, we chose residues of MinC for mutagenesis and characterization. The substituted residues that di srupted MinC ability to inhibit FtsZ polymerization in vitro were: Y8 and K12 (β-1), K15 (turn-2) , H55 (β-3), H84 (β-4) and K149 (C-terminal). Thus, we conclude that the binding site of MinC for FtsZ is located on the β only sheet at the N-terminal domain of MinC from B. subtilis. Finally, based on the binding sites of the two proteins mapped experimentally, we created a model of the complex between MinC and FtsZ by molecular docking. According to the generated model, MinC interacts with the lateral portion of FtsZ polymers. This indicates that MinC should inhibit assembly of higher order FtsZ polymers, thereby preventing the formation of a functional Z-ring. This mechanism of Min is different from that proposed in E. coli, in which MinC interacts with FtsZ polymerization interface and inhibits FtsZ protofilament formation.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A via de sinalização da cinase regulada por fatores extracelulares, da família das proteínas cinases ativadas por mitógenos (MAPK/ERK) é importante tanto para a sobrevivência como para a progressão da diferenciação de oligodendrócitos. Neste trabalho, a via da MAPK/ERK foi avaliada na oligodendroglia in vitro com a utilização de inibidores da MEK. A morfologia celular, assim como a distribuição de proteínas foram analisadas em diferentes estágios de maturação da oligodendroglia. Culturas primárias de oligodendrócitos foram tratadas com os inibidores da MEK PD98059 ou U0126, aos 5 ou 11dias in vitro (div), por 30min, 24 ou 48h. A oligodendroglia foi distinguida com marcadores estágio-específicos: A2B5, 23nucleotídeo cíclico 3 fosfodiesterase (CNPase) e proteína básica de mielina (MBP), e classificada de acordo com sua morfologia em diferentes estágios de desenvolvimento. O tratamento aumentou significativamente o número de células com morfologia mais imatura e diminuiu o número de células maduras. Além disso, aumentou o número de células redondas e sem prolongamentos as quais não puderam ser classificadas em nenhum dos estágios de desenvolvimento da oligodendroglia. Os efeitos mais evidentes foram observados logo após o menor tempo de tratamento. Células redondas eram positivas para CNPase e MBP, porém não foram marcadas com A2B5 ou com NG2, indicando que seriam células maduras incapazes de estender ou manter seus prolongamentos. De fato, estas mudanças foram acompanhadas por alterações na distribuição de proteínas de oligodendrócitos como a MBP e a CNPase, assim como alterações em proteínas de citoesqueleto, como actina, tubulina e na cinase de adesão focal (FAK). A MBP foi observada nas células tratadas em um padrão de distribuição desorganizado e disperso, oposto ao padrão contínuo que é observado nas células das culturas controle. Além disso, o tratamento causou uma desorganização na distribuição da CNPase, actina e tubulina. Nas células das culturas controle, estas proteínas apresentam um padrão organizado compondo as estruturas de citoqueleto semelhantes a nervuras. Após um pequeno período de tratamento (30min), actina e tubulina apresentaram o mesmo padrão de marcação puntiforme que a CNPase apresentou. O tratamento também reduziu os pontos de adesão focal demonstrados pela FAK. Com o decorrer do tratamento, após 24 e 48h, actina e tubulina aparentavam estar se reorganizando em um padrão filamentar. Estes resultados indicam um efeito importante da via da MAPK/ERK na ramificação e alongamento dos prolongamentos dos oligodendrócitos, com possíveis consequências para a formação da bainha de mielina. / The mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase (MAPK/ERK) pathway is important for both long-term survival and timing of the progression of oligodendrocyte differentiation. In this work, the MAPK/ERK signaling in oligodendroglia was studied in vitro by using MEK inhibitors. Cell morphology and distribution of proteins were analyzed in different stages of maturation. Primary cultures of oligodendroglia were treated with the MEK inhibitors PD98059 or U0126, at 5 or 11div for 30min, 24 or 48h. Oligodendroglial cells were distinguished by using stage specific markers: NG2 proteoglycan, A2B5, 23nucleotide-cyclic 3phosphodiesterase (CNPase) and myelin basic protein (MBP), and classified according to their morphology into different developmental stages. Treatment significantly increased the number of cells with more immature morphologies and decreased the number of mature cells. Furthermore, it increased the number of rounded cells that could not be classified into any of the oligodendroglial developmental stages. The strongest effects were usually observed shortly after treatment. Rounded cells were CNPase/MBP positive and they were not stained by anti-NG2 or A2B5, indicating that they were mature cells unable either to extend and/or to maintain their processes. In fact, these changes were accompanied by alterations in the distribution of the oligodendroglial proteins MBP and CNPase, and alterations in cytoskeleton proteins, as actin, tubulin and the focal adhesion kinase (FAK). MBP was observed in a continuous distribution in cell body and processes in control cultures. Furthermore, in treated cultures a disorganized pattern of distribution of CNPase, actin and tubulin was observed. In control cultures, these proteins compose the cytoskeleton vein-like structures. By the other side, after a short time of MEK inhibition (30min), actin and tubulin showed the same punctual pattern observed in CNPase distribution. Treatment also caused a reduction of focal adhesion sites showed by FAK. As treatment progressed, after 24 and 48h, actin and tubulin seemed to be rearranged into a filament-like pattern. These data showed an effect of the MAPK/ERK pathway on oligodendroglial branching, with possible consequences for the formation of the myelin sheath.

(OMIM 246450), também conhecida por acidúria 3-hidroxi-3-metilglutárica (HMGA), é um distúrbio genético caracterizado bioquimicamente pelo acúmulo predominante dos ácidos 3-hidroxi-3-metilglutárico (HMG), 3-metilglutárico (MGA) e 3-metilglutacônico (MGT), bem como em menor grau do ácido 3- hidroxiisovalérico em tecidos e líquidos biológicos de indivíduos afetados. Os pacientes apresentam sintomas neurológicos graves e anormalidades no córtex cerebral e gânglios da base cuja fisiopatogenia é pouco conhecida. No presente estudo investigamos os efeitos dos principais metabólitos acumulados na HMGA sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em estriado de ratos injetados com esses compostos e em astrócitos cultivados de córtex cerebral, bem como sobre a fosforilação de proteínas do citoesqueleto de estriado e córtex cerebral de ratos com 30 dias de idade. Assim, estudamos inicialmente os efeitos da administração intrastriatal de HMG e MGA sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em ratos em desenvolvimento. Nossos resultados demonstram que o HMG e o MGA induziram dano oxidativo em lipídios e proteínas. Os dois ácidos também aumentaram a oxidação da 2'- 7'-diclorofluorescina (DCFH), ao passo que apenas o HMG induziu a produção de óxido nítrico. Em relação às defesas antioxidantes o HMG e o MGA provocaram uma diminuição das concentrações de glutationa reduzida e das atividades da superóxido dismutase e glutationa redutase, bem como um aumento da atividade da glutationa peroxidase. Já o HMG também causou um aumento de atividade da catalase e uma diminuição da atividade da glicose-6- fosfato desidrogenase. Finalmente observou-se que antioxidantes preveniram completamente ou atenuaram as alterações dos parâmetros de estresse oxidativo causadas pelo HMG, reforçando a participação de espécies reativas nesses efeitos. Observou-se também que MK-801, um antagonista nãocompetitivo do receptor glutamatérgico do tipo N-metil-D-aspartato (NMDA), preveniu alguns dos efeitos provocados pelo HMG, indicando o envolvimento do receptor NMDA no desequilíbrio redox causado por esse metabólito. Tendo em vista que os astrócitos são importantes para proteção neuronal e são susceptíveis a danos por neurotoxinas, o passo seguinte de nossa investigação foi determinar os efeitos do HMG e MGA sobre parâmetros importantes da homeostase redox e produção de citocinas em astrócitos corticais cultivados. Ambos os ácidos orgânicos reduziram a função mitocondrial astrocitária sem alterarem a viabilidade celular e também diminuíram as concentrações de glutationa reduzida. Em contrapartida, ambos metabólitos aumentaram a formação de espécies reativas (oxidação da DCFH) e também provocaram um aumento na liberação das IL-1β, IL-6 e TNFα através da via de sinalização de Erk. Finalmente investigamos os efeitos do HMG, MGA e MGT sobre a fosforilação da GFAP e subunidades NFL, NFM e NFH dos neurofilamentos (NF) em fatias de estriado e de córtex cerebral. Nossos resultados demonstraram que o HMG, o MGA e o MGT provocaram uma hipofosforilação da GFAP e todas as subunidades dos NF nas duas estruturas cerebrais. Verificamos ainda que a hipofosoforilação induzida por HMG nas proteínas do citoesqueleto foi mediada pela inibição das proteínas cinases, sem alterações de proteínas fosfatases. Assim, demonstramos que uma inibição da PKA estaria envolvida na hipofosforilação da Ser55 na região aminoterminal da NFL, 3 bem como uma inibição da JNK, resultaria na hipofosforilação das repetições do tipo KSP na região carboxiterminal das subunidades NFM e NFH. Observou-se também que a hipofosforilação do citoesqueleto era dependente dos receptores glutamatérgicos sinápticos e extrasinápticos (subunidade NR2B) do tipo NMDA e também do íon Ca2+. Além disso, o inibidor da óxido nítrico sintase, L-NAME, e o antioxidante TROLOX (análogo hidrosolúvel da vitamina E) preveniram completamente a hipofosforilação e a inibição das atividades da PKA e da JNK causada pelo HMG. Podemos então presumir que, os presentes dados fornecem evidências sólidas de que o estresse oxidativo induzido pelo HMG e MGA em estriados de ratos e em astrócitos corticais cultivados, além de uma resposta inflamatória evidenciada nessas células neurais e uma hipofosoforilação em proteínas do citoesqueleto possam representar mecanismos patológicos importantes que contribuem, ao menos em parte, com as alterações cerebrais observadas nos pacientes afetados pela deficiência da HL. / 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA lyase (HL) deficiency, also known as 3- hydroxy-3-methylglutaric aciduria (HMGA) is a genetic disorder biochemically characterized by predominant accumulation of 3-hydroxy-3-methylglutaric (HMG), 3-methylglutaric (MGA) and 3-methylglutaconic (MGT), as well as lesser amounts of 3-methylglutaconic and 3-hydroxyisovaleric acids in tissues and biological fluids of affected individuals. Clinically, the patients present neurological symptoms and basal ganglia injury, whose pathomechanisms are partially understood. In the present study, we investigated the effects of the main metabolites accumulating in HMGA on important parameters of oxidative stress in intrastriatally injected rats, in cortical cultured astrocytes, as well as on the phosphorylation of striatal and cortical cytoskeletal proteins of 30 day old rats. Thus, we first investigated the effects of the intrastiatal administration of HMG and MGA on important parameters of oxidative stress in developing rats. Our results demonstrate that HMG and MGA induced lipid and protein oxidative damage. HMG and MGA also increased 2',7'-dichlorofluorescein oxidation, whereas only HMG elicited nitric oxide production. Regarding the antioxidant defenses, both organic acids decreased reduced glutathione concentrations and the activities of superoxide dismutase and glutathione reductase and increased glutathione peroxidase activity. HMG also provoked an increase of catalase activity and a diminution of glucose-6-phosphate dehydrogenase activity. We finally observed that antioxidants fully prevented or attenuated HMG-induced alterations of the oxidative stress parameters, further indicating the participation of reactive species in these effects. We also observed that MK- 801, a non-competitive antagonist of the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor, prevented some of these effects, indicating the involvement of the NMDA receptor in the redox imbalance provoked HMG effects. Considering that astrocytes are important for neuronal protection and are susceptible to damage by neurotoxins the next step of this work was investigated the effects of HMG and MGA on important parameters of redox homeostasis and cytokine production in cortical cultured astrocytes. Both organic acids decreased astrocytic mitochondrial function withouth altering cell viability, and also decreased the concentrations of reduced glutathione. In contrast, they increased reactive species formation (DCFH oxidation) and also provoked a significant increase of IL-1, IL-6 and TNFα release through the Erk signaling pathway. Finally, we investigated the effects of HMG, MGA and MGT on the phosphorylation of GFAP and the neurofilaments (NF) subunits NFL, NFM and NFH in striatal and cortical slices. Our results demonstrated that HMG, MGA and MGT caused hypophosphorylation of GFAP and of all NF subunits in both cerebral structures. We also found that the HMG-induced hypophosphorylation on the cytoskeletal proteins was mediated by the inhibition of protein kinases without altering protein phosphatases. Thus, we demonstrated that PKA inhibition was involved in the hypophosphorylation of Ser55 in the amino terminal region of NFL, as well as JNK inhibition resulting in the hypophosphorylation of KSPrepeats in the carboxyl terminal region of NFM and NFH subunits. It was also observed that the cytoskeletal hypophosphorylation was dependent on synaptic and extra synaptic (NR2B subunit) NMDA glutamatergic receptors and also on Ca2+. Furthermore, the nitric oxide synthase inhibitor, L-NAME, and the antioxidant TROLOX (polar analog of 5 vitamin E) fully prevented the hypophosphorylation and the inhibition of PKA and JNK activities caused by HMG. We can then presume that all these data provide solid evidence that oxidative stress induced by HMG and MGA in rat striatum and cortical cultured astrocytes, beyond of a inflamatory response verified in this neural cell type and an hypophosphorylation of cytoskeletal proteins could represent important pathomechanisms that contribute, at least in part, the cerebral alterations observed in the patients afected by the HL deficiency.

A divisão celular bacteriana é orquestrada por FtsZ, uma proteína homóloga à tubulina eucariótica que possui a capacidade de polimerizar e gerar uma estrutura chamada de anel Z. O local onde esta estrutura citoesquelética contrátil é formada determina o futuro sítio de divisão. O complexo MinCD é um dos principais reguladores da posição da divisão, favorecendo a montagem do anel Z precisamente na região medial da bactéria. MinCD age como um inibidor sítio específico da polimerização de FtsZ, atuando preferencialmente nos polos celulares. MinC é a proteína do complexo que atua diretamente sobre FtsZ e inibe sua polimerização. Essa tese elucida a interação entre FtsZ e MinC e sugere o mecanismo exercido por MinC em Bacillus subtilis. Foi triada uma biblioteca de mutantes randômicos de FtsZ para identificação de mutantes resistentes à ação de MinC. Dentre estes, as substituições K243R e D287V, quando caracterizados usando espalhamento de luz e espectroscopia de fluorescência impediram a interação com MinC. Como as mutações estavam localizados em torno das hélices H-9 e H-10 no domínio C-terminal de FtsZ, concluímos que esta região representa o sítio de interação com MinC desta proteína. Como complemento ao mapeamento do sitio de ligação de MinC em FtsZ, identificamos a região de MinC que interage com FtsZ. Para tanto, escolhemos resíduos de MinC para mutagênese e caracterização. A escolha priorizou os resíduos conservados entre espécies Gram-positivas, experimentos de RMN, carga e exposição ao solvente dos mesmos. Dentre os resíduos de MinC mutados que afetaram sua capacidade de inibir a polimerização de FtsZ in vitro foram: Y8 e K12 (β-1), K15 (alça-2), H55 (β-3) , H84 (β-4) e K149 (C-terminal). Sendo assim, podemos concluir que a face de interação para FtsZ em MinC de B. subtilis é a única folha β do domínio N-terminal desta proteína. Com base nos sítios mapeados das duas proteínas experimentalmente, criamos um modelo in silico do complexo MinC-FtsZ por docking molecular. De acordo com o modelo gerado, MinC interage com a porção lateral de polímeros de FtsZ. Isto sugere que MinC atue na inibição da formação de feixes de filamentos de FtsZ, impedindo assim a formação de anéis Z funcionais. Esse mecanismo de ação do sistema Min é diferente do proposto para E. coli, no qual MinC interage com a face de polimerização FtsZ-FtsZ e impede a formação de protofilamentos de FtsZ. / Bacterial cell division is orchestrated by FtsZ, a protein homologous to eukaryotic tubulin that has the ability to polymerize and generate a cytoplasmic structure called the Z ring. The subcellular location where this cytoskeletal structure is formed determines the future division site. The MinCD complex is one of the main regulators of the position of cell division, driving the assembly of Z-ring precisely at the medial region of the cell. MinCD acts as a site-specific inhibitor of FtsZ polymerization, blocking Z ring formation at the cell poles. MinC is the protein of the complex that acts directly on FtsZ and inhibits its polymerization. This thesis elucidates the interaction between FtsZ and MinC and suggests the MinC mechanism in Bacillus subtilis. An ftsZ randomly mutagenized library was screened to identify mutants that are resistant to MinC action. Using right-angle light scattering and fluorescence spectroscopy we showed that substitutions K243R and D287V lost the interaction to MinC. These substituted residues clustered around the H-9 and H-10 helices in the C-terminal domain of FtsZ, thus, we conclude that this region is the binding site for MinC. In addition to mapping the MinC binding site on FtsZ, we also identified the FtsZ binding site in MinC. Based on residue conservation, NMR experiments and exposure to solvent, we chose residues of MinC for mutagenesis and characterization. The substituted residues that di srupted MinC ability to inhibit FtsZ polymerization in vitro were: Y8 and K12 (β-1), K15 (turn-2) , H55 (β-3), H84 (β-4) and K149 (C-terminal). Thus, we conclude that the binding site of MinC for FtsZ is located on the β only sheet at the N-terminal domain of MinC from B. subtilis. Finally, based on the binding sites of the two proteins mapped experimentally, we created a model of the complex between MinC and FtsZ by molecular docking. According to the generated model, MinC interacts with the lateral portion of FtsZ polymers. This indicates that MinC should inhibit assembly of higher order FtsZ polymers, thereby preventing the formation of a functional Z-ring. This mechanism of Min is different from that proposed in E. coli, in which MinC interacts with FtsZ polymerization interface and inhibits FtsZ protofilament formation.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A via de sinalização da cinase regulada por fatores extracelulares, da família das proteínas cinases ativadas por mitógenos (MAPK/ERK) é importante tanto para a sobrevivência como para a progressão da diferenciação de oligodendrócitos. Neste trabalho, a via da MAPK/ERK foi avaliada na oligodendroglia in vitro com a utilização de inibidores da MEK. A morfologia celular, assim como a distribuição de proteínas foram analisadas em diferentes estágios de maturação da oligodendroglia. Culturas primárias de oligodendrócitos foram tratadas com os inibidores da MEK PD98059 ou U0126, aos 5 ou 11dias in vitro (div), por 30min, 24 ou 48h. A oligodendroglia foi distinguida com marcadores estágio-específicos: A2B5, 23nucleotídeo cíclico 3 fosfodiesterase (CNPase) e proteína básica de mielina (MBP), e classificada de acordo com sua morfologia em diferentes estágios de desenvolvimento. O tratamento aumentou significativamente o número de células com morfologia mais imatura e diminuiu o número de células maduras. Além disso, aumentou o número de células redondas e sem prolongamentos as quais não puderam ser classificadas em nenhum dos estágios de desenvolvimento da oligodendroglia. Os efeitos mais evidentes foram observados logo após o menor tempo de tratamento. Células redondas eram positivas para CNPase e MBP, porém não foram marcadas com A2B5 ou com NG2, indicando que seriam células maduras incapazes de estender ou manter seus prolongamentos. De fato, estas mudanças foram acompanhadas por alterações na distribuição de proteínas de oligodendrócitos como a MBP e a CNPase, assim como alterações em proteínas de citoesqueleto, como actina, tubulina e na cinase de adesão focal (FAK). A MBP foi observada nas células tratadas em um padrão de distribuição desorganizado e disperso, oposto ao padrão contínuo que é observado nas células das culturas controle. Além disso, o tratamento causou uma desorganização na distribuição da CNPase, actina e tubulina. Nas células das culturas controle, estas proteínas apresentam um padrão organizado compondo as estruturas de citoqueleto semelhantes a nervuras. Após um pequeno período de tratamento (30min), actina e tubulina apresentaram o mesmo padrão de marcação puntiforme que a CNPase apresentou. O tratamento também reduziu os pontos de adesão focal demonstrados pela FAK. Com o decorrer do tratamento, após 24 e 48h, actina e tubulina aparentavam estar se reorganizando em um padrão filamentar. Estes resultados indicam um efeito importante da via da MAPK/ERK na ramificação e alongamento dos prolongamentos dos oligodendrócitos, com possíveis consequências para a formação da bainha de mielina. / The mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase (MAPK/ERK) pathway is important for both long-term survival and timing of the progression of oligodendrocyte differentiation. In this work, the MAPK/ERK signaling in oligodendroglia was studied in vitro by using MEK inhibitors. Cell morphology and distribution of proteins were analyzed in different stages of maturation. Primary cultures of oligodendroglia were treated with the MEK inhibitors PD98059 or U0126, at 5 or 11div for 30min, 24 or 48h. Oligodendroglial cells were distinguished by using stage specific markers: NG2 proteoglycan, A2B5, 23nucleotide-cyclic 3phosphodiesterase (CNPase) and myelin basic protein (MBP), and classified according to their morphology into different developmental stages. Treatment significantly increased the number of cells with more immature morphologies and decreased the number of mature cells. Furthermore, it increased the number of rounded cells that could not be classified into any of the oligodendroglial developmental stages. The strongest effects were usually observed shortly after treatment. Rounded cells were CNPase/MBP positive and they were not stained by anti-NG2 or A2B5, indicating that they were mature cells unable either to extend and/or to maintain their processes. In fact, these changes were accompanied by alterations in the distribution of the oligodendroglial proteins MBP and CNPase, and alterations in cytoskeleton proteins, as actin, tubulin and the focal adhesion kinase (FAK). MBP was observed in a continuous distribution in cell body and processes in control cultures. Furthermore, in treated cultures a disorganized pattern of distribution of CNPase, actin and tubulin was observed. In control cultures, these proteins compose the cytoskeleton vein-like structures. By the other side, after a short time of MEK inhibition (30min), actin and tubulin showed the same punctual pattern observed in CNPase distribution. Treatment also caused a reduction of focal adhesion sites showed by FAK. As treatment progressed, after 24 and 48h, actin and tubulin seemed to be rearranged into a filament-like pattern. These data showed an effect of the MAPK/ERK pathway on oligodendroglial branching, with possible consequences for the formation of the myelin sheath.

(OMIM 246450), também conhecida por acidúria 3-hidroxi-3-metilglutárica (HMGA), é um distúrbio genético caracterizado bioquimicamente pelo acúmulo predominante dos ácidos 3-hidroxi-3-metilglutárico (HMG), 3-metilglutárico (MGA) e 3-metilglutacônico (MGT), bem como em menor grau do ácido 3- hidroxiisovalérico em tecidos e líquidos biológicos de indivíduos afetados. Os pacientes apresentam sintomas neurológicos graves e anormalidades no córtex cerebral e gânglios da base cuja fisiopatogenia é pouco conhecida. No presente estudo investigamos os efeitos dos principais metabólitos acumulados na HMGA sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em estriado de ratos injetados com esses compostos e em astrócitos cultivados de córtex cerebral, bem como sobre a fosforilação de proteínas do citoesqueleto de estriado e córtex cerebral de ratos com 30 dias de idade. Assim, estudamos inicialmente os efeitos da administração intrastriatal de HMG e MGA sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em ratos em desenvolvimento. Nossos resultados demonstram que o HMG e o MGA induziram dano oxidativo em lipídios e proteínas. Os dois ácidos também aumentaram a oxidação da 2'- 7'-diclorofluorescina (DCFH), ao passo que apenas o HMG induziu a produção de óxido nítrico. Em relação às defesas antioxidantes o HMG e o MGA provocaram uma diminuição das concentrações de glutationa reduzida e das atividades da superóxido dismutase e glutationa redutase, bem como um aumento da atividade da glutationa peroxidase. Já o HMG também causou um aumento de atividade da catalase e uma diminuição da atividade da glicose-6- fosfato desidrogenase. Finalmente observou-se que antioxidantes preveniram completamente ou atenuaram as alterações dos parâmetros de estresse oxidativo causadas pelo HMG, reforçando a participação de espécies reativas nesses efeitos. Observou-se também que MK-801, um antagonista nãocompetitivo do receptor glutamatérgico do tipo N-metil-D-aspartato (NMDA), preveniu alguns dos efeitos provocados pelo HMG, indicando o envolvimento do receptor NMDA no desequilíbrio redox causado por esse metabólito. Tendo em vista que os astrócitos são importantes para proteção neuronal e são susceptíveis a danos por neurotoxinas, o passo seguinte de nossa investigação foi determinar os efeitos do HMG e MGA sobre parâmetros importantes da homeostase redox e produção de citocinas em astrócitos corticais cultivados. Ambos os ácidos orgânicos reduziram a função mitocondrial astrocitária sem alterarem a viabilidade celular e também diminuíram as concentrações de glutationa reduzida. Em contrapartida, ambos metabólitos aumentaram a formação de espécies reativas (oxidação da DCFH) e também provocaram um aumento na liberação das IL-1β, IL-6 e TNFα através da via de sinalização de Erk. Finalmente investigamos os efeitos do HMG, MGA e MGT sobre a fosforilação da GFAP e subunidades NFL, NFM e NFH dos neurofilamentos (NF) em fatias de estriado e de córtex cerebral. Nossos resultados demonstraram que o HMG, o MGA e o MGT provocaram uma hipofosforilação da GFAP e todas as subunidades dos NF nas duas estruturas cerebrais. Verificamos ainda que a hipofosoforilação induzida por HMG nas proteínas do citoesqueleto foi mediada pela inibição das proteínas cinases, sem alterações de proteínas fosfatases. Assim, demonstramos que uma inibição da PKA estaria envolvida na hipofosforilação da Ser55 na região aminoterminal da NFL, 3 bem como uma inibição da JNK, resultaria na hipofosforilação das repetições do tipo KSP na região carboxiterminal das subunidades NFM e NFH. Observou-se também que a hipofosforilação do citoesqueleto era dependente dos receptores glutamatérgicos sinápticos e extrasinápticos (subunidade NR2B) do tipo NMDA e também do íon Ca2+. Além disso, o inibidor da óxido nítrico sintase, L-NAME, e o antioxidante TROLOX (análogo hidrosolúvel da vitamina E) preveniram completamente a hipofosforilação e a inibição das atividades da PKA e da JNK causada pelo HMG. Podemos então presumir que, os presentes dados fornecem evidências sólidas de que o estresse oxidativo induzido pelo HMG e MGA em estriados de ratos e em astrócitos corticais cultivados, além de uma resposta inflamatória evidenciada nessas células neurais e uma hipofosoforilação em proteínas do citoesqueleto possam representar mecanismos patológicos importantes que contribuem, ao menos em parte, com as alterações cerebrais observadas nos pacientes afetados pela deficiência da HL. / 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA lyase (HL) deficiency, also known as 3- hydroxy-3-methylglutaric aciduria (HMGA) is a genetic disorder biochemically characterized by predominant accumulation of 3-hydroxy-3-methylglutaric (HMG), 3-methylglutaric (MGA) and 3-methylglutaconic (MGT), as well as lesser amounts of 3-methylglutaconic and 3-hydroxyisovaleric acids in tissues and biological fluids of affected individuals. Clinically, the patients present neurological symptoms and basal ganglia injury, whose pathomechanisms are partially understood. In the present study, we investigated the effects of the main metabolites accumulating in HMGA on important parameters of oxidative stress in intrastriatally injected rats, in cortical cultured astrocytes, as well as on the phosphorylation of striatal and cortical cytoskeletal proteins of 30 day old rats. Thus, we first investigated the effects of the intrastiatal administration of HMG and MGA on important parameters of oxidative stress in developing rats. Our results demonstrate that HMG and MGA induced lipid and protein oxidative damage. HMG and MGA also increased 2',7'-dichlorofluorescein oxidation, whereas only HMG elicited nitric oxide production. Regarding the antioxidant defenses, both organic acids decreased reduced glutathione concentrations and the activities of superoxide dismutase and glutathione reductase and increased glutathione peroxidase activity. HMG also provoked an increase of catalase activity and a diminution of glucose-6-phosphate dehydrogenase activity. We finally observed that antioxidants fully prevented or attenuated HMG-induced alterations of the oxidative stress parameters, further indicating the participation of reactive species in these effects. We also observed that MK- 801, a non-competitive antagonist of the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor, prevented some of these effects, indicating the involvement of the NMDA receptor in the redox imbalance provoked HMG effects. Considering that astrocytes are important for neuronal protection and are susceptible to damage by neurotoxins the next step of this work was investigated the effects of HMG and MGA on important parameters of redox homeostasis and cytokine production in cortical cultured astrocytes. Both organic acids decreased astrocytic mitochondrial function withouth altering cell viability, and also decreased the concentrations of reduced glutathione. In contrast, they increased reactive species formation (DCFH oxidation) and also provoked a significant increase of IL-1, IL-6 and TNFα release through the Erk signaling pathway. Finally, we investigated the effects of HMG, MGA and MGT on the phosphorylation of GFAP and the neurofilaments (NF) subunits NFL, NFM and NFH in striatal and cortical slices. Our results demonstrated that HMG, MGA and MGT caused hypophosphorylation of GFAP and of all NF subunits in both cerebral structures. We also found that the HMG-induced hypophosphorylation on the cytoskeletal proteins was mediated by the inhibition of protein kinases without altering protein phosphatases. Thus, we demonstrated that PKA inhibition was involved in the hypophosphorylation of Ser55 in the amino terminal region of NFL, as well as JNK inhibition resulting in the hypophosphorylation of KSPrepeats in the carboxyl terminal region of NFM and NFH subunits. It was also observed that the cytoskeletal hypophosphorylation was dependent on synaptic and extra synaptic (NR2B subunit) NMDA glutamatergic receptors and also on Ca2+. Furthermore, the nitric oxide synthase inhibitor, L-NAME, and the antioxidant TROLOX (polar analog of 5 vitamin E) fully prevented the hypophosphorylation and the inhibition of PKA and JNK activities caused by HMG. We can then presume that all these data provide solid evidence that oxidative stress induced by HMG and MGA in rat striatum and cortical cultured astrocytes, beyond of a inflamatory response verified in this neural cell type and an hypophosphorylation of cytoskeletal proteins could represent important pathomechanisms that contribute, at least in part, the cerebral alterations observed in the patients afected by the HL deficiency.

A doença de Chagas foi incialmente descrita em 1090 e após mais de 100 anos de investigações sobre essa doença, ainda pouco se sabe sobre os mecanismos ativados no parasita durante sua adesão e invasão à célula hospedeira. Glicoproteínas de massa molecular de 85kDa localizadas na membrana do parasita foram identificadas como principais elementos responsáveis pela interação com o hospedeiro. Essas proteínas também são capazes de se ligar a elementos da matriz extracelular (ECM) da célula hospedeira e esse evento parece ser crucial para modulação da adesão e invasão do parasita e consequente avanço da infecção. Embora diferentes elementos tenham sido identificados no hospedeiro como componentes da via de resposta a adesão ao parasita, as modificações induzidas pela sua ligação ao hospedeiro é ainda pouco conhecida. Modificações pós-traducionais de proteínas, incluindo a fosforilação, têm sido utilizadas por diferentes organismos na transdução de sinais extracelulares. Dessa forma, a identificação de proteínas diferencialmente fosforiladas durante a adesão de tripomastigotas de T. cruzi a ECM, fibronectina e laminina foi o objetivo dessa tese. Tripomastigotas foram incubados com ECM, fibronectina-, laminina- ou BSA- previamente aderidos em placas de cultura de células. Em seguida, os parasitas foram coletados e suas proteínas extraídas e separadas por 2D-PAGE. Os géis de eletroforese foram corados com Pro-Q Diamond (para identifiicação de proteínas fosforiladas) e posteriormente com coomassie colloidal (identificação de proteínas totais). Os spots com diferença significativa na coloração com Pro-Q Diamond (p< 0,05) foram identificados por LC-MS/MS. 54 spots foram diferencialmente fosforilados durante a adesão dos parasitas a ECM, dos quais 39 sofreram um aumento da intensidade de fosforilação e 15 uma redução. Já dos 43 spots diferencialmente fosforilados durante incubação com laminina, 16 aumentaram a fosforilação enquanto 27 sofreram redução da intensidade de fosforilação. Por fim, após incubação com fibronectina, dos 50 spots selecionados, 15 spots sofreram aumento da intensidade de fosforilação e 35 sofreram redução. Após identificação dos spots, as modificações por fosforilação/desfosforilação de proteínas de função desconhecida (hypothetical proteins), proteínas do citoesqueleto, proteínas do choque térmico (HSPs) e proteínas componentes do proteassomo do parasita foram as mais evidentes. A validação por immonoblotting de algumas proteínas identificadas indicou que a desfosforilação de proteínas do citoesqueleto junto com a fosforilação de proteínas do choque térmico são os principais eventos durante a resposta do parasita a adesão a ECM e a seus elementos. Além disso, a desfosforilação de ERK 1/2 observada indicou uma inativação dessa proteína em parasitas aderidos a fibronectina e laminina. Os resultados obtidos nessa tese sugerem uma provável relação entre modificações de proteínas do citoesqueleto e HSPs com a capacidade de internalização dos parasitas na célula hospedeira. / The Chagas disease was firstly described in 1909. After more than 100 years of investigation about this sickness much less is known about the mechanism triggered in the parasite during the adhesion and invasion to the host cell. 85kDa glycoproteins were identified as the major element responsible for the attachment to the host. In addition, these proteins are able to binding to extracellular matrix elements and host cytoskeletal proteins and it event appears to be an essential step in host cell invasion by T. cruzi. Although downstream signal modifications have been studied in host cells upon parasite binding, the molecular changes induced on the parasite by ligand binding are largely unknown. Since post-translational modification of proteins by phosphorylation is one of the most important mechanisms employed by organisms to transduce external signals, identification of proteins modified upon adhesion of T. cruzi trypomastigotes to ECM, laminin and fibronectin of the host cell was pursued. Trypomastigotes (Y strain) were incubated with ECM, laminin-, fibronectin- or BSA-coated surfaces, followed by 2D-PAGE stained with Pro-Q Diamond (phosphorylated protein detection) followed by colloidal coomassie stain (total protein identification). Proteins with significant differences in Pro-Q Diamond stain (p<0.05) were identified by LC-MS/MS. 54 spots were differentially phosphorylated during parasite adhesion to ECM, in which 39 spots have increased their phosphorylation level and 15 have decreased their phosphorylation. From the 43 spots presenting modification to the phosphorylation on incubation with laminin, 16 corresponded to cases of increase of phosphorylation and 27 to cases of dephosphorylation. After incubation with fibronectin: from the 50 spots selected, 15 corresponded to increase of phosphorylation and 35 to dephosphorylation. The results show phosphorylation/dephosphorylation modifications of unknown proteins, parasite cytoskeletal proteins (alpha and beta tubulin and paraflagellar-rod proteins), heat shock proteins and proteasome proteins. The validation by immunoblotting of proteins and their phosphorylation intensities indicates that cytoskeletal protein dephosphorylation in addition to heat shock proteins phosphorylation are the most important event during the trypomastigotes adhesion to the ECM. Looking for downstream signaling, dephosphorylation of ERK1/2 was also shown in trypomastigotes adhered to fibronectin or laminin, suggesting its inactivation. Thereby, those results suggest a possible correlation between cytoskeletal proteins and HSPs modification and the ability of parasite to internalize into host cells

(OMIM 246450), também conhecida por acidúria 3-hidroxi-3-metilglutárica (HMGA), é um distúrbio genético caracterizado bioquimicamente pelo acúmulo predominante dos ácidos 3-hidroxi-3-metilglutárico (HMG), 3-metilglutárico (MGA) e 3-metilglutacônico (MGT), bem como em menor grau do ácido 3- hidroxiisovalérico em tecidos e líquidos biológicos de indivíduos afetados. Os pacientes apresentam sintomas neurológicos graves e anormalidades no córtex cerebral e gânglios da base cuja fisiopatogenia é pouco conhecida. No presente estudo investigamos os efeitos dos principais metabólitos acumulados na HMGA sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em estriado de ratos injetados com esses compostos e em astrócitos cultivados de córtex cerebral, bem como sobre a fosforilação de proteínas do citoesqueleto de estriado e córtex cerebral de ratos com 30 dias de idade. Assim, estudamos inicialmente os efeitos da administração intrastriatal de HMG e MGA sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em ratos em desenvolvimento. Nossos resultados demonstram que o HMG e o MGA induziram dano oxidativo em lipídios e proteínas. Os dois ácidos também aumentaram a oxidação da 2'- 7'-diclorofluorescina (DCFH), ao passo que apenas o HMG induziu a produção de óxido nítrico. Em relação às defesas antioxidantes o HMG e o MGA provocaram uma diminuição das concentrações de glutationa reduzida e das atividades da superóxido dismutase e glutationa redutase, bem como um aumento da atividade da glutationa peroxidase. Já o HMG também causou um aumento de atividade da catalase e uma diminuição da atividade da glicose-6- fosfato desidrogenase. Finalmente observou-se que antioxidantes preveniram completamente ou atenuaram as alterações dos parâmetros de estresse oxidativo causadas pelo HMG, reforçando a participação de espécies reativas nesses efeitos. Observou-se também que MK-801, um antagonista nãocompetitivo do receptor glutamatérgico do tipo N-metil-D-aspartato (NMDA), preveniu alguns dos efeitos provocados pelo HMG, indicando o envolvimento do receptor NMDA no desequilíbrio redox causado por esse metabólito. Tendo em vista que os astrócitos são importantes para proteção neuronal e são susceptíveis a danos por neurotoxinas, o passo seguinte de nossa investigação foi determinar os efeitos do HMG e MGA sobre parâmetros importantes da homeostase redox e produção de citocinas em astrócitos corticais cultivados. Ambos os ácidos orgânicos reduziram a função mitocondrial astrocitária sem alterarem a viabilidade celular e também diminuíram as concentrações de glutationa reduzida. Em contrapartida, ambos metabólitos aumentaram a formação de espécies reativas (oxidação da DCFH) e também provocaram um aumento na liberação das IL-1β, IL-6 e TNFα através da via de sinalização de Erk. Finalmente investigamos os efeitos do HMG, MGA e MGT sobre a fosforilação da GFAP e subunidades NFL, NFM e NFH dos neurofilamentos (NF) em fatias de estriado e de córtex cerebral. Nossos resultados demonstraram que o HMG, o MGA e o MGT provocaram uma hipofosforilação da GFAP e todas as subunidades dos NF nas duas estruturas cerebrais. Verificamos ainda que a hipofosoforilação induzida por HMG nas proteínas do citoesqueleto foi mediada pela inibição das proteínas cinases, sem alterações de proteínas fosfatases. Assim, demonstramos que uma inibição da PKA estaria envolvida na hipofosforilação da Ser55 na região aminoterminal da NFL, 3 bem como uma inibição da JNK, resultaria na hipofosforilação das repetições do tipo KSP na região carboxiterminal das subunidades NFM e NFH. Observou-se também que a hipofosforilação do citoesqueleto era dependente dos receptores glutamatérgicos sinápticos e extrasinápticos (subunidade NR2B) do tipo NMDA e também do íon Ca2+. Além disso, o inibidor da óxido nítrico sintase, L-NAME, e o antioxidante TROLOX (análogo hidrosolúvel da vitamina E) preveniram completamente a hipofosforilação e a inibição das atividades da PKA e da JNK causada pelo HMG. Podemos então presumir que, os presentes dados fornecem evidências sólidas de que o estresse oxidativo induzido pelo HMG e MGA em estriados de ratos e em astrócitos corticais cultivados, além de uma resposta inflamatória evidenciada nessas células neurais e uma hipofosoforilação em proteínas do citoesqueleto possam representar mecanismos patológicos importantes que contribuem, ao menos em parte, com as alterações cerebrais observadas nos pacientes afetados pela deficiência da HL. / 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA lyase (HL) deficiency, also known as 3- hydroxy-3-methylglutaric aciduria (HMGA) is a genetic disorder biochemically characterized by predominant accumulation of 3-hydroxy-3-methylglutaric (HMG), 3-methylglutaric (MGA) and 3-methylglutaconic (MGT), as well as lesser amounts of 3-methylglutaconic and 3-hydroxyisovaleric acids in tissues and biological fluids of affected individuals. Clinically, the patients present neurological symptoms and basal ganglia injury, whose pathomechanisms are partially understood. In the present study, we investigated the effects of the main metabolites accumulating in HMGA on important parameters of oxidative stress in intrastriatally injected rats, in cortical cultured astrocytes, as well as on the phosphorylation of striatal and cortical cytoskeletal proteins of 30 day old rats. Thus, we first investigated the effects of the intrastiatal administration of HMG and MGA on important parameters of oxidative stress in developing rats. Our results demonstrate that HMG and MGA induced lipid and protein oxidative damage. HMG and MGA also increased 2',7'-dichlorofluorescein oxidation, whereas only HMG elicited nitric oxide production. Regarding the antioxidant defenses, both organic acids decreased reduced glutathione concentrations and the activities of superoxide dismutase and glutathione reductase and increased glutathione peroxidase activity. HMG also provoked an increase of catalase activity and a diminution of glucose-6-phosphate dehydrogenase activity. We finally observed that antioxidants fully prevented or attenuated HMG-induced alterations of the oxidative stress parameters, further indicating the participation of reactive species in these effects. We also observed that MK- 801, a non-competitive antagonist of the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor, prevented some of these effects, indicating the involvement of the NMDA receptor in the redox imbalance provoked HMG effects. Considering that astrocytes are important for neuronal protection and are susceptible to damage by neurotoxins the next step of this work was investigated the effects of HMG and MGA on important parameters of redox homeostasis and cytokine production in cortical cultured astrocytes. Both organic acids decreased astrocytic mitochondrial function withouth altering cell viability, and also decreased the concentrations of reduced glutathione. In contrast, they increased reactive species formation (DCFH oxidation) and also provoked a significant increase of IL-1, IL-6 and TNFα release through the Erk signaling pathway. Finally, we investigated the effects of HMG, MGA and MGT on the phosphorylation of GFAP and the neurofilaments (NF) subunits NFL, NFM and NFH in striatal and cortical slices. Our results demonstrated that HMG, MGA and MGT caused hypophosphorylation of GFAP and of all NF subunits in both cerebral structures. We also found that the HMG-induced hypophosphorylation on the cytoskeletal proteins was mediated by the inhibition of protein kinases without altering protein phosphatases. Thus, we demonstrated that PKA inhibition was involved in the hypophosphorylation of Ser55 in the amino terminal region of NFL, as well as JNK inhibition resulting in the hypophosphorylation of KSPrepeats in the carboxyl terminal region of NFM and NFH subunits. It was also observed that the cytoskeletal hypophosphorylation was dependent on synaptic and extra synaptic (NR2B subunit) NMDA glutamatergic receptors and also on Ca2+. Furthermore, the nitric oxide synthase inhibitor, L-NAME, and the antioxidant TROLOX (polar analog of 5 vitamin E) fully prevented the hypophosphorylation and the inhibition of PKA and JNK activities caused by HMG. We can then presume that all these data provide solid evidence that oxidative stress induced by HMG and MGA in rat striatum and cortical cultured astrocytes, beyond of a inflamatory response verified in this neural cell type and an hypophosphorylation of cytoskeletal proteins could represent important pathomechanisms that contribute, at least in part, the cerebral alterations observed in the patients afected by the HL deficiency.

O T3 aumenta a poliadenilação e estabilidade do GH mRNA. O citoesqueleto (Cy) participa da estabilidade e tradução de mRNAs, pois fatores, como o EF 1a, ligam alguns transcritos a ele, aumentando sua estabilidade e tradução. Cy também participa dos processos secretores celulares. Observamos que no hipotiroidismo (Tx), há um desarranjo do Cy nos somatotrofos que é revertido pela administração aguda de T3. Neste estudo avaliamos a ligação do EF 1a e do GH mRNA ao Cy e, deste aos polissomos, na hipófise, e a expressão do IGF-I mRNA hepático, em ratos controle e Tx tratados com T3 ou salina, e sacrificados após 30 min. Observamos redução da F-actina, da ligação do EF 1a e GH mRNA a ela, do GH mRNA nos polissomos, e da expressão de IGF-I mRNA hepático, nos ratos Tx, o que indicou redução da síntese e secreção do GH. A administração de T3 estimulou esses processos, aumentando a estabilidade, tradução do GH mRNA e a secreção de GH, o que ocorreu em paralelo ao rearranjo do Cy, indicando uma ação não genômica do T3. / T3 increases GH mRNA poly-A tail and stability. Cytoskeleton (Cy) plays a part on mRNA stability and translation, since factors, like EF 1a, can bind some transcripts to it, improving stability and translation efficiency. Cy is also involved in cellular secretory process. We showed that somatotropes Cy is disrupted in hypothyroidism (Tx), and rearranged by acute T3 treatment. In this study we investigated the binding of EF 1a and GH mRNA to Cy and of GH mRNA to polysomes in pituitary, as well as the liver IGF-I mRNA content, in control and Tx rats treated with T3 or saline, and killed 30 min thereafter. We observed that Tx reduced F-actin content, EF 1a and GH mRNA binding to it, GH mRNA recruitment to polysomes, in pituitary, and IGF-I mRNA expression in liver, which indicates that GH synthesis and secretion are impaired. Acute T3 treatment stimulated all these process, indicating that stability, translation of GH mRNA and GH secretion were restored. These events occurred in parallel to the Cy rearrangement, which strongly indicates a non genomic effect of T3.