Este trabalho tem como finalidade estudar e estabelecer alguns parâmetros no processo fermentativo descontínuo alimentado de uma levedura recombinante Saccharomyces cerevisiae W303-181, visando aumentar a obtenção da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH). Foram feitas a padronização e otimização do preparo de inóculo de S. cerevisiae recombinante. Foram três as condições estudadas. Reduziu-se o tempo de preparo do inóculo de 114 h, da primeira condição, para e 64 e 48 h para a segunda e terceira condições, respectivamente. Essas duas últimas condições mostraram-se adequados para dar continuidade com os processos fermentativos. Foi feito um estudo de otimização da concentração de micronutrientes (adenina, histidina, triptofano e uracila) no meio de cultivo usando a metodologia de superfície de resposta. Concluiu-se que, ao empregar o meio de cultivo cujas concentrações dos micronutrientes tenham sido otimizadas, a atividade específica de G6PDH atingiu 7927 U/L, 3,2 vezes maior que para o meio controle. Estudou-se a influência da constante de tempo (K), na síntese de G6PDH em processo descontínuo alimentado com vazão de alimentação exponencialmente crescente e decrescente, utilizando meio de cultivo otimizado e não otimizado. Os valores estudados de K para vazão de alimentação exponencialmente crescente foram 0,2, 0,3, 0,5, 0,7 e 0,8 h-1 e, para a decrescente, foram 0,2, 0,5 e 0,8 h-1. Dentre os cultivos com vazão exponencialmente crescente e com meio de cultivo não otimizado, encontrou-se para K=0,2 h-1 uma atividade enzimática (558 U/L) 4,1 vezes maior que para a levedura selvagem. Dentre os cultivos nas vazões exponencialmente crescente e decrescente, encontrou-se para a vazão crescente e K=0,2 h-1 os maiores níveis de produção de G6PDH (847 U/L). Foram estudados a influência da concentração inicial de glicose e o tempo de alimentação do processo descontínuo alimentado com vazão de alimentação exponencialmente crescente e K=0,2h-1. Verificou-se que a concentração inicial de glicose não favoreceu a formação de biomassa ou a produção de enzimas. Contudo, determina e as máximas velocidades específicas de crescimento celular e de produção de G6PDH, com as maiores velocidades correspondendo às menores concentrações iniciais. Por fim, foi estudada a influência da concentração de leucina na síntese da G6PDH e verificou-se que teores de leucina entre 0-240 mg/L não influenciaram o crescimento celular ou a produção de enzima nos cultivos estudados. / The purpose of this work is to study and to establish some parameters in the fed-batch process of a recombinant strain of Saccharomyces cerevisiae, aiming to increase the production the enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH). The recombinant S. cerevisiae inoculum preparation was standardized and optimized. Tree methods were studied. The inoculum preparation time was reduced to 114 h, from first method, to 64 and 48 h to second and third methods, respectively. These two last methods were adequate in order to proceed with the fermentation process. It was evaluated the best micronutrients (adenine, histidine, tryptophan and uracil) concentration in the cultivation medium to produce G6PDH, using a response surface methodology. We concluded that using cultivation medium witch optimized micronutrients concentration, the G6PDH activity reach 7927 U/L, 3.2 fold higher than to not optimized medium. The influence of time constant (K) on the G6PDH synthesis was studied at fed-batch bioreactor under exponentially increasing and decreasing feeding rates, using optimized medium cultivation and not optimized medium. The values for K at increasing rates were 0.2, 0.3, 0.5, 0.7 and 0.8 h-1, and for decreasing rates were 0.2, 0.5 and 0.8 h-1. Among K values for exponentially increasing rates with not optimized cultivation medium, K=02 h-1 shows higher G6PDH production (558U/L), 4.1 fold higher than wild yeast. Among cultivations proceeded with exponentially increasing and decreasing feeding rates and using a optimized medium, increasing rate and k=0.2 h-1 shows the higher G6PDH production (847 U/L) too. The initial glucose concentration and feeding time was studied at fed-batch bioreactor under exponentially increasing feeding rate with K=0.2 h-1. It was verified that initial glucose concentration do not favored mass or G6PDH production. Although, it determines the maximum G6PDH production and the maximum growth rates, with higher rates at lowest initial glucose concentration. At the end, the influence of leucin at G6PDH production was evaluated. It was verified that concentrations values between 0-240 mg/L did not showed influence at cell growth or G6PDH production, at the studied cultivations.

Introdução: A deficiência da 21-hidroxilase (21-OHD) é um frequente erro herdado do metabolismo que resulta no comprometimento da síntese do cortisol e/ou aldosterona e aumento da produção de andrógenos. A doença é caracterizada por uma diversidade fenotípica, variando desde virilização pré-natal da genitália externa de fetos femininos e pós-natal em ambos os sexos, com ou sem perda de sal, até quadros assintomáticos. Em seu tratamento é necessária reposição com glicocorticoide para se evitar a insuficiência adrenocortical e os sinais de virilização. Um fino ajuste na dose diária do glicocorticoide é essencial para se evitar sub ou supertratamento, com o objetivo de preservar o potencial de estatura final e fertilidade. Entretanto, tem sido observada maior frequência de obesidade e outras comorbidades metabólicas nestes pacientes; porém, a prevalência destas complicações ainda não é conhecida, bem como se estariam associadas à exposição ao glicocorticoide e/ou com fatores genéticos. Objetivos: avaliar a frequência de obesidade e de síndrome metabólica (SM) em pacientes com 21OHD; caracterizar a distribuição alélica dos polimorfismos dos genes do receptor de glicocorticoide (NR3C1) e da enzima 11beta-hidroxiesteróide desidrogenase tipo I (HSD11B1), e correlacionar a distribuição destes polimorfismos com a presença das complicações metabólicas. Métodos: Foram selecionados 109 pacientes (60 PS/49 VS), sendo 41 crianças e adolescentes (idade média 11,4 ± 3,9 anos) e 68 adultos (idade média 28,4 ± 9 anos) em tratamento com glicocorticoide e com adequado controle hormonal. Pacientes com a forma PS também receberam fludrocortisona. Adequado controle foi caracterizado por concentração normal de atividade plasmática de renina e de andrógenos de acordo com o sexo e idade nos últimos 2 anos. A obesidade nos adultos foi definida pelo IMC >= 30 kg/m² e em crianças e adolescentes pelo IMC acima do percentil 95. Síndrome metabólica foi definida segundo o critério do National Cholesterol Education Program em adultos e crianças. História familiar de hipertensão arterial, diabetes, dislipidemia, obesidade e/ou doença cardiovascular também foi avaliada. Foram mensuradas glicemia, lipoproteínas, triglicérides, colesterol total e insulina. Os alelos BclI, A3669G, ER22/23EK e N363S do gene NR3C1 e o alelo 4436InsA do gene HSD11B1 foram genotipados e as análises de associação com os fenótipos foram realizadas por meio dos testes Chi-quadrado, t-studant e análise de regressão. As análises de correlação foram feitas utilizando o teste de correlação de Pearson. Resultados: Obesidade foi observada em 31,7% das crianças e 23,5% dos adultos. Síndrome metabólica foi observada em 14,6% das crianças e 7,3% dos adultos. A prevalência dos componentes da SM foi maior no grupo dos obesos quando comparada a de pacientes não obesos (crianças e adultos). Não houve correlação significante entre o IMC, sexo, forma clínica da 21-OHD, duração da terapia e dose de GC. História familiar positiva para obesidade, hipertensão, dislipidemia e doença cardiovascular foi mais frequente nos pacientes obesos quando comparada a de pacientes não obesos, em adultos e crianças. Os polimorfismos BclI, A3669G e 4436InsA foram identificados em 23,2%, 9,7% e 14,6% dos alelos das crianças, respectivamente, e nos adultos em 26,4%, 9,6% e 18,4% dos alelos, respectivamente. A variante A3669G foi associada à maiores concentrações de LDL-c em crianças quando comparada aos carreadores do alelo selvagem. Os pacientes adultos carreadores do polimorfismo BclI apresentaram maior IMC, circunferência abdominal e PAS quando comparados aos carreadores do alelo selvagem. Não observamos diferenças estatisticamente significantes no perfil metabólico entre pacientes carreadores e não carreadores do polimorfismo 4436InsA (adultos e crianças). Conclusão: observamos que pacientes 21-OHD possuem maior prevalência de obesidade, e o grupo pediátrico maior prevalência de SM em relação à população de referência, sendo ambas independentes da dose de glicocorticoide e do tempo do tratamento. A presença de perfil metabólico adverso esteve associada à obesidade e à predisposição genética, tais como história familiar e variantes genéticas do receptor de glicocorticoide / Introduction: Congenital adrenal hyperplasia due to 21-hydroxylase deficiency (21OHD) is a common autosomal recessive disorder that leads to decreased glucocorticoid secretion, with or without mineralocorticoid deficiency, and increased androgen production. The disease is characterized by phenotypic variability, including a severe form with prenatal virilization of the external genitalia in female fetuses and postnatal virilization in both sexes, with or without salt loss. Current therapy aims to provide adequate glucocorticoid (GC) replacement and to suppress the abnormal androgen secretion; mineralocorticoid replacement aims to control the renal salt balance to avoid adrenal crisis. Nevertheless, these therapeutic goals are difficult to achieve in practice due to the complexity of replicating the physiologic cortisol circadian rhythm. Increased prevalence of obesity, insulin resistance, hypertension and adverse lipid profile have been observed among CAH patients under GC therapy; however, the extent of its prevalence and also whether it is associated with the GC dose or with genetic factors are not known. Objectives: to evaluate the obesity and metabolic syndrome (SM) frequencies in 21-OHD patients; to characterize the allelic distribution of the NR3C1 and HSD11B1 polymorphisms, and to correlate with the metabolic profile. Methods: One hundred and nine patients (60SW/49SV) were selected, 41 being children and adolescents (mean age 11.4 ± 3.9 yrs) and 68 adults (mean age 28.4 ± 9 yrs) all of whom received GC treatment and had adequate hormonal control. SW patients also received fludrocortisone. Adequate hormonal control was characterized by normal plasmatic rennin activity and androgen levels according to age and sex for at least two years. Blood fasting was used to obtain glucose, lipoproteins, triglycerides, total cholesterol and insulin levels. Obesity in the adult group was defined by BMI >= 30 kg/m², and in the young group by BMI > 95th percentile. Metabolic syndrome was defined by the NCEP ATPIII criteria. Family history of the hypertension, diabetes, dyslipidemia, obesity and/or cardiovascular disease was also evaluated. The BclI, A3669G, ER22/23EK and N363S alleles of the NR3C1 gene and 4436InsA of the HSD11B1 gene were genotyped and association analyses with phenotype were carried out with Chi-square, t-test and regression analysis. Correlation analyses were performed by Pearson correlation test. Results: obesity was observed in 31.7% of children and 23.5% of adults. SM was observed in 14.6% of young and 7.3% of adult patients. SM prevalence was higher in the obese group than the nonobese group (children and adults). There was no significant correlation between GC dose and BMI, sex, clinical form or treatment duration. Prevalence of family history of obesity, hypertension, dyslipidemia and cardiovascular disease was higher in the obese than in non-obese patients (children and adults). The BclI, A3669G and 4436InsA polymorphisms were found in 23.2%, 9.7% and 14.6% of the alleles in children, respectively and in 26.4%, 9.6% and 18.4% of the alleles in adults. The A3669G variant was associated to increased LDL-c levels in comparison with noncarriers in the young group. The BclI adult carriers presented higher BMI, abdominal circumference and systolic blood pressure in comparison with noncarriers. Statistically significant differences were not observed in the metabolic profile between carriers and non-carriers of the 4436InsA polymorphism (children and adults). Conclusion: in the present study, which analyzed the clinical and metabolic profile of 21-OHD patients, high obesity prevalence, independent of GC dose and treatment duration, was observed. Adverse metabolic profile was mainly associated with obesity and genetic predisposition, such as family history and NR3C1 polymorphisms

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Mercury is an environmental contaminant, and may accumulate in living organisms causing several damage. Studies have shown that this metal causes several physiological and biochemical alterations in young rats which are prevented by zinc. Thus, this work investigated the in vivo and in vitro effects of HgCl2 and ZnCl2 on alanine aminotransferase (ALT), lactate dehydrogenase (LDH) and glucose 6-phosphatase (G6Pase) activities from liver and kidney of young rats to verify if the physiological and biochemical alterations induced by mercury, and prevented by zinc, are related to hepatic and renal metabolism. Glycemia and tissue glycogen levels (liver, kidney and muscle) were also monitored. Wistar rats were treated (s.c.) with saline or ZnCl2 (27 mg/kg/day) and with saline or HgCl2 (5.0 mg/kg/day) from 3rd to 7th and 8th to 12th days of age, respectively. Pups were sacrificed 24h after the last dose and samples were collected (blood, liver, kidney and muscle). For in vitro experimentation, the samples were collected similarly, with rats of 10 to 13 days old. Regarding in vivo experiments, the mercury treated rats presented an increase around 6 folds of the hepatic ALT activity, without alteration of renal ALT and hepatic LDH activities. Still, the mercury exposure significantly increases in 75% the G6Pase activity. The other parameters, glucose and glycogen, were not altered. The pre-exposure to zinc prevented totally the increase of liver ALT activity and partly the increase of hepatic G6Pase activity induced by mercury. In vitro results revealed that the serum and liver ALT and liver and kidney G6Pase activities were inhibited by mercury. The inhibitory effect may be related to chemical modification of sulfhydryl group of cysteine, since the mercury has great affinity for these groups, which contributes to its toxicity. Zinc inhibited liver and serum ALT activities in concentration of 100 μM. These results show that mercury induces distinct alterations in these enzymes when tested in vivo or in vitro, as well as when different sources of enzyme were used, hepatic and renal. The increased hepatic ALT and G6Pase activities suggest that animals exposed to mercury have an increased gluconeogenic activity in this tissue. Zinc prevents the in vivo effects of mercury on metabolic changes, confirming its important preventive role. / O mercúrio é um elemento tóxico, podendo acumular-se em organismos vivos causando-lhes vários danos. Estudos têm demonstrado que esse metal é capaz de causar várias alterações fisiológicas e bioquímicas em ratos jovens, as quais são prevenidas pela pré-exposição ao zinco. Assim, este trabalho investigou os efeitos in vivo e in vitro do HgCl2 e ZnCl2 sobre as atividades das enzimas alanina aminotransferase (ALT), lactato desidrogenase (LDH) e glicose 6-fosfatase (G6Pase) de fígado e rim de ratos jovens para verificar se as alterações fisiológicas e bioquímicas induzidas pelo mercúrio e impedidas pelo zinco, estão relacionados ao metabolismo hepático e renal. Os níveis glicêmicos e do glicogênio tecidual (fígado, rim e músculo) também foram monitorados. Ratos Wistar com três dias de idade foram tratados (s.c.) com salina ou ZnCl2 (27 mg/kg/dia) durante cinco dias consecutivos (do 3 o ao 7 o dia de idade) e com salina ou HgCl2 (5 mg/kg/dia) por mais cinco dias (do 8 o ao 12 o dia de idade). Os animais foram sacrificados 24 horas após a última dose e as amostras foram coletadas (sangue, fígado, rim e músculo). Para realização dos experimentos in vitro, amostras foram coletadas de maneira similar, com ratos de 10-13 dias de idade. Com relação aos experimentos in vivo, os ratos tratados com mercúrio apresentaram um aumento da atividade da ALT hepática de aproximadamente seis vezes, sem alteração da atividade da ALT renal e LDH hepática. Ainda, a exposição ao mercúrio aumentou significativamente a atividade da G6Pase em 75%. Os outros dois parâmetros, glicose e glicogênio, não foram alterados. A pré-exposição ao zinco preveniu a alteração da atividade da ALT e parcialmente a alteração da atividade da G6Pase hepática induzida pelo mercúrio. Os resultados in vitro demonstraram que as enzimas ALT e LDH sérica e hepática e G6Pase hepática e renal foram inibidas por mercúrio. O efeito inibitório pode estar relacionado às modificações químicas de grupos sulfidrílicos da cisteína, uma vez que o mercúrio tem grande afinidade por esses grupos, o que contribui para a sua toxicidade. O zinco inibiu a atividade da ALT hepática e sérica na concentração de 100 μM. Estes resultados mostram que o mercúrio induziu alterações distintas sobre essas enzimas quando testado in vivo e in vitro, bem como quando testado em enzimas provenientes de diferentes fontes, hepática e renal. O aumento da atividade das enzimas ALT e G6Pase de fígado sugerem que os animais expostos ao mercúrio apresentam um aumento da atividade gliconeogênica. O zinco previne os efeitos in vivo do mercúrio sobre as alterações metabólicas, confirmando seu papel protetor.

Introdução: A deficiência da 21-hidroxilase (21-OHD) é um frequente erro herdado do metabolismo que resulta no comprometimento da síntese do cortisol e/ou aldosterona e aumento da produção de andrógenos. A doença é caracterizada por uma diversidade fenotípica, variando desde virilização pré-natal da genitália externa de fetos femininos e pós-natal em ambos os sexos, com ou sem perda de sal, até quadros assintomáticos. Em seu tratamento é necessária reposição com glicocorticoide para se evitar a insuficiência adrenocortical e os sinais de virilização. Um fino ajuste na dose diária do glicocorticoide é essencial para se evitar sub ou supertratamento, com o objetivo de preservar o potencial de estatura final e fertilidade. Entretanto, tem sido observada maior frequência de obesidade e outras comorbidades metabólicas nestes pacientes; porém, a prevalência destas complicações ainda não é conhecida, bem como se estariam associadas à exposição ao glicocorticoide e/ou com fatores genéticos. Objetivos: avaliar a frequência de obesidade e de síndrome metabólica (SM) em pacientes com 21OHD; caracterizar a distribuição alélica dos polimorfismos dos genes do receptor de glicocorticoide (NR3C1) e da enzima 11beta-hidroxiesteróide desidrogenase tipo I (HSD11B1), e correlacionar a distribuição destes polimorfismos com a presença das complicações metabólicas. Métodos: Foram selecionados 109 pacientes (60 PS/49 VS), sendo 41 crianças e adolescentes (idade média 11,4 ± 3,9 anos) e 68 adultos (idade média 28,4 ± 9 anos) em tratamento com glicocorticoide e com adequado controle hormonal. Pacientes com a forma PS também receberam fludrocortisona. Adequado controle foi caracterizado por concentração normal de atividade plasmática de renina e de andrógenos de acordo com o sexo e idade nos últimos 2 anos. A obesidade nos adultos foi definida pelo IMC >= 30 kg/m² e em crianças e adolescentes pelo IMC acima do percentil 95. Síndrome metabólica foi definida segundo o critério do National Cholesterol Education Program em adultos e crianças. História familiar de hipertensão arterial, diabetes, dislipidemia, obesidade e/ou doença cardiovascular também foi avaliada. Foram mensuradas glicemia, lipoproteínas, triglicérides, colesterol total e insulina. Os alelos BclI, A3669G, ER22/23EK e N363S do gene NR3C1 e o alelo 4436InsA do gene HSD11B1 foram genotipados e as análises de associação com os fenótipos foram realizadas por meio dos testes Chi-quadrado, t-studant e análise de regressão. As análises de correlação foram feitas utilizando o teste de correlação de Pearson. Resultados: Obesidade foi observada em 31,7% das crianças e 23,5% dos adultos. Síndrome metabólica foi observada em 14,6% das crianças e 7,3% dos adultos. A prevalência dos componentes da SM foi maior no grupo dos obesos quando comparada a de pacientes não obesos (crianças e adultos). Não houve correlação significante entre o IMC, sexo, forma clínica da 21-OHD, duração da terapia e dose de GC. História familiar positiva para obesidade, hipertensão, dislipidemia e doença cardiovascular foi mais frequente nos pacientes obesos quando comparada a de pacientes não obesos, em adultos e crianças. Os polimorfismos BclI, A3669G e 4436InsA foram identificados em 23,2%, 9,7% e 14,6% dos alelos das crianças, respectivamente, e nos adultos em 26,4%, 9,6% e 18,4% dos alelos, respectivamente. A variante A3669G foi associada à maiores concentrações de LDL-c em crianças quando comparada aos carreadores do alelo selvagem. Os pacientes adultos carreadores do polimorfismo BclI apresentaram maior IMC, circunferência abdominal e PAS quando comparados aos carreadores do alelo selvagem. Não observamos diferenças estatisticamente significantes no perfil metabólico entre pacientes carreadores e não carreadores do polimorfismo 4436InsA (adultos e crianças). Conclusão: observamos que pacientes 21-OHD possuem maior prevalência de obesidade, e o grupo pediátrico maior prevalência de SM em relação à população de referência, sendo ambas independentes da dose de glicocorticoide e do tempo do tratamento. A presença de perfil metabólico adverso esteve associada à obesidade e à predisposição genética, tais como história familiar e variantes genéticas do receptor de glicocorticoide / Introduction: Congenital adrenal hyperplasia due to 21-hydroxylase deficiency (21OHD) is a common autosomal recessive disorder that leads to decreased glucocorticoid secretion, with or without mineralocorticoid deficiency, and increased androgen production. The disease is characterized by phenotypic variability, including a severe form with prenatal virilization of the external genitalia in female fetuses and postnatal virilization in both sexes, with or without salt loss. Current therapy aims to provide adequate glucocorticoid (GC) replacement and to suppress the abnormal androgen secretion; mineralocorticoid replacement aims to control the renal salt balance to avoid adrenal crisis. Nevertheless, these therapeutic goals are difficult to achieve in practice due to the complexity of replicating the physiologic cortisol circadian rhythm. Increased prevalence of obesity, insulin resistance, hypertension and adverse lipid profile have been observed among CAH patients under GC therapy; however, the extent of its prevalence and also whether it is associated with the GC dose or with genetic factors are not known. Objectives: to evaluate the obesity and metabolic syndrome (SM) frequencies in 21-OHD patients; to characterize the allelic distribution of the NR3C1 and HSD11B1 polymorphisms, and to correlate with the metabolic profile. Methods: One hundred and nine patients (60SW/49SV) were selected, 41 being children and adolescents (mean age 11.4 ± 3.9 yrs) and 68 adults (mean age 28.4 ± 9 yrs) all of whom received GC treatment and had adequate hormonal control. SW patients also received fludrocortisone. Adequate hormonal control was characterized by normal plasmatic rennin activity and androgen levels according to age and sex for at least two years. Blood fasting was used to obtain glucose, lipoproteins, triglycerides, total cholesterol and insulin levels. Obesity in the adult group was defined by BMI >= 30 kg/m², and in the young group by BMI > 95th percentile. Metabolic syndrome was defined by the NCEP ATPIII criteria. Family history of the hypertension, diabetes, dyslipidemia, obesity and/or cardiovascular disease was also evaluated. The BclI, A3669G, ER22/23EK and N363S alleles of the NR3C1 gene and 4436InsA of the HSD11B1 gene were genotyped and association analyses with phenotype were carried out with Chi-square, t-test and regression analysis. Correlation analyses were performed by Pearson correlation test. Results: obesity was observed in 31.7% of children and 23.5% of adults. SM was observed in 14.6% of young and 7.3% of adult patients. SM prevalence was higher in the obese group than the nonobese group (children and adults). There was no significant correlation between GC dose and BMI, sex, clinical form or treatment duration. Prevalence of family history of obesity, hypertension, dyslipidemia and cardiovascular disease was higher in the obese than in non-obese patients (children and adults). The BclI, A3669G and 4436InsA polymorphisms were found in 23.2%, 9.7% and 14.6% of the alleles in children, respectively and in 26.4%, 9.6% and 18.4% of the alleles in adults. The A3669G variant was associated to increased LDL-c levels in comparison with noncarriers in the young group. The BclI adult carriers presented higher BMI, abdominal circumference and systolic blood pressure in comparison with noncarriers. Statistically significant differences were not observed in the metabolic profile between carriers and non-carriers of the 4436InsA polymorphism (children and adults). Conclusion: in the present study, which analyzed the clinical and metabolic profile of 21-OHD patients, high obesity prevalence, independent of GC dose and treatment duration, was observed. Adverse metabolic profile was mainly associated with obesity and genetic predisposition, such as family history and NR3C1 polymorphisms

A cardiomiopatia Chagásica Crônica (CCC) é a principal complicação decorrente da infecção pelo protozoário hemoflagelado Trypanosoma cruzi (T. cruzi). Trata-se de uma cardiomiopatia dilatada, caracterizada por um intenso infiltrado inflamatório, fibrose, dilatação das câmaras cardíacas, hipertrofia de cardiomiócitos e anormalidades de condução. Sua fisiopatologia é complexa e ainda não se consegue explicar porque apenas 30% dos pacientes infectados desenvolvem essa complicação. Nesse contexto, nosso laboratório descreveu pela primeira vez uma redução na expressão de microRNAs (miRNAs) enriquecidos em músculo (myomiRs) no miocárdio de pacientes com CCC. Sabendo-se que disfunções na biogênese de miRNAs em modelos animais levam ao desenvolvimento de cardiomiopatia do tipo dilatada com redução da expressão de myomiRs, hipotetizou-se que a CCC em humanos estaria associada a um prejuízo na biogênese de miRNAs no miocárdio. Dessa forma, amostras de ventrículo esquerdo de miocárdio de pacientes com CCC (n=16) e controles não-cardiomiopatas (n=6) foram utilizadas para avaliar: 1) a expressão gênica e proteica da maquinaria da biogênese de miRNAs (Drosha, Exportina-5, RAN, Dicer1, TRBP, PACT e Argonauta2), por qPCR e western blotting, respectivamente; 2) a expressão do transcrito primário (pri-miRNA), precursor (pré-miRNA) e miRNA maduro de myomiRs (miR-1, -133a, -133b, -208a, -208b, e -499); 3) o perfil de miRNAs diferencialmente expressos em CCC utilizando qPCR array; e 4) a interação dos miRNAs diferencialmente expressos com disfunções características da CCC (fibrose, miocardite, arritmia e hipertrofia) por meio de análises de bioinformática. Nossos resultados apontam para uma não-alteração nas etapas nucleares da biogênese de miRNAs (transcrição, edição e transporte), já que não foram encontradas alterações na expressão de pri- e pré-miRNAs de myomiRs, bem como dos componentes protéicos da biogênese, Drosha, Exportina-5 e RAN. Entretanto, observou-se uma disfunção na segunda etapa de edição da biogênese, citoplasmática, caracterizada por uma redução de 2/3 nos níveis protéicos de Dicer1, a qual não foi acompanhada por uma redução na expressão de seu RNA mensageiro. Evidenciou-se ainda, uma redução na expressão de 97,5% dos miRNAs maduros diferencialmente expressos no miocárdio de pacientes com CCC, incluindo myomiRs. As análises in silico revelaram haver participação dos miRNAs diferencialmente expressos em disfunções associadas a CCC, com destaque para a fibrose miocárdica, nodo central da rede. Experimentos adicionais preliminares sugeriram o acúmulo de adutos de 4-hidroxi-2-nonenal, decorrente do estresse oxidativo e de uma menor atividade da enzima aldeído desidrogenase 2, como uma possível causa para as alterações encontradas. Este é o primeiro estudo a caracterizar a biogênese de microRNAs em uma cardiomiopatia. Além disso, demonstrou-se que uma redução global do perfil dos miRNAs maduros diferencialmente expressos, decorrente uma disfunção na enzima Dicer1, está associada a eventos patológicos característicos da CCC. Estes mecanismos apresentam relevância biológica e terapêutica, podendo ser possivelmente compartilhados com cardiomiopatias de outras etiologias / Chronic Chagas disease cardiomyopathy (CCC) is the most severe complication of the infection by the haemoflagellate protozoan Trypanosoma cruzi. This dilated cardiomyopathy is characterized by an intense inflammatory infiltrate, fibrosis, dilation of cardiac chambers, cardiomyocyte hypertrophy and conduction abnormalities. Its pathophysiology is complex and why only 30% of patients experience this complication remains an open question. In this regard, our laboratory described for the first time a reduction in the expression of muscle-enriched microRNAs (myomiRs) in human CCC myocardium. Knowing that biogenesis dysfunction and myomiR reduced expression have been associated to the development of dilated cardiomyopathy in animal models, we hypothesized that an impairment of myocardial microRNA biogenesis would be associated to CCC. Hence, left ventricle tissue samples from CCC patients (16) and non-cardiomyopathy donors (6) were used to analyze: 1) mRNA and protein expression, by qPCR and western blotting, of canonical microRNA biogenesis machinery (Drosha, Exportin-5, RAN, Dicer1, TRBP, PACT, AGO2); 2) primary transcript (pri-miR), precursor (pre-miR) and mature microRNA expression of myomiRs (miR-1, -133a, -133b, -208a, -208b, e -499); 3) mature microRNA profile using qPCR array; and 4) the interaction between differentially expressed mature microRNAs and hallmark CCC dysfunctions (fibrosis, myocarditis, hypertrophy and arrhythmia) using bioinformatics tools. Our results point to a non-dysfunction of biogenesis nuclear steps (transcription, editing and transport), since expression of pri-, pre-microRNAs, Drosha, Exportin-5 and Ran are similar between CCC patients and controls. However, we observed an alteration in the cytoplasmic editing step, characterized by a 2/3 reduction in Dicer1 protein levels. In addition, a major downregulation of differentially expressed mature microRNAs (97,5%) was noticed. In silico analysis revealed an association between differentially expressed microRNAs and CCC hallmarks, particularly fibrosis, a central node in the network. Additional preliminary data suggest 4-hydroxi-2-nonenal myocardial accumulation, resulting from oxidative stress and aldehyde dehydrogenase 2 lower activity, as a possible cause for the alterations here described. This is the first study to conduct a comprehensive analysis of microRNA biogenesis machinery in a cardiomyopathy. Moreover, we have shown a major reduction in the expression of mature microRNAs, due to lower Dicer1 protein levels, to be associated to CCC hallmark dysfunctions. These mechanisms are biologically and therapeutically relevant, and may be shared with cardiomyopathies from different etiologies

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-11-07T10:55:53Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mirian de Sylvio - 2009.pdf: 865608 bytes, checksum: bba24a89ef1938c31376520a3eff1e60 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-11-07T11:29:38Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mirian de Sylvio - 2009.pdf: 865608 bytes, checksum: bba24a89ef1938c31376520a3eff1e60 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-07T11:29:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mirian de Sylvio - 2009.pdf: 865608 bytes, checksum: bba24a89ef1938c31376520a3eff1e60 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2009-12-15 / Infection with Toxoplasma gondii occurs throughout the globe, with a prevalence of up to 90% in the population. The physiological changes caused by this parasite are well studied in immunocompromised individuals and in cases of congenital transmission. In immunocompetent individuals the infection is usually asymptomatic and little explored by researchers. Experimental studies follow the pattern of human studies, and there fow mention about the biochemical changes (liver and kidney metabolisms) in the host infected by T. gondii. This study aimed the quantification of hepatic and kidney alterations caused by acute infections by T. gondii (non cystogenic strain – RH) and by chronic infections (cystogenic strain – ME-49). The control group was formed by mice without infection, only submitted to saline stress. Several enzymes were measured in serum and peritoneal exudate of mice infected and control such as: aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), glutamyltransferase (GGT), alkaline phosphatase (ALP), urea, creatinine and lactate dehydrogenase, using an automated methodology. AST and ALT presented a significative difference in the serum of mice infected with RH strain when compared to controls indicating a destruction of liver cells. The peritoneal exudates did not present significative changes in relation to controls nor did the urea and creatinine levels. The séric lactate dehydrogenase showed gradual changes in all days of the infection in mice peritoneal exudates as early as this change was evident only in the fifth day of infection. All samples of the group infected with ME-49 strain showed changes in serum and peritoneal exudate during all days of analysis. Only ALT peritoneal exudates showed no change during all days of analysis. An increase in urea at all doses was observed, however, creatinine showed a change only within 120 days of infection. The LDH was altered in the serum in all days of analysis. In conclusion, the T. gondii infection may cause hepatic and kidney injuries either when caused by non-cystogenic as by cystogenic strains of the parasite. / A infecção pelo Toxoplasma gondii ocorre em todo o mundo, com prevalência de até 90% na população conforme seus hábitos culturais e condições socioeconômicas. As alterações fisiopatológicas provocadas por este parasito são muito estudadas nos indivíduos imunocomprometidos, nos casos de transmissão congênita, e nos indivíduos imunocompetentes a infecção é, geralmente, assintomática e pouco explorada pelos pesquisadores. Experimentalmente, os estudos seguem o padrão dos estudos humanos, e há pouca referência sobre as alterações bioquímicas (hepáticas e renais) no hospedeiro infectado pelo T. gondii. Este trabalho objetivou avaliar as alterações hepáticas e renais causadas por esse parasito em camundongos na fase aguda, usando a cepa não cistogênica (RH), e na fase crônica, com a cepa cistogênica (ME-49), tendo como controles camundongos sem infecção, somente submetidos ao estresse de inoculação com salina. Foram dosadas no soro e no exsudato peritoneal dos camundongos infectados e controles os níveis das enzimas Aspartato aminotransferase (AST), Alanina aminotransferase (ALT), Gamaglutamiltransferase (GGT), Fosfatase alcalina (FAL), desidrogenase lática (DHL) e dos seguintes compostos: uréia e creatinina, por metodologia automatizada. As enzimas AST e ALT apresentaram diferença significativa no soro de camundongos infectados com cepa RH, demonstraram alterações em relação aos controles indicando uma destruição das células hepáticas. No exsudato peritoneal não foram demonstradas alterações em relação aos controles. A uréia e creatinina dosadas não demonstraram alteração significativa. A enzima lactato desidrogenase sérica apresentou alterações gradativas em todos os dias de infecção do camundongo no soro, já no exsudato peritoneal essa alteração foi evidenciada somente no quinto dia da infecção, mostrando que com o aumento de parasitos e a destruição celular causada por esse, essa enzima presente em várias células é responsável por demonstrar aumentos consideráveis. Todas as amostras de soro analisadas do grupo infectado com a cepa ME-49 demonstraram alterações durante todo período de acompanhamento. Enquanto que no exsudato peritoneal não mostrou nenhuma alteração durante todo período analisado. Houve aumento crescente na uréia em todos os dias de analises, porém, a creatinina não apresentou nenhuma alteração. A LDH mostrou-se alterada no soro em todos os dias de analisado. Conclui-se que a infecção pelo T. gondii pode provocar alterações hepáticas e renais ao longo do curso de infecção, tanto em infecções com cepa cistogênica quanto com cepa não cistogênica.

A utilização de resíduos agrícolas visando à produção de insumos por via biotecnológica tem se mostrado importante uma vez que estes resíduos são fontes renováveis de carbono. A fração hemicelulósica destes resíduos apresenta como componente principal a xilose, que pode ser utilizada como substrato em processos de bioconversão para a obtenção de produtos com valor agregado. Um destes produtos é a enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD), primeira enzima da via das pentoses fosfato que pode ser utilizada como reagente analítico em análises quantitativas, sobretudo em estudos bioquímicos e médicos. O presente trabalho visou estudar o processo de purificação dessa enzima empregando a extração em sistemas de duas fases aquosas convencional (sem integração) e integrado ao rompimento celular, em duas escalas, reduzida e ampliada. A enzima foi produzida por Candida guilliermondii FTI 20037 cultivada em meio constituído de hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz, sob condições pré-determinadas. Inicialmente, foram realizados ensaios para avaliar o efeito das variáveis volume de suspensão celular, velocidade de agitação do moinho de esferas de vidro e tempo sobre o rompimento das células. Os valores destas variáveis foram, então, estabelecidos em: 100 mL, 400 rpm e 25 minutos, respectivamente. Posteriormente, a influência da massa molar de PEG e comprimento de linha de amarração sobre a extração da G6PD foram investigados no sistema convencional (homogeneizado obtido a partir do rompimento celular, em presença ou ausência de fragmentos) e integrado (rompimento na presença dos componentes da extração), empregando-se a metodologia do planejamento experimental. Nos ensaios realizados em escala reduzida, sob condições otimizadas, alcançou-se um fator de purificação na fase rica em sal (FPf), ou fase fundo, de 2,8 e em maior escala, ou seja, em moinho de rompimento, de 1,3. Com isso, realizou-se o estudo cinético e termodinâmico empregando a enzima presente no homogeneizado antes da purificação e após purificada no processo integrado em escala reduzida, nas seguintes condições: TLL 40% e PEG 1500 mol/L. Os valores determinados para os parâmetros cinéticos foram Km, 0,07 e 0,05 mM, Vm, 34,8 e 19,1 U/L e dos parâmetros termodinâmicos ΔG, -13,71 e -13,64 KJ/mol; ΔH, -2,49 e -2,50 KJ/mol; ΔS, 37,02 e 36,77 J/mol.K; Ea, 24,18 e 15,02 KJ/mol, da enzima presente no homogeneizado celular antes e após purificação, respectivamente. / The employment of agricultural residues aiming the attainment of biotechnological products has been shown its importance since these residues are renewable and low cost sources of carbon. The hemicellulosic fraction of these residues presents xylose as main component, which can be utilized as substrate for different bioconversion processes for the acquisition of high value products. As an example, glucose-6-phosphate dehydrogenase, the first enzyme of pentose phosphate pathway which can be used as analytical reagent in several quantitative analysis, mainly in biochemical and medical studies. The present work contemplated the study of glucose-6-phosphate (G6PD) purification process by a conventional aqueous two phase systems extraction and integrated with cell disruption, in two scales, reduced and increased. The enzyme was obtained from cells of Candida guilliermondii FTI 20037 grown in hemicellulosic rice straw hydrolysate, using conditions established in previous work. Initially, assays in bead mill were performed to determine the effect of cell suspension volume, agitation speed and time on cell disruption. The determined conditions were: 100 mL, 400 rpm and 25 minutes, respectively. After this, the influence of molar mass of PEG and tie line lenght (TLL) on the G6PD recovery were investigated in the conventional system (with previous disrupted cells, with or without cell fragments) and integrated (disruption in the presence of extraction components), using the experimental design methodology. In the reduced scale assays, in optimized conditions, a purification factor in salt rich phase (FPf), or bottom phase, of 2,8 was reached while in the increased scale, this means in bead mill, a FPf of 1,3 was attained. In addition, kinetic and thermodynamic studies were performed, employing the enzyme present in the homogenate before and after purification in reduced scale, in the following conditions: TLL of 40% and PEG 1500 mol/L. The established values for the kinetics parameters were Km, 0,07 and 0,05 mM, Vm, 34,8 and 19,1 U/L and of thermodynamics ΔG, -13,71 and -13,64 KJ/mol; ΔH, -2,49 and -2,50 KJ/mol; ΔS, 37,02 and 36,77 J/mol.K; Ea, 24,18 and 15,02 KJ/mol, of the enzyme present in the homogenate before and after purification respectively.

A doença de Chagas, causada pelo protozoário flagelado Trypanosoma cruzi, é uma doença tropical que enseja morte/morbidade de milhões de pessoas na América Latina. Por processos migratórios, vem-se estendendo ao sul dos Estados Unidos, Canadá, Europa, Austrália e Japão. Essa doença tem sido considerada super-negligenciada pela indústria farmacêutica, já que os dois fármacos disponíveis para o seu tratamento foram introduzidos há mais de quarenta anos e apresentam baixa eficácia com vários efeitos colaterais severos. Mais recentemente, a Organização Mundial da Saúde considerou a doença de Chagas, dentre outras, como a doença da pobreza! Com esse cenário completamente desfavorável aos portadores da doença, é necessária a descoberta, desenvolvimento e introdução de novos fármacos para o tratamento eficiente e seguro da doença de Chagas. <br />Dentro desse contexto, este trabalho representa uma importante contribuição para o entendimento das razões moleculares da ação farmacológica de substâncias químicas bioativas de interesse à farmacoterapia da doença de Chagas. Ao nível molecular, a enzima pertencente à via de síntese de novo de nucleotídeos de pirimidinas, diidroorotato desidrogenase do Trypanosoma cruzi (TcDHODH), é um alvo promissor para a descoberta e desenvolvimento de candidatos a fármacos de interesse para o tratamento da doença de Chagas. <br />Os conceitos e ferramentas da química medicinal computacional, tais como os ensaios virtuais in silico, foram usados para a identificação de inibidores da TcDHODH. Vinte e seis substâncias inéditas como inibidores da TcDHODH foram adquiridos comercialmente e avaliados experimentalmente através da Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC) para a determinação do mecanismo de inibição e da constante cinética de afinidade (Kiapp). <br />Na etapa de docagem molecular, o objetivo era identificar moléculas que apresentassem uma boa afinidade pelo sítio ativo da enzima TcDHODH. A primeira série de ligantes selecionados dos métodos in silico, apresentou inibição enzimática na concentração de micromolar com eficiência média de ligante de 0,50 kcal mol-1 átomo-1. Devido à baixa massa molecular (aproximadamente 200 kDa) e a alta eficiência de ligante, essa série foi considerada como constituída de excelentes substâncias com elevado poder de reconhecimento biomolecular. Por isso, foram caracterizadas como substâncias passíveis de otimização no processo do-ligante-para-substância matriz. <br />As enzimas TcDHODH e DHODH de Leishmania major (LmDHODH) têm sítios ativos com elevado grau de similaridade. Portanto, usando a enzima LmDHODH como padrão de substituição da TcDHODH é possível fazer a descrição do modo de interação do co-complexo TcDHODH-inibidor. O modo de ação descrito através da resolução da estrutura cristalográfica de raios-X, além de validar ortogonalmente os resultados cinéticos obtidos por ITC - que identificou as substâncias como inibidores competitivos (por interação direta no sítio ativo da enzima TcDHODH), geraram hipóteses farmacofóricas para a busca de novas moléculas (chamadas de segunda geração), agora com padrão superior de reconhecimento molecular do sítio da TcDHODH. Para validar complementarmente a hipótese, foi demonstrado que os inibidores da TcDHODH inibem, similarmente, a LmDHODH. <br />Uma análise cuidadosa da estrutura tridimensional da enzima TcDHODH, demostrou a possibilidade de ocupação do sítio S2 que se estende além da região do sítio catalítico S1, permitindo assim o aumento da afinidade biomolecular com os inibidores. Além disso, o sítio S2 não é encontrado na estrutura da proteína de humanos (HsDHODH), podendo ser uma região passível de seletividade frente à enzima TcDHODH. <br />O emprego adequado dessa hipótese resultou na otimização dos ligantes identificados previamente para substâncias mais potentes que inibiram a enzima de forma competitiva em relação ao substrato diidroorotato (DHO) em valores Kiapp de 121 &plusmn; 14 nM e 190 &plusmn; 10 nM. <br />A técnica de ITC foi fundamental no processo de descoberta de inibidores enzimáticos, pois se mostrou extremamente susceptível à determinação da interação intermolecular enzima-inibidor, permitindo acompanhar a cinética da reação e obter os valores da constante de afinidade de maneira precisa e acurada. Com isso, a taxa de acerto obtida nesta tese foi de 46%, considerando-se apenas as substâncias com valores de Ki app < 100 &micro;M. Esse é um número favoravelmente apreciável, já que na literatura ele gira em torno de 1-10% quando o planejamento in silico é realizado, quando comparado às taxas de acerto dos métodos de ensaio em larga escala (HTS), entre 0-2 %, os resultados alcançados neste trabalho são ainda mais significativos. <br />Além disso, as substâncias químicas selecionadas através da integração de métodos in silico e biocalorimétricos apresentam elevado grau de complexidade no processo biomolecular de interação enzima-ligante, que permite classificá-las para as fases seguintes da gênese planejada de fármacos. / American trypanosomiasis or Chagas disease, caused by the haemoflagellate Trypanosoma cruzi, is a tropical disease that affects millions of people in Latin America. Epidemiology of Chagas disease in non-endemic countries is attained by immigration as the disease also affects people in the United States, Canada, Europe, Australia and Japan. However, the United States are not to be written off as an area of nonendemicity for Chagas disease like Europe or Asia because the southern states have enzootic T. cruzi transmission that involves triatomine species and hosts such as raccoons, opossums, and domestic dogs. Even though, this disease has been considered as a super-neglected from the big Pharma Industry viewpoint since the only available drugs for its treatment were introduced in the market more than forty years ago and worsen is that they have low efficacy and cause various severe side effects. <br />Although the current clinical scenario is of course discouraging and is far from being even a soothing treatment for those who suffer from the disease, it prompt ones to set efforts towards the need of discovering and developing new efficacious and safe drugs to treat Chagas disease. <br />Our research group covers the concept of enzymes acting as targets for the action of drugs. Once T. cruzi has many druggable targets, the dihydroorotate dehydrogenase enzyme (TcDHODH) that belongs to the de novo pyrimidine nucleotide synthetic pathway has been chosen for the search of new inhibitors that may be of use in the treatment of Chagas disease. To accomplish with this and considering that inhibitors are molecules that decrease enzyme activity leading to parasite death, we used the concepts and tools of modern computational medicinal chemistry such as in silico screening of small molecules that bind to the active site of the TcDHODH. <br />After a thoroughly program of virtually screening thousands of compounds, 26 were purchased from commercially available sources and experimentally assayed against the TcDHODH using Isothermal Titration Calorimetry (ITC) in order to determine the mechanism of inhibition and the kinetic affinity constant (Kiapp). <br />The first series of inhibitors selected from our in silico strategy were evaluated by ITC to yield compounds that inhibited the TcDHODH in the micromolar concentration range with an average of 0.50 kcal mol-1 atom-1 ligand efficiency (LE). Because the assayed compounds have low molecular weight (ca. 200 kDa) and high LE, which bring them to the specific bimolecular pattern recognition all of them were considered good inhibitors capable of being selected to enter the hit-to-lead optimization process. <br />The detailed description of the ligand-enzyme mode of binding (MOB) is thoroughly accomplished by solving the X ray crystal structure of the surrogate Leishmania major DHODH enzyme (LmDHODH), which has a high degree of similarity with the enzyme TcDHODH. The MOB credited to be in the active site of the TcDHODH orthogonally validated the ITC kinetic experimental data obtained for all ligands as competitive inhibitors that interact at the active site of the TcDHODH and helped to generate pharmacophoric hypotheses for the search of new second generation molecules acting against the enzyme TcDHODH.  Analyzing the 3D structure of the TcDHODH along with its surrogate LmDHODH, we envisaged the possibility of compounds to extend their side chain beyond the region of the catalytic site (called S1), and interacting in a region called S2, so to increase binding affinity. Moreover, the TcDHODH S2 site that is not found in the 3D protein structure of humans (HsDHODH) is likely to offer new insights for the search of inhibitors whose binding to this S2 site can pave the roads towards the needed structural basis for selective inhibition of TcDHODH. <br />The most potent compounds inhibited the enzyme competitively with respect to the substrate dihydroorotate (DHO) at Kiapp values of 121 &plusmn; 14 nM and 190 &plusmn; 10 nM, which constitutes high affinity TcDHODH inhibitors. The ITC technique was pivotal to this process of enzyme inhibitors discovery, because it proved to be extremely sensitive thus allowing to monitor the kinetics of the reaction and to obtain precise and accurate values of affinity constants. <br />The hit rate obtained in this work, considering only those compounds with Kiapp < 100 &micro;M, was 46%. This is a really high number, since literature values range from 1 to 10% when the planning new inhibitors via in silico methods when compared to the success rates obtained by the methods of testing on large scales (HTS), 0-2 %, the results achieved in this work are even more significant. Moreover, the compounds selected through the integration of in silico and calorimetric methods showed a high degree of complexity in the process of bimolecular enzyme-ligand recognition, which allows to pass them to the next phase of the drug design process.

A doença de Chagas, causada pelo protozoário flagelado Trypanosoma cruzi, é uma doença tropical que enseja morte/morbidade de milhões de pessoas na América Latina. Por processos migratórios, vem-se estendendo ao sul dos Estados Unidos, Canadá, Europa, Austrália e Japão. Essa doença tem sido considerada super-negligenciada pela indústria farmacêutica, já que os dois fármacos disponíveis para o seu tratamento foram introduzidos há mais de quarenta anos e apresentam baixa eficácia com vários efeitos colaterais severos. Mais recentemente, a Organização Mundial da Saúde considerou a doença de Chagas, dentre outras, como a doença da pobreza! Com esse cenário completamente desfavorável aos portadores da doença, é necessária a descoberta, desenvolvimento e introdução de novos fármacos para o tratamento eficiente e seguro da doença de Chagas. <br />Dentro desse contexto, este trabalho representa uma importante contribuição para o entendimento das razões moleculares da ação farmacológica de substâncias químicas bioativas de interesse à farmacoterapia da doença de Chagas. Ao nível molecular, a enzima pertencente à via de síntese de novo de nucleotídeos de pirimidinas, diidroorotato desidrogenase do Trypanosoma cruzi (TcDHODH), é um alvo promissor para a descoberta e desenvolvimento de candidatos a fármacos de interesse para o tratamento da doença de Chagas. <br />Os conceitos e ferramentas da química medicinal computacional, tais como os ensaios virtuais in silico, foram usados para a identificação de inibidores da TcDHODH. Vinte e seis substâncias inéditas como inibidores da TcDHODH foram adquiridos comercialmente e avaliados experimentalmente através da Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC) para a determinação do mecanismo de inibição e da constante cinética de afinidade (Kiapp). <br />Na etapa de docagem molecular, o objetivo era identificar moléculas que apresentassem uma boa afinidade pelo sítio ativo da enzima TcDHODH. A primeira série de ligantes selecionados dos métodos in silico, apresentou inibição enzimática na concentração de micromolar com eficiência média de ligante de 0,50 kcal mol-1 átomo-1. Devido à baixa massa molecular (aproximadamente 200 kDa) e a alta eficiência de ligante, essa série foi considerada como constituída de excelentes substâncias com elevado poder de reconhecimento biomolecular. Por isso, foram caracterizadas como substâncias passíveis de otimização no processo do-ligante-para-substância matriz. <br />As enzimas TcDHODH e DHODH de Leishmania major (LmDHODH) têm sítios ativos com elevado grau de similaridade. Portanto, usando a enzima LmDHODH como padrão de substituição da TcDHODH é possível fazer a descrição do modo de interação do co-complexo TcDHODH-inibidor. O modo de ação descrito através da resolução da estrutura cristalográfica de raios-X, além de validar ortogonalmente os resultados cinéticos obtidos por ITC - que identificou as substâncias como inibidores competitivos (por interação direta no sítio ativo da enzima TcDHODH), geraram hipóteses farmacofóricas para a busca de novas moléculas (chamadas de segunda geração), agora com padrão superior de reconhecimento molecular do sítio da TcDHODH. Para validar complementarmente a hipótese, foi demonstrado que os inibidores da TcDHODH inibem, similarmente, a LmDHODH. <br />Uma análise cuidadosa da estrutura tridimensional da enzima TcDHODH, demostrou a possibilidade de ocupação do sítio S2 que se estende além da região do sítio catalítico S1, permitindo assim o aumento da afinidade biomolecular com os inibidores. Além disso, o sítio S2 não é encontrado na estrutura da proteína de humanos (HsDHODH), podendo ser uma região passível de seletividade frente à enzima TcDHODH. <br />O emprego adequado dessa hipótese resultou na otimização dos ligantes identificados previamente para substâncias mais potentes que inibiram a enzima de forma competitiva em relação ao substrato diidroorotato (DHO) em valores Kiapp de 121 &plusmn; 14 nM e 190 &plusmn; 10 nM. <br />A técnica de ITC foi fundamental no processo de descoberta de inibidores enzimáticos, pois se mostrou extremamente susceptível à determinação da interação intermolecular enzima-inibidor, permitindo acompanhar a cinética da reação e obter os valores da constante de afinidade de maneira precisa e acurada. Com isso, a taxa de acerto obtida nesta tese foi de 46%, considerando-se apenas as substâncias com valores de Ki app < 100 &micro;M. Esse é um número favoravelmente apreciável, já que na literatura ele gira em torno de 1-10% quando o planejamento in silico é realizado, quando comparado às taxas de acerto dos métodos de ensaio em larga escala (HTS), entre 0-2 %, os resultados alcançados neste trabalho são ainda mais significativos. <br />Além disso, as substâncias químicas selecionadas através da integração de métodos in silico e biocalorimétricos apresentam elevado grau de complexidade no processo biomolecular de interação enzima-ligante, que permite classificá-las para as fases seguintes da gênese planejada de fármacos. / American trypanosomiasis or Chagas disease, caused by the haemoflagellate Trypanosoma cruzi, is a tropical disease that affects millions of people in Latin America. Epidemiology of Chagas disease in non-endemic countries is attained by immigration as the disease also affects people in the United States, Canada, Europe, Australia and Japan. However, the United States are not to be written off as an area of nonendemicity for Chagas disease like Europe or Asia because the southern states have enzootic T. cruzi transmission that involves triatomine species and hosts such as raccoons, opossums, and domestic dogs. Even though, this disease has been considered as a super-neglected from the big Pharma Industry viewpoint since the only available drugs for its treatment were introduced in the market more than forty years ago and worsen is that they have low efficacy and cause various severe side effects. <br />Although the current clinical scenario is of course discouraging and is far from being even a soothing treatment for those who suffer from the disease, it prompt ones to set efforts towards the need of discovering and developing new efficacious and safe drugs to treat Chagas disease. <br />Our research group covers the concept of enzymes acting as targets for the action of drugs. Once T. cruzi has many druggable targets, the dihydroorotate dehydrogenase enzyme (TcDHODH) that belongs to the de novo pyrimidine nucleotide synthetic pathway has been chosen for the search of new inhibitors that may be of use in the treatment of Chagas disease. To accomplish with this and considering that inhibitors are molecules that decrease enzyme activity leading to parasite death, we used the concepts and tools of modern computational medicinal chemistry such as in silico screening of small molecules that bind to the active site of the TcDHODH. <br />After a thoroughly program of virtually screening thousands of compounds, 26 were purchased from commercially available sources and experimentally assayed against the TcDHODH using Isothermal Titration Calorimetry (ITC) in order to determine the mechanism of inhibition and the kinetic affinity constant (Kiapp). <br />The first series of inhibitors selected from our in silico strategy were evaluated by ITC to yield compounds that inhibited the TcDHODH in the micromolar concentration range with an average of 0.50 kcal mol-1 atom-1 ligand efficiency (LE). Because the assayed compounds have low molecular weight (ca. 200 kDa) and high LE, which bring them to the specific bimolecular pattern recognition all of them were considered good inhibitors capable of being selected to enter the hit-to-lead optimization process. <br />The detailed description of the ligand-enzyme mode of binding (MOB) is thoroughly accomplished by solving the X ray crystal structure of the surrogate Leishmania major DHODH enzyme (LmDHODH), which has a high degree of similarity with the enzyme TcDHODH. The MOB credited to be in the active site of the TcDHODH orthogonally validated the ITC kinetic experimental data obtained for all ligands as competitive inhibitors that interact at the active site of the TcDHODH and helped to generate pharmacophoric hypotheses for the search of new second generation molecules acting against the enzyme TcDHODH.  Analyzing the 3D structure of the TcDHODH along with its surrogate LmDHODH, we envisaged the possibility of compounds to extend their side chain beyond the region of the catalytic site (called S1), and interacting in a region called S2, so to increase binding affinity. Moreover, the TcDHODH S2 site that is not found in the 3D protein structure of humans (HsDHODH) is likely to offer new insights for the search of inhibitors whose binding to this S2 site can pave the roads towards the needed structural basis for selective inhibition of TcDHODH. <br />The most potent compounds inhibited the enzyme competitively with respect to the substrate dihydroorotate (DHO) at Kiapp values of 121 &plusmn; 14 nM and 190 &plusmn; 10 nM, which constitutes high affinity TcDHODH inhibitors. The ITC technique was pivotal to this process of enzyme inhibitors discovery, because it proved to be extremely sensitive thus allowing to monitor the kinetics of the reaction and to obtain precise and accurate values of affinity constants. <br />The hit rate obtained in this work, considering only those compounds with Kiapp < 100 &micro;M, was 46%. This is a really high number, since literature values range from 1 to 10% when the planning new inhibitors via in silico methods when compared to the success rates obtained by the methods of testing on large scales (HTS), 0-2 %, the results achieved in this work are even more significant. Moreover, the compounds selected through the integration of in silico and calorimetric methods showed a high degree of complexity in the process of bimolecular enzyme-ligand recognition, which allows to pass them to the next phase of the drug design process.

O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da exposição a níveis normais ou reduzidos de testosterona durante a vida intrauterina no desenvolvimento psicológico, social e sexual dos pacientes com DDS 46, XY. Pacientes e métodos: Trata-se de um estudo retrospectivo. Os 53 participantes são pacientes portadores de DSD 46,XY devido a defeitos de produção de testosterona ou deficiência da 5alfa-RD2, todos eles com genitália ambígua que resultou na atribuição do sexo feminino ao nascimento. Os pacientes foram divididos em dois grupos: Grupo 1 (G1) - pacientes com DDS 46, XY, devido a defeito na produção de testosterona, constituído por 29 pacientes, 8 deles com deficiência de 17beta-HSD3, 7 com hipoplasia das células de Leydig, 7 com disgenesia gonadal parcial, 6 com deficiência 17alfa-hidroxilase e 1 com deficiência 3beta-HSD2; Grupo 2 (G2) - constituído por 24 pacientes com deficiência de 5alfa-RD2. Foi utilizado um questionário com 32 perguntas abrangendo aspectos do desenvolvimento psicológico, social e sexual destes pacientes. Resultados: Foi encontrada uma diferença significativa nos seguintes aspectos do desenvolvimento psicológico, social e sexual dos participantes do estudo: maior incidência de masturbação, fantasias eróticas e desejo de ter filhos em pacientes com deficiência da 5alfa-RD2 com sexo social masculino. Nas pacientes com sexo social feminino o desejo de ter filhos foi maior naquelas com DDS 46, XY por defeitos na produção de testosterona do que naquelas com deficiência da 5alfa-RD2 (p < 0,05), enquanto que o desejo de ter filhos foi maior nos homens com deficiência 5alfa-RD2 (p > 0,05). O número de indivíduos casados foi significativamente maior no grupo dos pacientes com DDS 46, XY por defeitos na produção de testosterona do que no grupo dos pacientes com DDS 46, XY por deficiência da 5alfa-RD2 (p = 0,003). Em conclusão, nossos resultados indicam uma possível influência da exposição aos andrógenos durante a vida pré-natal no desenvolvimento psicológico e social, bem como em aspectos da vida sexual dos pacientes adultos com DDS 46, XY / The aim of this study was to evaluate the influence of exposure to normal or reduced levels of testosterone during intra-uterine life in psychological, social, and sexual development of patients with DSD 46, XY. Patients and methods: This is a retrospective study. The 53 participants were patients with DSD 46, XY due to defects in production of testosterone or deficiency of 5alfa-RD2, all of them with ambiguous genitalia and female sex assignment at birth. These patients were divided into two groups: Group 1 (G1) - patients with DSD 46, XY, due to a defect in the production of testosterone, consisting of 29 people, 8 with deficiency of 17beta-HSD3, 7 with Leydig cell hypoplasia, 7 with partial gonadal dysgenesis, 6 with 17alfa-hydroxylase deficiency ,1 with 3beta-HSD2 deficiency, Group 2 (G2) - consisting of 24 patients with deficiency of 5alfa-RD2. We used a questionnaire with 32 questions covering aspects of psychological, social and sexual development of these patients. Results: A significant difference was found in the following aspects of psychological, social and sexual development of these patients: higher incidence of masturbation, erotic fantasies and desire for children in patients with deficiency of 5alfa-RD2 with male social sex. In patients with female social sex, the desire to have children was higher in those with DSD 46, XY by defects in the production of testosterone than in those with deficiency of 5alfa-RD2 (p < 0.05), while the desire to have children in men was higher in those with 5alfa-RD2 (p > 0.05). The number of married individuals was significantly higher in the group of patients with DSD 46, XY by defects in the production of testosterone than in the group of patients with DSD 46, XY by deficiency of 5alfa-RD2 (p = 0.003). In conclusion, our results indicate a possible influence of exposure to androgens during prenatal life in psychological and social development, as well as in aspects of sexual life of adult patients with DSD 46, XY