Submitted by Programa de Pós-graduação em Biotecnologia (mebiotec.ufba@gmail.com) on 2017-04-04T13:02:41Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final-Adriana E F Morato.pdf: 2704014 bytes, checksum: 20efa22afe3e61e735f04f4257d1f05a (MD5) / Approved for entry into archive by Delba Rosa (delba@ufba.br) on 2017-07-06T12:45:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Final-Adriana E F Morato.pdf: 2704014 bytes, checksum: 20efa22afe3e61e735f04f4257d1f05a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-06T12:45:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Final-Adriana E F Morato.pdf: 2704014 bytes, checksum: 20efa22afe3e61e735f04f4257d1f05a (MD5) / CNPq / Atualmente, a produção de enzimas recombinantes é um dos mercados mais promissores para a biotecnologia. Processos catalisados por enzima são aplicados em diversos processos industriais por apresentarem alta eficiência catalítica, especificidade e seletividade, além do baixo consumo de energia, o que contribui positivamente com o Meio ambiente. A maioria dos biocatalisadores aplicados em processos industriais consiste em enzimas imobilizadas em resinas insolúveis. A imobilização aumenta a atividade catalítica, a estabilidade e também torna possível a aplicação da enzima em meio reacional contínuo assim como, sua reutilização no meio de reação. O interesse em torno do aprimoramento da técnica de imobilização e produção de biocatalisadores enzimáticos tem aumentado nos últimos anos, o que permite indicar o processo de purificação enzimática como o passo mais dispendioso na produção de enzimas. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um processo adequado de purificação e imobilização de enzimas recombinantes em passo único, baseados na interação do his-tag com resinas específicas, que permita a produção de catalisadores enzimáticos aplicáveis à produção industrial com baixo custo. Para tanto, foram utilizadas três tipos de resinas da série Amberlite, as quais foram avaliadas quanto à sua interação com os íons Ni2+ ou Co2+, com proteínas inespecíficas e com a enzima lipase B de Pseudosyma antarctica transformada com cauda de hexahistidina. Paralelamente, análises da eficiência catalítica da lipase foram realizadas através da mensuração da atividade hidrolítica por meio de testes de degradação do pNPP e concentração da proteína pelo método colorimétrico de Bradford. No presente estudo, foi realizada uma prospecção tecnológica com o intuito de avaliar o desenvolvimento da tecnologia no mundo. Esse estudo indicou a necessidade de pesquisas no Brasil. Entre os suportes testados, a resina Amberlite IRN77 carregada com íons Ni2+ e pré-tratada com tampão Tris-HCl (pH 7.0) apresentou dados favoráveis quanto a ligação de íons metálicos e proteína inespecífica, sendo utilizada nas etapas de purificação e imobilização enzimática. A lipase PALB purificada na coluna apresentou uma boa atividade catalítica (522U/g) em meio aquoso, mesmo na presença de compostos desnaturantes. Com isso, um suporte de baixo custo foi empregado para o processo de purificação e imobilização enzimática. Este trabalho é um novo passo para o esclarecimento dos processos envolvidos na técnica de purificação e imobilização de enzimas em passo único, além de contribuir para a pesquisa no país por meio de uma patente que está sendo desenvolvida. / Currently, the production of recombinant enzymes is one of the most promising markets for biotechnology. Catalyzed processes by enzymes are applied in many industrial processes because they have high catalytic efficiency, specificity and selectivity, in addition to low power consumption, which contributes positively to the environment. Most of biocatalysts in industrial processes are applied in immobilized enzyme insoluble resins. The immobilization enhances the catalytic activity, stability and also makes possible the use of continuous enzyme reaction medium as well as reuse in the reaction medium. The interest around the improvement of production technique and immobilization of enzyme biocatalysts has increased in recent years, allowing indicate enzymatic purification process as the most expensive step in the production of enzymes. This study aimed to develop an appropriate process of purification and immobilization of recombinant enzymes in one step, based on the interaction of his-tag with specific resins, allowing the production of enzymatic catalysts applicable to industrial production at low cost. For this purpose, three types of resins Amberlite series, which were evaluated for their interaction with Ni2+ ions, were used or Co2+, with nonspecific proteins and their Pseudosyma antarctica lipase B transformed with hexahistidine tail. In parallel, analyses of the catalytic efficiency of lipase were performed by measuring the hydrolytic activity by testing the degradation of pNPP and protein concentration by the Bradford colorimetric method. In the present study, a technological exploration was performed in order to evaluate the development of technology in the world. This study indicated the need for research in Brazil. Among the tested media, the Amberlite IRN77 charged with Ni2+ ions and pre-treated with Tris-HCl buffer (pH 7.0) presented favorable data for binding of metal ions and nonspecific protein being used in purification and immobilization stage of enzyme. The purified lipase PALB column showed good catalytic activity (522U/g) in an aqueous medium, even in the presence of denaturing compounds. With this, a low-cost support was used for the process of purification and enzyme immobilization. This work is a further step towards the understanding of the processes involved in the art for purification and immobilization of enzymes in a one step, as well as contributing to research in the country through a patent that is being developed.

Submitted by Alessandra Portugal (alessandradf@ioc.fiocruz.br) on 2013-09-20T15:50:30Z No. of bitstreams: 1 Cristiane Maia Alves.pdf: 1063313 bytes, checksum: a48ab6ac753935673b07a64282e7821b (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-20T15:50:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiane Maia Alves.pdf: 1063313 bytes, checksum: a48ab6ac753935673b07a64282e7821b (MD5) Previous issue date: 2012 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / O vírus Influenza é o agente infeccioso que mais afeta o trato respiratório dos seres humanos, resultando em altos índices de morbidade e mortalidade. Este vírus pertence à família Orthomyxovirida, apresenta RNA fita simples, octa-segmentado, de polaridade negativa e possui um envelope lipoproteico no qual estão inseridas as glicoproteínas hemaglutinina e neuraminidase. Já foi demonstrado que a infecção por Influenza gera alterações no metabolismo celular, porém, não foi descrito, até o momento, qual seria o mecanismo de ação relacionado. Em nosso trabalho, decidimos analisar mais a fundo essas alterações metabólicas relacionadas à infecção por Influenza A. Para tal, resolvemos investigar os efeitos da inibição da via glicolítica e do silenciamento da enzima chave de regulação da via, a enzima PFK-1, sobre a replicação viral. Inicialmente, utilizamos células MDCK infectadas com MOI de 5,0 e verificamos o efeito da inibição de umas das etapas finais desta via metabólica sobre a replicação do vírus. Observamos que, em 24 horas pós-infecção, a inibição da glicólise provocou uma redução da replicação do vírus Influenza, porém, em 48 horas pós–infecção, a inibição desta via promoveu um aumento da replicação viral. Verificamos, também, que o silenciamento das isoformas L, M e P da enzima PFK-1, em 24 horas pós-infecção, promoveu uma significativa diminuição do título viral. Diante disto, decidimos investigar quais as etapas do ciclo replicativo estariam sendo afetadas pelo silenciamento desta enzima e observamos que, tanto a adsorção como a penetração de material genético no núcleo celular foram afetadas pelo silenciamento da PFK-1, principalmente pela inibição da isoforma P. Esses resultados sugerem que a enzima PFK-1 tem um importante papel na infecção pelo vírus Influenza podendo, inclusive, ser um possível alvo terapêutico. / The Influenza virus is the major infectious agent that affects the respiratory tract of humans, resulting in high morbidity and mortality. This virus belongs to Orthomyxovirida family and presents single-stranded, octa-segmented, negative polarity RNA and has a lipoprotein envelope in which are inserted the hemagglutinin and neuraminidase glycoproteins. It has been shown that Influenza infection causes changes in cellular metabolism, however, not been described up to now, which would be related mechanism of action. In our work, we decided to further analyze these metabolic changes related to infection with Influenza A. To this end, we decided to investigate the effects of inhibition of glycolytic pathway and the silencing of key regulatory enzyme of this pathway, the enzyme PFK-1, on viral replication. Initially, we used MDCK cells infected with m.o,.i.5.0 to check the effect of inhibition of some final stages of this pathway on virus replication. We observed that, in 24 hours postinfection, the inhibition of glycolysis resulted in a reduction of the replication of Influenza viruses, but at 48 hours post-infection, the inhibition of this pathway leads to an increase in viral replication. We also verified that silencing of L, M and P isoforms of PFK-1, at 24 hours post-infection, caused a significant decrease in viral titer. So, we decided to investigate which steps of the replicative cycle were being affected by the silencing of this enzyme and found that both the adsorption and penetration of genetic material in the cell nucleus were affected by the silencing of PFK-1, mainly by inhibiting P isoform. These results suggest that the enzyme PFK-1 plays an important role in the Influenza virus infection and may it also be a potential therapeutic target.

Submitted by Maria Anália Conceição (marianaliaconceicao@gmail.com) on 2016-06-22T18:39:44Z No. of bitstreams: 1 Publico-NOVO-01.pdf: 844006 bytes, checksum: f2f4ac6701759ee745991aa08cf1134b (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Anália Conceição (marianaliaconceicao@gmail.com) on 2016-06-22T18:41:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Publico-NOVO-01.pdf: 844006 bytes, checksum: f2f4ac6701759ee745991aa08cf1134b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-22T18:41:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Publico-NOVO-01.pdf: 844006 bytes, checksum: f2f4ac6701759ee745991aa08cf1134b (MD5) Previous issue date: 2014 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Introdução: A escoliose idiopática é a deformidade mais frequente na coluna vertebral de crianças e adolescentes, no entanto, sua etiologia permanece desconhecida. Os fatores genéticos e a teoria etiológica do desequilíbrio muscular influenciaram na escolha da avaliação do polimorfismo do gene da enzima conversora de angiotensina I nas pacientes com escoliose idiopática do adolescente. Objetivo: Avaliar a relação entre o polimorfismo genético da enzima conversora de angiotensina I e a presença da escoliose idiopática do adolescente. Métodos: Foram avaliadas 97 pacientes com escoliose idiopática do adolescente e 137 indivíduos saudáveis, do gênero feminino, com idades semelhantes. Após coleta e isolamento do DNA genômico, os participantes foram genotipados para o polimorfismo Inserção/Deleção do gene da enzima conversora de angiotensina I. Para análise estatística dos resultados foi utilizado o teste qui-quadrado e estimado o OddsRatio, adotando-se um nível de significância de 5%. Resultados: As pacientes com escoliose apresentaram a seguinte distribuição Genotípica: DD – 46,4%, ID – 45,4% e II – 8,2%. No grupo controle: DD - 40,1%, ID - 48% ID e II - 16,1%. A diferença encontrada entre os dois grupos, não obteve significância estatística (p = 0,197). A porcentagem total do alelo deleção (D) encontrada nos pacientes com escoliose foi 69,1%, enquanto, no grupocontrole foi de 62% (p = 0,116). Conclusão: Não houve associação estatisticamente significante entre o polimorfismo do gene da enzima conversora de angiotensina I e a presença de escoliose idiopática do adolescente. / Introduction: Idiopathic scoliosis is the most common spinal deformity in children and adolescents, however, its etiology remains unknown. Genetic factors and the etiologic theory of muscle imbalance, influenced the choice of the evaluation of polymorphism of the angiotensin I converting enzyme gene in patients with adolescent idiopathic scoliosis. Objective: Evaluate the relationship between polymorphism of the angiotensin I converting enzyme gene and the presence of adolescent idiopathic scoliosis. Methods: 97 patients with adolescent idiopathic scoliosis and 137 healthy subjects, females, with similar ages were evaluated. After collection and isolation of genomic DNA, participants were genotyped for the insertion/deletion polymorphism of the angiotensin I converting enzyme gene. For statistical analysis the chi-square test was used and the estimated OddsRatio, adopting a level of significance of 5%. Results: Patients with scoliosis showed the following genotype distribution: DD - 46.4%, ID - 45.4% and II - 8.2%. In the control group: DD - 40.1%, ID - 48% and II - 16.1%. The difference between the two groups did not reach statistical significance (p = 0.197). The total percentage of the deletion allele (D),found in patients with scoliosis, was 69.1%, while the control group was 62% (p = 0.116). Conclusion: There was no statistically significant association between the polymorphism of the angiotensin I converting enzyme gene and the presence of adolescent idiopathic scoliosis. / FAPESP: 2012/00636-0

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:50:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-10-28 / O sistema renina-angiotensina (SRA) é uma cascata coordenada de proteínas e hormônios peptídicos que desempenha papel fundamental na regulação da pressão arterial. Na via clássica do SRA, a renina age sobre o angiotensinogênio (AGT) para gerar o decapeptídeo angiotensina I (AI), por sua vez rapidamente convertida em angiotensina II (AII) pela enzima conversora de angiotensina I (ECA). A AII possui múltiplas ações renais diretas, incluindo vasoconstricção arterial, estimulação de reabsorção de sódio e inibição da natriurese de pressão, via receptor AT1. A estreita relação do SRA com diversas doenças é cada vez mais evidente e seu papel no diabetes (DM) proeminente. O DM constitui um grupo de doenças metabólicas caracterizadas pela hiperglicemia resultante de alterações na secreção de insulina, em sua ação ou em ambos. Em nosso estudo, buscamos associar a influência do diabetes sobre os componentes do SRA por meio de diferentes tecidos do camundongo non-obese diabetic, um modelo espontâneo de diabetes tipo 1. Verificamos dessa forma o comportamento de tal sistema frente ao diabetes não induzido. De maneira geral, a avaliação histológica não revelou alterações morfológicas renais em nosso modelo, apesar de ter sido possível identificar ligeira excreção urinária de albumina. A avaliação dos parâmetros hemodinâmicos dos grupos NODH e NODN revelou diminuição da pressão arterial média e da freqüência cardíaca nos animais diabéticos. Entretanto, através de imuno-histoquímica, pudemos observar aumento da expressão tubular proximal da ECA. Além disso, encontramos o SRA ativado no grupo diabético, principalmente no rim, um dos maiores alvos de nosso estudo. A dosagem da atividade enzimática da ECA no grupo diabético se mostrou aumentada nos tecidos renal, pulmonar e adrenal, diminuída no tecido pancreático e sem alterações significativas no coração ou no fígado. Apesar das alterações significantes na atividade renal da ECA, os níveis de AII, Ang1-7 e AI não se apresentaram alterados, enquanto a quantificação da BK no rim revelou aumento significativo desse peptídeo nos animais diabéticos. Por fim, também realizamos culturas primárias de células mesangiais e, da mesma forma que no homogenato de rim, lisados de células do grupo NOD H apresentaram aumento na atividade da ECA e diminuição da atividade da NEP. Ao avaliarmos a hidrólise da AII em Ang1-7 no meio de cultura, concluímos que ela estava diminuída no grupo diabético, indicando possível diminuição na atividade da ECA2. Dessa forma, os resultados encontrados neste trabalho confirmam a hipótese de que o SRA está ativado no diabetes e revelam um novo campo de aplicação para o modelo NOD. / The renin angiotensin system (RAS) is a coordinated cascade of proteins and peptide hormones that play a role in regulating blood pressure and fluid balance and electrolytes in mammals. In the classical pathway of RAS, renin, which is secreted by the juxtaglomerular apparatus of the kidney, in response to a wide variety of stimuli, acts on the precursor angiotensinogen (AGT) to generate the decapeptide angiotensin-I (AI). AI has little, if any, action on blood pressure, but is rapidly converted to angiotensin-II (AII) by angiotensinconverting enzyme I (ECA). AII has multiple direct renal actions, including arterial vasoconstriction, stimulation of sodium reabsorption and inhibition of pressure natriuresis via AT1 receptor. The close relationship between RAS and the endocrine system is increasingly enhanced by the prominent role of AII in diabetes. Diabetes mellitus (DM) is a group of metabolic diseases characterized by hyperglycemia resulting from defects in insulin secretion, in its action, or both. In our study, we associate diabetes to RAS using different tissues of non-obese diabetic mouse, a spontaneous model of type 1 diabetes, thus verifying the behavior of such a system in non-induced diabetes. In general, renal morphological changes were not identified in our model by histology, although it was possible to identify mild urinary albumin excretion. The hemodynamic parameters of the groups and NOD H and NODN revealed significant decreases in blood pressure and heart rate of diabetic animals. However, by immunohistochemistry we observed strong tubular expression of ACE. Furthermore, we found that the RAS is activated in the diabetic group, mainly in the kidney, a major target of our study. The measurement of ACE activity proved to be increased in the diabetic kidney tissue, lung and adrenal, reduced in pancreatic tissue and was not significantly altered in heart or liver. Despite significant changes in renal ACE activity, levels of AII, AI and Ang1-7 and had not changed, while the quantification of BK showed significant increase of this peptide in diabetic animals. Finally, we decided to perform primary cell cultures and ss in the kidney homogenate, cell lysates of the NOD H group showed an increase in ACE activity and, moreover, the same material exhibited reduced activity of NEP. By analyzing the hydrolysis of AII into Ang1-7 from the culture medium, we concluded that it was decreased in the diabetic group, indicating a possible decrease on ACE2 activity. Therefore, in general, the results found on this study support the hypothesis that the RAS is activated in diabetes and reveal a new field of application for the NOD model. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Glucansucrases são enzimas que atuam em reações de síntese de polissacarídeos e oligossacarídeos. Para que esses biocatalisadores sejam aplicados em escala industrial, é desejável ótimas estabilidades térmica e operacional, o que pode ser alcançado com a imobilização de enzimas. Como alternativa aos suportes sólidos amplamente estudados, está a quitosana, polímero que não apresenta toxicidade e possui alta biocompatibilidade e alta afinidade com proteínas. Outra possibilidade promissora na imobilização de enzimas, é a síntese dos agregados enzimáticos entrecruzados (CLEAs), os quais apresentam alta atividade catalítica e alta estabilidade. Contudo, uma peculiaridade das glucansucrases quando produzidas em meio contendo sacarose é a camada de polímero que as envolve, e que bloqueia o acesso aos grupos reativos na superfície da proteína. No caso da expressão heteróloga das glucansucrases em Escherichia coli essa dificuldade pode ser contornada. Além disso, o uso da mutagênese sítio-dirigida pode proporcionar modificações de aminoácidos na superfície da enzima, tais como os resíduos Lys, Cys, His, com o intuito de que melhorias na imobilização sejam alcançadas. Sendo assim, na primeira etapa desse trabalho, uma extensa discussão é apresentada em relação às metodologias de imobilização de dextransucrase encontradas na literatura. A seguir, estudos referentes à imobilização da dextransucrase de Leuconostoc mesenteroides B-512 F em esferas de quitosana ativadas com glutaraldeído foram realizados. Esse imobilizado apresentou alta atividade catalítica (197 U/g) quando utilizada a carga de proteína de 400 mg/g de suporte. Além disso, observou-se que a imobilização covalente e os açúcares maltose e glicose promoveram proteção à enzima em temperaturas de 40 ºC e 50 ºC. Na etapa seguinte, a produção e a caracterização de CLEAs de dextransucrase de L. mesenteroides B-512 F foram investigados. Demonstrou-se que o tratamento com a dextranase foi essencial para a imobilização da glucansucrase e que o isopropanol foi o melhor agente precipitante. Os CLEAs apresentaram pH e temperatura ótimos de 3,0 e 60 ºC, respectivamente, enquanto que a dextransucrase imobilizada nas esferas de quitosana funcionalizada com glutaraldeído apresentaram os valores de 4,5 e 20 ºC. Ambas formas imobilizadas apresentaram boa estabilidade operacional na síntese de oligossacarídeos uma vez que após 10 ciclos, 40 % de atividade residual foi observada. Por fim, estão apresentados estudos sobre a modelagem das estruturas tridimensionais e a mutagênese sítio-dirigida das glucansucrases DSR-S vardel Δ4N and ASR C-APY del. Os modelos preditos demonstraram boa qualidade e a mutagênese sítio-dirigida não promoveu perdas significativas na atividade enzimática dos mutantes. Somente o mutante DSR_S326C mostrouse inativo. Os resultados obtidos sugerem que a imobilização da dextransucrase foi satisfatória e que cada técnica possibilita diferentes características ao imobilizado. Além disso, os imobilizados foram adequados para síntese de dextrana e oligossacarídeos. / Glucansucrases are enzymes that catalyze the synthesis of polysaccharides and oligosaccharides. In order to assure continuous processing and reuse of the biocatalyst in industrial applications, enzyme immobilization techniques are required to promote good thermal and operational stabilities. Among the several solid supports for enzyme immobilization, chitosan shows interesting properties because it is non-toxic, it is biocompatible, and it has high protein affinity. Other possibility is the production of cross-linked enzyme aggregates (CLEAs), which presents high catalytic activity and good stability. However, glucansucrases have a particularity when produced in sucrose medium, since a polymer layer surrounds the protein, blocking the access to reactive groups on the enzyme surface. To overcome this problem, it is possible to make the heterologous production of glucansucrases in Escherichia coli. Likewise, the site-directed mutagenesis may promote changes in the amino acids located on the surface to improve immobilization parameters. Therefore, this work aimed to discuss the several techniques applied for dextransucrase immobilization, and to design new immobilized biocatalysts. In a first step, it is presented a review about the distinct immobilization methodologies for dextransucrase. In a second study, an investigation about dextransucrase from Leuconostoc mesenteroides B-512 F immobilized on glutaraldehyde-activated chitosan particles was carried out. The novel immobilized biocatalyst showed 197 U/g (400 mg/g dried support) of catalytic activity. The covalent immobilization promoted protection against enzyme damages at 40 ºC and 50 ºC, whereas maltose and glucose acted as stabilizers. Furthermore, it was studied the production and characterization of CLEAs dextransucrase from L. mesenteroides B-512 F. It was demonstrated that dextranase treatment was crucial for immobilization. Isopropanol was chosen as the best precipitant agent. CLEAs presented optimal pH and temperature of 3.0 and 60 ºC, respectively, whereas it was found values of 4.5 e 20 ºC for dextransucrase immobilized on glutaraldehyde-activated chitosan particles. Both immobilized biocatalysts showed good operational stability in the oligosaccharides synthesis, exhibiting 40 % of residual activity after 10 cycles. Finally, the study concerning the homology modeling and site-directed mutagenesis of glucansucrases DSR-S vardel Δ4N and ASR C-APY del is presented. The predicted models showed good quality and it has been demonstrated that the site-directed mutagenesis did not promote significant losses in the variant enzyme activities. Only one mutant (DSR_S326C) had shown no dextransucrase activity. The results obtained in this work suggest that the immobilization of dextransucrase was satisfactory, also showing that each technique promotes different characteristics to the immobilized biocatalyst. Besides, these immobilized enzymes were feasible for the synthesis of dextran and oligosaccharides.

Este trabalho testa a hipótese de que a inibição da enzima conversora da angiotensina (ECA), mesmo em doses baixas que não causam alteração de pressão, é capaz de influenciar nos processos de hipertrofia cardíaca, estresse oxidativo e controle autonômico em animais espontaneamente hipertensos (SHR). Os animais foram tratados com um inibidor da enzima conversora da angiotensina (iECA) e foram quantificados a hipertrofia e o estresse oxidativo cardíacos. Também foi avaliado o controle autonômico através da análise espectral de séries temporais de pressão arterial sistólica e freqüência cardíaca. Além disso, foram investigadas as características não-lineares das series de freqüência cardíaca envolvidas na hipertensão arterial sistemica e o efeito do tratamento sobre estes parâmetros através de um teste de irreversibilidade desenvolvido para detectar dinâmicas não-lineares independentemente da escala temporal de ação. Neste contexto, o primeiro estudo (artigo 1) objetivou o desenvolvimento do novo método para análise de irreversibilidade estatística (IE) capaz de detectar inclusive a presença de dinâmicas não-lineares mais lentas das observadas pelos métodos tradicionais. A nova técnica, denominada irreversibilidade bidimensional múltipla (IBM), foi validada e mostrouse útil quando aplicada a séries fisiológicas exibindo um padrão de não-linearidade aumentado em situações de predominância simpática. No segundo momento (artigo 2) o novo método foi aplicado a séries temporais de freqüência cardíaca em situações em que a ativação simpática foi provocada. Após demonstrar a associação entre a irreversibilidade e a modulação simpática em situação fisiológica, usando um protocolo de estimulação simpática gradual, o método também foi aplicado a uma situação patológica, caracterizada pela hipertensão espontânea em ratos. Nesta situação, houve um aumento da IE e o mecanismo não-linear envolvido na referida patologia possui ação mais lenta, sendo possível de ser detectado apenas com o uso de técnicas de alta dimensionalidade, como a irreversibilidade bidimensional múltipla. Além disso, foi verificado o efeito do tratamento com iECA, que reduziu a modulação simpática e restaurou o padrão de irreversibilidade a percentuais semelhantes aos do grupo controle. O terceiro estudo (artigo 3) teve como objetivo avaliar o efeito da inibição da ECA sobre a hipertrofia cardíaca, estresse oxidativo e controle autonômico em doses não anti-hipertensivas. Os resultados demonstraram uma redução da hipertrofia cardíaca, do estresse oxidativo cardíaco, mesmo sem alterar a pressão arterial. Apesar de não alterar a modulação simpática vascular ou atuar na sensibilidade baroreflexa, o tratamento em baixa dose melhorou o balanço autonômico, em favor da modulação vagal. Tais resultados podem indicar uma ação central que busca restabelecer o equilíbrio cardiovascular, precedente à alteração de pressão. Assim sendo, o presente estudo poderá contribuir no desenvolvimento de novas estratégias que, num futuro próximo, permitirão não só avaliar os efeitos do tratamento, mas principalmente, prevenir o estabelecimento de novos quadros hipertensivos e de insuficiência cardíaca. / This work presents the hypothesis that inhibition of the angiotensin converting enzyme (ACE), even in low doses that do not cause decrease of pressure, is able to alter the cardiac hypertrophy, the oxidative stress and the autonomic control in spontaneously hypertensive rats (SHR). To evaluate cardiac oxidative stress and its hypertrophy, animals were treated with an angiotensin converting enzyme inhibitor (ACEi). Also the autonomic control was analyzed by the spectral analysis of systolic arterial pressure and heart rate series. Besides, non-linear characteristics present in hypertension and the ACEi treatment effect were also evaluated by an irreversibility test developed to detect non-linear dynamics independently of their temporal scale. The first study (article 1) aimed at developing a new method for analysis of statistical irreversibility (SI) which was able to detect the presence of non linear dynamic including those that were slower than the ones observed by traditional methods. The new technique, called multiple bi-dimensional irreversibility (MBI), was validated and showed to be useful when applied to physiological series, presenting an increased non linear pattern increased in situations with sympathetic predominance. This new method was also applied to time series of heart rate in situations of sympathetic activation (article 2). After the demonstration of an association between irreversibility and sympathetic modulation in a physiological condition, the method was applied to a pathological situation, in SHR. SHR data showed that there was an increase of SI. Furthermore, the non-linear mechanism wrapped in this pathology has slower action, which can be detected only with the use of multidimensional techniques, as MBI. Besides, the ACEi treatment resulted in a reduction of the sympathetic modulation and restored the irreversibility pattern to those similar to control. Finally, the third study (article 3) evaluates the effect of ACEi on the cardiac hypertrophy, oxidative stress and autonomic control in no anti-hypertensive doses. The results demonstrated a cardiac hypertrophy and cardiac oxidative stress reduction, with no alteration of blood pressure. In spite of producing no alteration in the sympathetic vascular modulation or no action in the baroreflex sensibility, the low dose of ACEi treatment improved the autonomic balance, in favour of vagal modulation. Such results can indicate a central action to re-establishing the cardiovascular balance, preceding to the pressure alterations. Thus, the present study may help to the new strategies development to treat and, mainly, to prevent the establishment of hypertension and of heart failure.

A hemostasia envolve diversos eventos fisiológicos desencadeados após a ruptura da integridade vascular. Durante estes processos, os glicosaminoglicanos, incluindo a heparina e o heparan sulfato, desempenham funções fisiológicas fundamentais. Particularmente a heparina, isolada no início do século XX, permanece até os dias atuais como um dos mais eficientes agentes terapêuticos de ação antitrombótica. As cadeias polissacarídicas destes glicosaminoglicanos são clivadas por liases, denominadas heparinases, através de um mecanismo de eliminação. As heparinases, identificadas inicialmente na bactéria do solo Flavobacterium heparinum (sinonímia: Pedobacter heparinus), diferem em tamanho, carga e grau de especificidade pela sequência dissacarídica do substrato. Possuem importantes aplicações na terapêutica, diagnóstico e também na produção de heparinas de baixo peso molecular (HBPM). Dentre as heparinases já descritas para F. heparinum a enzima do tipo II é a menos específica, sendo capaz de clivar ligações glicosídicas do tipo 1-4 entre a glicosamina e ácido urônico (idurônico ou glicurônico), presentes na heparina e no heparan sulfato. Entretanto, o processo de reconhecimento enzima-substrato neste sistema é ainda pouco conhecido. Particularmente com relação à dependência por metais, esta enzima tem sua atividade inibida pela presença do íon cálcio que, em contrapartida, é importante para a atividade das heparinases dos tipos I e III. A heparinase II é uma glicoproteína e apresenta um sítio de ligação ao íon zinco, o qual exerce uma importante função de manutenção da integridade da estrutura protéica. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo a caracterização estrutural e conformacional da enzima heparinase II e, a partir destas informações, subsidiar o entendimento do reconhecimento e especificidade da interação enzima-substrato, fundamentando um planejamento racional de novos ligantes. Empregando-se a Dinâmica Molecular (MD), quatro sistemas envolvendo a enzima foram estudados, considerando-se a presença ou ausência de íons Ca+² e Zn+² e da estrutura de glicosilação. Os dados obtidos indicam que a presença do íon Zn+² pode estar envolvida no controle da flexibilidade da estrutura protéica em regiões específicas da heparinase II. Em contrapartida, a presença do íon Ca+² promove um acréscimo significativo na flexibilidade em regiões equivalentes àquelas do Zn+², relacionada à influência do íon no sítio catalítico da enzima. Adicionalmente, a presença da O-glicosilação parece ser capaz de promover uma estabilização adicional da estrutura secundária da proteína, sugerindo um papel na estabilidade conformacional da mesma. Globalmente, os resultados indicam que simulações de MD podem ser utilizadas para representar adequadamente a conformação de glicoproteínas como a heparinase II, permitindo a caracterização de diversas propriedades, como a quantificação de suas interações com cofatores metálicos e o papel de seu sítio de glicosilação. Cria-se, portanto, uma sólida base para o estudo das demais heparinases, de suas respectivas especificidades e, por fim, para o planejamento racional de novos candidatos a agentes moduladores dos processos hemostáticos. / The hemostasis comprises important physiologic events following the rupture of vascular integrity. During these processes, heparin and heparan sulfate glycosaminoglycans (HSGAG) presents important physiological functions. In particular heparin, isolated in the beginning of the XX century, remains until today as one of the most efficient antithrombotic therapeutic agents. The polysaccharide chains of these HSGAGs are cleaved by lyases, named heparinases, through an elimination mechanism. The heparinases, first identified in the soil bacterium Flavobacterium heparinum (also named Pedobacter heparinus), differ in size, charge and substrate specificity. They have important applications, such as therapeutic, diagnostic and production of low molecular weight heparins (LMWH). Within the heparinases from F. heparinum, the type II enzyme has the broadest substrate specificity, being capable of cleavage upon the (1-4) glycosidic linkages between glucosamine and uronic acid (either glucuronic or iduronic) residues contained by heparin and heparan sulfate. However, the enzyme-substrate recognition process is poorly structurally described. Mainly in relation of the metals dependence, this enzyme has its activity inhibited by the presence of the calcium ion which, in opposite, is important for heparinanses I and III activities. The heparinase II is a glycoprotein and shows a zinc ion binding site, which plays an important role in the protein structure maintenance. Thus, the current work aims to characterize the structure and conformation of heparinase II enzyme and, based on this information, support the understanding of the recognition and specificity of the enzyme-substrate interaction, and further the rational design of new ligands of the enzyme. Using molecular dynamics (MD) calculations, four systems were studied, considering the presence or absence of Ca+² and Zn+² ions and the glycosylation structure. The obtained data indicates that the presence of a Zn+² ion may be involved in the control of the protein flexibility at some specific regions of the heparinase II. In opposite, the Ca+² presence promotes a significant increase of the flexibility on the same regions, related to the influence of this ion in the enzyme active site. Additionally, the O-glycosylation seems to be capable to promote an additional stabilization of the protein secondary structure, what may indicate its role as an element that contributes to the conformational stability of the protein. Altogether the results show that MD simulations can be used to correctly represent the glycoprotein conformations, such as heparinase II, allowing characterizing its properties, as well as quantifying its interactions with metallic cofators and the role of the glycosylation site. Thus, is generated a solid basis to the study of the other heparinases, their respective specificities, and finally to the design of new candidates to hemostatic process modulating agents.

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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Heme pathway enzyme δ-aminolevulinate dehydratase (δ-ALA-D) is a good marker for oxidative stress and metal intoxication. This sulfhydrylic enzyme is inhibited in several oxidative pathologies like lead, mercury and aluminum intoxication, selenium organic species exposition and diabetes. Oxidative stress is one of cause of diabetes complications. This occurs due non-enzymatic glucose-mediated reaction, which can change structure of proteins and impair enzymes function. In our study, influences of high glucose, fructose and ribose concentrations on δ-ALA-D activity were evaluated in vitro. The possible mechanism, which underlies δ-ALA-D inhibition, was investigated using lysine, DTT, and t-butylamine. Reducing sugars (glucose, fructose and ribose) inhibit δ-ALA-D and inhibition order was fructose>ribose=glucose. Enzyme inhibition did not involve oxidation of its critical sulfhydryl groups because DTT and sodium borohydride did not modify enzyme inhibition. Furthermore, medium TBARS were not modified by exposition to monosaccharide. Authors diverge to mechanism inhibition of δ-ALA-D by glucose. Either glycosilation or oxidative stress are implicated in model of enzyme impairment. We concluded that δ-ALA-D inhibition caused by high concentrations of reducing sugar is mediated by enzyme glycosilation that lead to conformational changes, which can impair enzyme catalytic function. / A metaloenzima δ-aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) participa da rota biossintética dos compostos tetrapirrólicos como o heme. Ela é considerada um bom marcador de estresse oxidativo e de intoxicação por metais. Essa enzima sulfidrílica encontra-se inibida em várias patologias como a intoxicação por chumbo, mercúrio e alumínio, a exposição a alguns compostos orgânicos de selênio e no diabetes. O estresse oxidativo é apontado como um dos causadores das chamadas complicações crônicas ou tardias da síndrome diabética. Segundo a literatura, uma das causas centrais responsáveis pelo desenvolvimento do estresse oxidativo no diabetes é o aumento dos níveis sangüíneos de glicose. Esse monossacarídeo sofre reações não-enzimáticas, as quais provocam produção de radicais livres, modificação da estrutura de proteínas e prejuízos ao funcionamento de algumas enzimas. Neste estudo, a enzima δ-ALA-D de eritrócitos humanos foi exposta a altas concentrações de glicose, frutose e ribose in vitro para avaliar o papel desses açúcares redutores na inibição da enzima. Esses monossacarídeos inibiram a δ-ALA-D e a ordem de inibição foi frutose > ribose = glicose. A inibição não foi modificada pelo uso de compostos com grupamentos aminas tais como lisina e t-butilamina. Além disso, a inibição não foi revertida com uso de zinco e ditiotreitol (DTT) nem tão pouco ocorreu um aumento significativo dos níveis de espécies reativas de oxigênio (TBARS). De acordo com a literatura, de maneira geral existem dois mecanismos para a inibição da enzima δ-ALA-D por concentrações anormais de glicose. O primeiro baseia-se na existência de estresse oxidativo e oxidação dos grupamentos tiólicos da enzima enquanto que o segundo é devido à glicosilação dos resíduos de lisina do sitio ativo da enzima. Nós concluímos então que a inibição da δ-aminolevulinato desidratase não é mediada pela oxidação dos grupamentos tiólicos do sitio ativo da enzima, pois o emprego de zinco e DTT no meio reacional não preveniu a inibição. Além disso, no curto período de pré-incubação e incubação, não houve aumento de espécies reativas de oxigênio. O mecanismo da inibição envolve, provavelmente, glicosilação do sítio ativo da enzima, o que causa uma modificação conformacional deletéria impedindo a sua ação catalítica.

A enzima β-D- frutofuranosídeo frutohidrolase (E.C. 3.2.1.26), também conhecida como invertase, é uma hidrolase capaz de clivar o dissacarídeo sacarose, gerando mistura equimolar de glicose e frutose (‘açúcar invertido’). A aplicação deste, bem como a dos monossacarídeos de modo isolado é bastante comum na indústria alimentícia, por exemplo na manufatura de recheios de doces, além de outras aplicações, como na indústria farmacêutica. O objetivo deste trabalho foi avaliar diferentes suportes e métodos de imobilização de uma invertase de Saccharomyces cerevisiae. Os experimentos feitos com filmes de celulose, macroesferas de quitosana, e o suporte comercial Immobead não apresentaram resultados conclusivos. A imobilização covalente unipontual da invertase em mistura de nano e agregados de nanopartículas de quitosana possibilitou a obtenção dos seguintes resultados: além desse suporte ser de fácil preparação e ativação, oferecendo grande área superficial para a imobilização, o derivado imobilizado apresentou alta recuperação da atividade, sendo utilizado o protocolo que permitiu obter 74,3 % de rendimento e 61,6 % de eficiência de imobilização. A temperatura (55 ºC) e o pH ótimos de atividade (4,5), estabilidade térmica e ao armazenamento não foram modificados pós-imobilização. A afinidade da invertase pelo substrato decaiu cerca de 3 vezes, devido à reduzida acessibilidade da sacarose ao sítio ativo da enzima. Porém, o parâmetro Vmax manteve-se constante, indicando que não houve perda na máxima conversão da sacarose em seus monossacarídeos. Através da imobilização foi possível obter excelente estabilidade operacional: 59 reusos com 100 % da atividade catalítica da enzima (bateladas de 30 min, sob suave agitação, com solução de sacarose 8 %, a 55 ºC). / The enzyme β-D- fructofuranoside fructohydrolase (E.C. 3.2.1.26), also known as invertase, is one hydrolase able to cleave the sucrose disaccharide, generating an equimolar mixture of glucose and fructose (‘invert sugar’). The application of invert sugar, as well the isolated monosaccharides is very common in the food industry, for example in the manufacture of filling of sweets, besides other applications, as in the pharmaceutical industry. The objective of this work was to evaluate different supports and immobilization methods of an invertase from Saccharomyces cerevisiae. The experiments performed with cellulose films, chitosan macrospheres and the commercial support Immobead did not present conclusive results. The unipoint covalent immobilization of invertase in a mixture of chitosan nano and aggregated nanoparticles made possible to obtain the following results: besides the easy preparation and activation of this support, offering high superficial area for enzyme immobilization, the immobilized derivative presented high activity recovery, which allowed getting 74.3 % of immobilization yield and 61.6 % of immobilization efficiency. The optimal temperature (55 ºC) and pH (4.5) for activity, thermal and storage stabilities were not modified after immobilization. The enzyme affinity for its substrate decreased about 3 folds, mainly due to the reduced accessibility of sucrose to the catalytic site of the enzyme. However the parameter Vmax remained constant, indicating that there was not loss in the maximal conversion of sucrose in its monosaccharides. Through the immobilization was possible to obtain excellent operational stability: 59 reuses with 100 % of the catalytic enzyme activity (batches of 30 min, under genlte stirring, with sucrose solution 8 %, 55 ºC).