The chondroitin sulphate proteoglycan (CSPG) versican forms complexes with hyaluronan (HA), which are essential in a range of functions including cellular proliferation and migration. Four isoforms of versican result from alternative splicing. Furthermore, biological roles have been identified for the proteolytic cleavage product of versican which contains the N-terminal G1 hyaluronan binding domain. All of these versican forms have different tightly regulated tissue expression profiles. Consequently, impaired regulation is associated with a number of disease pathologies. For example the largest variants (V0/V1) have been shown to be negative indicators of disease outcome in a number of malignant cancers and are a marker of disease progression in atherosclerosis. Interestingly, the smaller versican isoform V3 which lacks CS chains has been demonstrated to have the potential to reverse disease associated phenotypes. The motivation for carrying out the work in this thesis was to try and gain a better understanding of how versican functions on a molecular scale. In this regard, the first aim was to investigate the structure of the hyaluronan binding region of versican using a construct called VG1. The structure of VG1 was analysed in the presence and absence of hyaluronan oligomers. This revealed an insight into the multi-modular structure of the versican hyaluronan binding region and demonstrated that on binding to HA, VG1 under goes a conformational change. Furthermore, the interaction between VG1 and longer lengths of hyaluronan (pHA) was investigated. This demonstrated that when VG1 binds to pHA it is does so with positive cooperativity, packing very close to neighbouring VG1 molecules along a chain of HA. One consequence of this interaction was to reorganise pHA into a helical conformation, an organisation that was confirmed by a number of solution phase techniques. The effect of this reorganisation of pHA by VG1 on HA/CD44 interactions was also assessed. Previously the interaction between CD44 (a cell surface hyaluronan receptor) and long chains of HA (>30 kDa) was shown to be irreversible; however we demonstrate that VG1 can reverse this. Furthermore, a TSG-6 enhanced CD44/interaction was also completely reversed by the addition of VG1. This provides an indication that a functional hierarchy of hyaluronan binding proteins may exist which could have important implications in understanding the function of hyaluronan complexes. Currently, we do not know whether intact versican molecules could interact with HA in the same way as VG1. However, preliminary data suggests that the CS-containing variants (i.e. V0, V1 and V2) would not, whereas V3 and versican fragments could. This work provides an exciting mechanistic insight into the function of versican variants and their breakdown products.

Les modifications post-traductionnelles non enzymatiques des protéines, comme la glycation, l'oxydation ou la carbamylation, participent au vieillissement des tissus. Certaines maladies chroniques constituent des contextes pathologiques favorisant ces modifications chimiques. La carbamylation est une réaction encore peu étudiée à ce jour, qui correspond à la fixation de l'acide isocyanique, principalement dérivé de l'urée, sur les groupements aminés des protéines. Cette réaction mène à la formation de produits de carbamylation (CDP), parmi lesquels l'homocitrulline. Des études in vitro ont montré que la carbamylation participait à l'altération des propriétés structurales et fonctionnelles des protéines tissulaires et plasmatiques. Néanmoins, le devenir tissulaire des CDP reste encore non élucidé. Notre travail a consisté à évaluer la carbamylation des protéines tissulaires dans un contexte in vivo au cours de l'insuffisance rénale chronique (IRC) et du vieillissement. Ces études ont montré que la carbamylation était une réaction physiologique observée au cours du vieillissement et amplifiée au cours de l'IRC, menant à l'accumulation des CDP dans les tissus. Cette modification a particulièrement lieu au niveau du collagène de type I mais aussi au niveau de l'élastine, deux protéines matricielles à longue demi-vie. Ces résultats peuvent être mis en lien avec les troubles infectieux et inflammatoires observés au cours du vieillissement et de l'IRC. Par ailleurs, l'organisme semble capable de limiter ce processus de carbamylation, ce qui permet d'envisager des investigations supplémentaires dans l'optique de développer des stratégies préventives ou thérapeutiques. / Non-enzymatic post-translational modifications of proteins, such as glycation, oxidation, and carbamylation, are associated with tissue aging. Chronic diseases are pathological contexts known for amplifying these chemical modifications. A still poorly investigated reaction is carbamylation, or the binding of isocyanic acid, a byproduct principally derived from urea, to protein amino groups. This process leads to the formation of carbamylation-derived products (CDPs) such as homocitrulline. In vitro experiments have shown that carbamylation contributes to the alteration of structural and functional properties of various tissue and plasma proteins. The metabolic fate of carbamylated proteins in vivo, however, is still unclear.Herein, we have evaluated tissue carbamylation rate during chronic renal failure (CRF) and aging in vivo. Our results show that carbamylation occurs physiologically during aging and is amplified during CRF, leading to an accumulation of CDPs in tissues. This reaction affects more intensely type I collagen but also affects elastin, both extracellular compounds with long half-lives. These results could be linked with infectious and inflammatory disorders observed in aging and CRF. Moreover, the organism seems to be able to limit the carbamylation process, suggesting that further studies could develop preventive or therapeutic strategies.

Orientador: Laurecir Gomes, Maria Cristina Cintra Gomes Marcondes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-07T20:59:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_AlexandreWesleyCarvalho_M.pdf: 9272160 bytes, checksum: d577f5e5dbcbe2f820746ed64790cbfa (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: o tendão apresenta-se como um dos integrantes essenciais do complexo de movimentação angular nas articulações e tem sido estudado em sua estrutura e composição bioquímica quando sob tensão, compressão, após exercício e durante o envelhecimento. Em condições de estresse, a constituição bioquímica da matriz extracelular do tendão é alterada no tipo e/ou na quantidade do colágeno, proteoglicanos e glicosaminoglicanos. A desnutrição severa afeta de forma significativa à síntese protéica e a capacidade de resposta corporal à atividade física. A utilização de dieta rica em leucina tem demonstrado influência no implemento da síntese protéica e na recuperação corpórea após desnutrição severa. O presente estudo se propôs a submeter ratos às condições: (1) desnutrição protéica severa; (2) recuperação nutricional com dieta normal (C); (3) recuperação nutricional com dieta rica em leucina (L); e (4) exercício físico na água, e analisar os conteúdo de colágeno e as propriedades biomecânicas do tendão flexor profundo dos dedos de ratos. Após período de desnutrição, grupos recuperados com leucina apresentaram concentrações elevadas de hidroxiprolina em relação aos demais grupos. Quanto à carga, grupos exercitados obtiveram valores idênticos ao controle. O grupo desnutrido apresentou menor valor entre os demais. Na tensão, o controle, o desnutrido e o recuperado com leucina não diferiram entre si, diferindo apenas do controle exercitado.O grupo renutrido com dieta C e exercitado sofreu a menor tensão. Os maiores valores de deformação foram observados no controle, recuperado com dieta L e recuperados com dieta C (exercitado e sedentário). Os grupos desnutrido, recuperado com leucina e exercitado e o controle exercitado, que obtiveram os menores valores, diferiram dos grupos recuperado com leucina e renutrido com dieta C e exercitado, estes semelhantes ao controle. Os resultados sugerem que, após desnutrição protéica, a dieta L promove implementação na síntese de colágeno do tendão, no entanto, para níveis nonnais de colágeno, a aplicação da dieta C é suficiente. O exercício físico na água favorece a síntese de colágeno, principalmente quando associado à dieta L, mas as propriedades biomecânicas são afetadas por microtraumas cumulativos resultantes do protocolo empregado. Uma menor intensidade no programa de exercícios pode favorecer a resposta à tração / Abstract: Tendon is an essential component ofthe angular motion complex and it has been studied on its structure and biochemical composition under tension, compression, after exercise and during ageing. Under stress, the biochemical constitution of the extracellular matrix is altered in kind and the amount of collagen, proteoglycans and glycosaminoglycans. In this way, severe protein-caloric malnourishe alters the protein synthesis and the body response to exercise. Leucine-rich diet increases the proteins synthesis and improves the body recovery and response to severe under nutrition. Leucine-rich diet groups showed greater hydroxyproline amount. Analyzing the load (biomechanical properties), control exercised group (CT), undemourished (D), recovered and exercised (DRT), recovered with leucine- rich diet and exercised (DRLT) groups achieved identical statistic values to control group (C). The D group showed the minor leveI among the others, statistically decreased when compared to C, recovered group (DRC) e recovered with leucine-rich diet (DRL). On the stress results, C, D and DRL had the same contents, differing only to CT. DRT group suffered the minor stress. DRC, DRLT and CT were different to C group. The highest strain levels were observed on C, DRL, DRT and DRC groups. D, DRLT and CT groups, achieving the lowest values, differed statistically from DRL and DRT groups, and these identical to C group. The resuIts suggest that after the under nutrition period, the leucine-rich diet improves the tendon collagen synthesis, but the control diet is sufficient to improves collagen normal levels. The exercise protocol raises the collagen synthesis response when associated to leucine-rich diet, but biomechanical properties are affected by tendon overuse. These mechanical properties levels could improve when associated to lower exercises program / Mestrado / Biologia Celular / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Marcos Akira D'Ávila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:08:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DavilaSanchez_JoseLuis_M.pdf: 7833063 bytes, checksum: 1e3a93b9b918ec86f9810207586b8fad (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A engenharia tecidual é uma linha de pesquisa que emerge como a sinergia entre diferentes ramos da ciência. É orientada à obtenção de estruturas com características semelhantes à matriz extracelular (ECM) de diferentes órgãos e tecidos, com o objetivo de reparar, regenerar ou restaurar tecido danificado. Surge como uma solução viável para diferentes problemas de saúde, que com tratamentos convencionais têm limitações, principalmente devido à pequena quantidade de doadores. As estruturas que imitam as características da ECM são chamadas de scaffolds. A manufatura aditiva permite fabricar scaffolds com geometria controlada e 100% de interconectividade, mediante a aplicação progressiva de camadas de material. Neste trabalho foram fabricados scaffolds de policaprolactona (PCL) e scaffolds de compósitos de matriz PCL reforçados com ? fosfato tricálcico (?-TCP) para aplicações em tecido ósseo. Foram utilizadas composições de 10, 20 e 30% em peso de reforço. Primeiramente foram definidos os parâmetros de processamento, além disso, foi realizada a caracterização reológica do PCL mediante reometria capilar. Seguidamente foram fabricados scaffolds utilizando o processo de impressão 3D por rosca de extrusão, desenvolvido no Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI). Para a fabricação dos scaffolds foi desenvolvido um software que permite gerar trajetórias de impressão contínuas em curtos tempos. Posteriormente, foram caracterizadas as propriedades térmicas mediante a análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC), a morfologia dos scaffolds utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microtomografia computadorizada (Micro-CT), a presença do reforço mediante difração de raios-X (XRD) e a estrutura química mediante espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). A caracterização mecânica foi realizada mediante o ensaio de compressão e a caracterização das propriedades hidrofílicas mediante a medição do ângulo de contato. Finalmente foi feito o ensaio de citotoxicidade in vitro. Os scaffolds fabricados apresentaram boas características morfológicas e propriedades dentro da faixa de aplicações em tecido ósseo. O ensaio de citotoxicidade in vitro mostrou que os scaffolds fabricados têm potencial para serem utilizados em aplicações em tecido ósseo / Abstract: Tissue engineering emerges as the synergy between different scientific fields. Its main objective is to repair, regenerate or restore damaged tissues or organs through the fabrication of structures with similar characteristics to the extracellular matrix (ECM). It is a viable solution to health problems, because conventional treatments have limitations, mainly due to the small number of donors. Structures that mimic the ECM characteristics are known as scaffolds. Additive manufacturing enables the fabrication of scaffolds with controlled geometry and 100% of interconnectivity through the progressive application of material layers. In this work, polycaprolactone (PCL) and PCL composites reinforced with ? tricalcium phosphate (?-TCP) were manufactured for bone tissue applications. Compositions of 10, 20 and 30% by weight of ?-TCP were used. Initially, processing parameters were determined. Furthermore, rheological properties of PCL were obtained by capillary rheometry. Then scaffolds were fabricated by 3D mini-screw extrusion printing, which was developed at the Renato Archer Information Technology Center (CTI). To fabricate scaffolds in short times and with continuous path, generator software was developed. Subsequently, thermal properties were obtained by thermal gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), scaffolds morphology using computed microtomography (Micro-CT) and scanning electron microscopy (SEM), the reinforcement presence by X-ray diffraction (XRD) and chemical structure by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Mechanical characterization was performed by compression test and hydrophilic properties were studied by measuring the contact angle of water drops. Finally, cytotoxicity in vitro assay was performed. The fabricated scaffolds have good characteristics and suitable properties. Cytotoxicity in vitro assay shows that the scaffolds have potential for bone tissue applications / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Perdas gestacionais, malformações, restrição de crescimento intrauterino (IUGR) são associadas a gestações diabéticas. Para ampliar o conhecimento nesse tema, nosso grupo desenvolveu um modelo de gestação complicada por diabetes tipo 1 em camundongos que, nessa tese, foi utilizado para analisar o ciclo estral, desenvolvimento fetal e organização placentária. O diabetes foi induzido por aloxana e estudado em dois períodos 30-50D (curto prazo) e 90-110D (longo prazo). Placentas e fetos foram coletados, pesados, e submetidos a técnicas moleculares, bioquímicas e morfológicas. Detectaram-se alterações no perfil temporal do ciclo estral. O grupo 30-50D apresentou altas taxas de perdas embrionárias e IUGR, e o 90-110D malformações, mortes fetais, IUGR e aumento no peso placentário. As placentas diabéticas apresentaram aumento e desorganização da zona juncional, redução do labirinto e vasodilatação. A expressão dos colágenos I e III aumentou e a do V diminuiu em 30-50D, porém, a deposição destes aumentou concomitante com a redução da atividade da MMP9. A deposição dos colágenos III e V e a atividade da MMP2 aumentaram em 90-110D. Nossos resultados reiteram a importância do fator temporal nas complicações do diabetes sobre a gestação. / Gestational loss, malformations and intrauterine growth restriction (IUGR) are often associated with pregnancies. To increase the knowledge about this topic, our group has developed a model of pregnancy complicated by type 1 diabetes in mice. In this study, was analyzed the estrous cycle and the fetal and placental development. For this, diabetes was induced by alloxan and studied in two time-periods 30-50D (short term) and 90-110D (long term). Placentas and fetuses were collected, weighed and analyzed by biochemical, morphological and molecular procedures. We detected changes in the temporal profile of the estrous cycle. The 30-50D group showed high rates of embryonic loss and IUGR whereas malformations, fetal death, IUGR and increased placental weight was detected in 90-110D. Increase and disorganization of junctional zone, reducing labirinth and vasodilation characterize diabetic placentas. The expression of collagen I and III was increased whereas collagen V decreased in the 30-50D. The deposition of this collagen, however increased concomitant with the reduction of MMP9 activity. In 90-110D deposition of collagen III and V and the MMP2 activity was increased. Together, our results reinforce the relevance of the time factor in the complications of diabetes on pregnancy.

Durante a gestação, em varias espécies de mamíferos, os fibroblastos endometriais são alvos de profundas modificações morfofuncionais que levam a aquisição de um fenótipo epitelial e à expressão de novas moléculas, formando uma nova estrutura no útero denominada decídua. Em camundongos, a reação decidual pode ser estimulada artificialmente (na ausência de embrião), resultando na formação do deciduoma, um modelo de grande relevância para a identificação de fatores oriundos ou não do embrião necessários para a promoção da decidualização. A decidualização também promove uma profunda remodelação da matriz extracelular (MEC) do endométrio, e ambos os processo são fundamentais para o sucesso da gestação. Existem evidencias, muitas das quais são oriundas dos estudos do Laboratório de Biologia da Reprodução e Matriz extracelular (LBR-MEC), mostrando que a remodelação da MEC do útero não grávido é modulada pelos hormônios ovarianos estrógeno (E2) e progesterona (P4). Faltam, entretanto, na literatura, estudos consistentes sobre a regulação da MEC endometrial na ausência de sinais parácrinos provenientes do embrião. Além disso, não se conhece detalhes sobre a ação dos hormônios ovarianos sobre a produção de componentes da MEC por células deciduais. Nesse contexto, o presente estudo teve dois objetivos centrais: (i) caracterizar por imuno-histoquímica a composição e organização da MEC durante o desenvolvimento do deciduoma, (ii) estudar por qPCR, Western blot, e imunolocalização o efeito dos hormônios E2 e Medroxiprogesterona (MPA) na dinâmica da expressão de RNAm, síntese e secreção de moléculas da MEC em culturas primárias de células obtidas de deciduoma. Observamos que, a distribuição do colágeno tipo I, III, IV, V e dos proteoglicanos decorim, biglicam e versicam no deciduoma, foi semelhante ao já observado na decídua. As análises in vitro, mostram que o hormônio E2 aumenta a expressão gênica, a síntese e a deposição de decorim enquanto o MPA tem como alvo o biglicam. Ambos hormônios modulam a expressão de desmina, um marcador de decidualização. O presente estudo também mostra que o padrão de remodelação das moléculas alvo do presente estudo, é similar ao observado durante a decidualização da gestação normal, Conclui-se, portanto, que a remodelação da MEC é um evento intrínseco do processo de decidualização quer na gestação quer na pseudogestação. Ou seja, não foram identificadas diferenças que indicassem a existência de controle pelo embrião. Mostramos ainda que, in vitro, os hormônios E2 e MPA regulam de modo específico a expressão gênica e a secreção do proteoglicanos decorim e biglicam. / During pregnancy in several species of mammals, including humans and mice, endometrial fibroblasts undergo extensive morphofunctional changes acquiring an epithelial phenotype. Those new cells form a new structure in the uterus called decidua. In mice, the decidual reaction can be artificially induced in pseudopregnant females resulting in the formation of a structure morphologically similar to the decidua called deciduoma, a relevant model to study the putative role of the embryo upon decidualization. Endometrial decidualization is an essential event for the success of pregnancy. A notable remodeling of the extracellular matrix (ECM) organization and molecular composition occurs during this process. There are evidences, many of them coming from studies of the Laboratory of Reproductive and Extracellular Matrix Biology (LBR-MEC), that estrogen (E2) and progesterone (P4) modulate the remodeling of the uterine ECM. Nevertheless, there is no consistent information about the role, if it exists, of the embryo on the regulation of the endometrial ECM. Furthermore, it was not yet clarified how the ovarian hormones act on the production of ECM components by decidual cells. Thus, the objective of present study was to identify the composition and organization of the ECM during the development of the mouse deciduoma; and to study by qPCR, Western blot and immunolocalization methods, the effect of hormones E2 and medroxiprogesterone (MPA) on synthesis and secretion of ECM molecules by primary cultures of mouse decidual cells obtained from deciduoma. We found that the distribution of collagen types I, III, IV, V and proteoglycans decorin, biglycan and versican in deciduoma, was similar to that previously observed in the decidua. The in vitro assays showed E2 increases the gene expression for the core protein of Decorin, while MPA increases the expression of the core protein of Biglycan. In addition, was observed that both hormones increase the expression of desmin a marker of decidualization. These results showed that in the endometrium of both pregnant and pseudopregnant animals ECM molecules such as collagens and proteoglycans are similarly modulated by ovarian hormones. At from the present study we may conclude that ECM remodeling is an intrinsic event that happens during decidualization modulated by E2 and MPA and this modualation independ of the presence of the embryo in the uterus. In adition we showed that in decidual cells in vitro the gene expression and the secretion of proteoglycans decorin and biglycan are differentially regulated by hormones E2 and MPA.

O glioblastoma multiforme (GBM) é uma neoplasia do sistema nervoso central (SNC), caracterizada por uma elevada capacidade proliferativa e migratória. O desenvolvimento do tumor provoca uma remodelação da matriz extracelular (MEC) que facilita a migração tumoral. Eicosanóides são moléculas lipídicas importantes na carcinogênese e a sua síntese está correlacionada com o grau de desenvolvimento do tumor. As prostaglandinas são eicosanóides envolvidas na estimulação da angiogênese, na adesão celular e proliferação celular. Este estudo tem por objetivo avaliar in vitro o efeito da PGE2 na expressão moléculas da MEC e das moléculas de adesão envolvidas na migração, em células U87MG e U251MG. As células U251MG e U87MG foram tratadas com PGE2 (10µM) e Ibuprofeno (25µM), por um período 48hs. As proteínas da MEC foram analisadas por RT-qPCR após o tratamento. Foram realizadas reações de imunohistoquímica para as moléculas da MEC. As alterações foram encontradas na expressão de laminina, fibronectina, colágeno tipo IV e as integrinas αv , α3 e α5 para células U87MG . Observamos imunomarcação nas linhas celulares para colágeno tipo IV, laminina e fibronectina. Concluímos que o tratamento com IBU e PGE2, afeta a expressão gênica de moléculas de MEC. / Glioblastoma Multiforme (GBM) is a neoplasm of the central nervous system (CNS), characterized by a high proliferative and migratory capacity. Tumor development leads to extracellular matrix (ECM) remodeling and facilitating the migration of these cells. Eicosanoids are important lipid molecules in carcinogenesis, and their synthesis often correlates with the degree of tumor development. Prostaglandins are eicosanoids involved in the stimulation of angiogenesis, cell adhesion and cell proliferation. This study is aimed to evaluate the expression of several ECM molecules involved in migration after altering the concentration of prostaglandins, using human glioma cell lines as an in vitro model. The cell lines U87MG and U251MG were treated with PGE2 (10µM) and Ibuprofen (25µM), for a predetermined period of 48hs. Proteins involved in extracellular matrix were analyzed by RT-qPCR after treatment in vitro. Immunohistochemical reactions were also performed for the ECM molecules. Changes were found in the expression of laminin, fibronectin, type IV collagen and αv, α3 and α5 integrins in cells U87MG. We observed immunostaining in cell lines to type IV collagen, laminin and fibronectin. In conclusion, Ibuprofen and PGE2, affects gene expression of ECM molecules.

O estudo de macrointeraçães na matriz extracelular (ECM) foi abordado em três modelos; a interação colágeno/colagenase, a interação colágeno/fibronectina e finalmente, a evolução da família enzimática das metaloproteinases de matriz (MMP). As MMP se caracterizam por sua notável especificidade contra componentes da ECM. As colagenases intersticiais, os membros mais estudados, clivam os colágenos intersticiais em um único ponto da molécula produzindo dois fragmentos característicos. Usando a hipótese da hidropaticidade complementar, a qual estipula que peptídeos codificados por sequências nucleotídicas complementares podem interagir entre si, foi possível caracterizar a sequência SQNPVQP em colagenase de fibroblasto ou SSNPIQP em colagenase de neutrófilo como importantes na interação das respectivas enzimas com o colágeno nativo. O fato da fibronectina, outro componente da ECM, ligar-se no mesmo domínio do colágeno clivado pelas colagenases possibilitou a utilização da mesma abordagem acima (hidropaticidade complementar) no estudo da interação colágeno/fibronectina. Sendo assim, foi possível caracterizar a sequência TNEGVMY da fibronectina como importante na interação com o colágeno. Adjacente a este sítio na fibronectina, existe uma sequência (AAHEEIC) que é homóloga ao sítio de ligação ao zinco presente nas MMP. Isto originou a possibilidade de que zinco pudesse modular a interação colágeno/fibronectina. De fato, zinco aumentou especificamente a ligação entre colágeno e fibronectina. Finalmente, abordou-se alguns aspectos filogenéticos da família das MMP. Foi caracterizada uma relação filogenética entre o núcleo enzimático das MMP e o domínio correspondente tanto na protease de Serratia como na protease B de Erwinia chrysanthemi, membros da mesma família de metaloproteinases bacterianas. Sendo assim, a atividade catalítica das MMP pode ter sido herdada das metaloproteinases bacterianas, enquanto a especificidade ao substrato talvez se constitua em uma aquisição das MMP eucarióticas. / The study of extracellular matrix (ECM) macrointeractions was approached in three models: the collagen/collagenase interaction, the collagen/fibronectin interaction and the molecular evolution of the matrix metalloproteinase (MMP) family of enzymes. MMP is characterized by its remarkable specificity against ECM components. Interstitial collagenases, the best studied members, attack interstitial collagens at a unique site producing two fragments. Using the complementary hydropathy hypothesis that states that peptides encoded by complementary nucleotide sequence can interact one to another, it was possible to characterize the sequence SQNPVQP (in fibroblast collagenase) or SSNPIQP (in neutrophil collagenase) as important in the interaction of the respective enzymes with collagen. The fact that fibronectin, another ECM component, binds at the same domain on collagen that is cleaved by collagenases arose the possibility of using the same approach (complementary hydropathy) in the study of collagen/fibronectin interaction. It was possible to characterize the fibronectin sequence TNEGVMY as important in the interaction with collagen. Adjacent to this site, there is a sequence (AAHEEIC) that shows an homology to the zinc-binding site present in several MMP. Therefore, zinc could be a modulator the collagen/fibronectin interaction. Finnaly, some phylogenetic aspects of the MMP family were studied. It was characterized a phylogenetic relationship between the catalytic core of MMP and the corresponding domain in Serratia protease and protease B from E. chrysanthemi, members of the same family of bacterial metalloproteinases. The catalytic activity of MMP can have evolved from the bacterial metaloproteinases whereas the substrate specificity is an acquisition of eukaryotic MMP

A leptospirose é uma zoonose de distribuição mundial causada por espiroquetas patogênicas do gênero Leptospira. Resultados experimentais demonstraram que a patogênese pode estar relacionada com a capacidade destas bactérias em aderir a proteínas da matriz extracelular, escapar da resposta imune do hospedeiro e de produzir toxinas. Este trabalho teve como objetivo identificar proteínas secretadas por Leptospira interrogans sorovar Pomona estirpe Fromm kennewicki (patogênica) e Leptospira biflexa sorovar Patoc estirpe Patoc I (saprófita), através de análise proteômica. As leptospiras foram cultivadas em meio EMJH suplementado com soro de coelho ou albumina bovina. Os sobrenadantes foram filtrados, dialisados e liofilizados para aplicação das tecnologias de análise proteômica utilizando gel bidimensional e análise em solução. A análise dos peptídeos obtidos, nos dois procedimentos, foi realizada utilizando-se LC/MS/MS. Foi possível a identificação de 159 proteínas diferentes nas amostras de L.interrogans, entre as quais 64 foram positivas em pelo menos uma das ferramentas usadas para a predição. Em L. biflexa, 104 proteínas diferentes foram identificadas, entre elas 43 proteínas foram positivas pela análise in silico. Entre as proteínas identificadas, estão aquelas que possuem peptídeo sinal sec ou tat dependentes. Em outras, a predição da localização celular é desconhecida ou podem ter múltiplos sítios de localização, e ainda, proteínas que não possuem peptídeo sinal e que podem ser secretadas por mecanismos não convencionais. Muitos destas são proteínas hipotéticas sem domínios conservados detectados. No que diz respeito à atividade proteolítica, foi identificada a presença de metaloproteases no secretoma de L.interrogans. Não houve detecção da presença significativa de proteases bacterianas em amostras de L. biflexa. A identificação e a caracterização funcional de proteínas secretadas poderão contribuir para a elucidação dos mecanismos patogênicos e no desenvolvimento de novas estratégias para o tratamento e prevenção de leptospirose. / Leptospirosis is a zoonosis of worldwide distribution caused by pathogenic spirochetes of the genus Leptospira. The mechanisms by which leptospires invade the host and cause the disease are not yet fully understood. Experimental results have shown that the pathogenesis may be related to the ability of these bacteria to bind to extracellular matrix proteins, to escape hosts immune responses and to produce toxins. This work aimed to identify secreted proteins by Leptospira interrogans serovar Pomona strain Fromm kennewicki (pathogenic) and Leptospira biflexa serovar strain Patoc Patoc I (saprophyte) through proteomic analysis. The leptospires were grown in EMJH supplemented with rabbit serum or BSA. Supernatants were filtered, dialyzed and lyophilized to proteomic technology, two-dimensional gel and non-gel. The analysis of the obtained peptides in two procedures was performed using LC/MS/LC. It was possible to identify 159 different proteins in the samples of L.interrogans; among them, 64 were positive proteins in at least one of the tools used for prediction. In L. biflexa, 104 different proteins were identified; among them, 43 positive proteins were positive by in silico analysis. Among the identified proteins are those that possess sec or tat dependent signal peptide. In others, the prediction of the cellular location is unknown or may have multiple sites of localization, and even proteins which have no signal peptide can be secreted by unconventional mechanisms. Many of these are hypothetical proteins with no detected putative conserved domains. The presence of metalloproteases has been identified in the L.interrogans´ secretome, using proteolytic assay. There was no significant detection of the presence of bacterial proteases in samples of L. biflexa. The identification and functional characterization of secreted proteins may contribute to the elucidation of pathogenic mechanisms and in the developing of new strategies for the treatment and prevention of leptospirosis.

A proteólise de componentes do plasma e da matriz extracelular é um fator importante no quadro hemorrágico desencadeado pela ação de venenos de serpentes. Neste estudo, avaliamos o papel dos domínios estruturais de metaloproteinases na interação com seus alvos. Ensaios de hidrólise in vitro mostraram que as metaloproteinases HF3 e bothropasina (classe P-III), e BJ-PI (classe P-I) do veneno da Bothrops jararaca, degradaram proteínas plasmáticas (fibrinogênio, fibronectina e vitronectina), além de colágeno VI e Matrigel, mostrando diferentes perfis de hidrólise. Experimentos de N-deglicosilação das proteinases mostraram que suas porções glicosídicas são importantes para a manutenção da integridade de suas estruturas e da atividade proteolítica. E ensaios para avaliar a interação das proteinases e da proteína DC (domínios tipo disintegrina/rico em cisteínas) com alguns substratos protéicos mostraram que além de seus domínios estruturais (catalítico/tipo disintegrina/rico em cisteínas) suas cadeias de carboidratos também são importantes no reconhecimento dos mesmos. / Proteolysis of plasma and extracellular matrix proteins is a key factor in the local hemorrhage induced by snake venom metalloproteinases (SVMPs). In this work we evaluated the role of the structural domains of SVMPs in the interaction with their targets. In vitro hydrolysis assays showed that the SVMPs HF3 and bothropasin (P-III class) and BJ-PI (P-I class) from Bothrops jararaca venom degraded plasma proteins (fibrinogen, fibronectin and vitronectin), collagen VI and Matrigel resulting in different hydrolysis profiles. N-deglycosylation of these proteinases showed that their carbohydrate moieties are important for keeping their structural integrity and proteolytic activity. The assays to analyze the interaction of the proteinases and of the DC protein (composed of the disintegrin-like and cysteine-rich domains) with some proteins confirmed that not only the structural domains (catalytic, disintegrin-like and cysteine-rich) but also the sugar moieties are important in the recognition of plasma and extracellular matrix proteins.