O patógeno Trichophyton rubrum é um fungo queratinofílico e o principal agente de micoses cutâneas humanas. O processo de degradação de substratos queratinizados por dermatófitos está relacionado com a alcalinização do ambiente, o que modula a expressão e a secreção de enzimas responsáveis pela captação e utilização dos nutrientes presentes no microambiente hospedeiro. Essa modulação do pH parece determinante para o sucesso do processo infeccioso, quando o fungo se depara com o pH ácido da pele humana. A hipótese deste trabalho foi verificar se há influência do pH e da fonte nutricional na modulação da expressão de genes de T. rubrum que codificam proteínas envolvidas nos processos de autofagia (atg8 e atg15), adesão celular (sowgp) e de alguns fatores de transcrição (pacC, bZIP/cys-3 e nuc-1), e se estes processos estão relacionados à patogenicidade deste dermatófito. De modo a avaliar a modulação da expressão destes genes na patogenicidade e sobrevivência fúngica, T. rubrum foi cultivado em meios de cultura tamponados (pH 5,0 e pH 8,0) e não tamponados, contendo glicose, glicina, glicose com glicina, ou queratina como fonte nutricional. Os genes envolvidos no processo de autofagia também foram avaliados na presença do inibidor de autofagia 3-metiladenina (3-MA). Além disso, o perfil transcricional destes genes de T. rubrum foi avaliado durante a interação ex vivo com unha e pele humana. As análises demonstraram a influência concomitante da fonte nutricional e do pH ambiente na modulação da expressão dos transcritos gênicos estudados nas diferentes linhagens de T. rubrum utilizadas neste trabalho (CBS, H6 e pacC-1). Nossos resultados revelaram que o crescimento destas linhagens é maior na fonte nutricional queratina, quando comparado com as outras fontes nutricionais (glicose e glicina), havendo uma diferença na taxa de crescimento entre as linhagens neste substrato preferencial. Os genes bZIP/cys-3 e nuc-1 apresentaram perfil de expressão semelhante, mais elevada durante cultivos longos, respondendo a condições de estresse nutricional e pH alcalino, sugerindo a participação dos mesmos nos processos de crescimento e sobrevivência do fungo. Além disso, mecanismos regulatórios diferentes destes genes devem ocorrer nas três linhagens de T. rubrum em relação ao crescimento na fonte nutricional queratina. A variação transcricional do gene pacC em resposta às diferentes fontes nutricionais sugere que sua expressão depende das condições nutricionais encontradas por esse fungo, sendo o pH uma resposta secundária. Nossos resultados sugerem ainda que a via de autofagia seja importante para o desenvolvimento e sobrevivência de T. rubrum nestes substratos, e que o FT PacC atue regulando um dos pontos deste processo, visto que o gene atg15 apresenta um perfil semelhante de expressão ao gene pacC, e o gene atg8 tem perfil antagônico de expressão nas linhagens H6 e pacC-1, nas condições avaliadas neste trabalho. 3-MA inibiu a transcrição dos genes atg8 e atg15 em T. rubrum de modo especifico, e por consequência a via de macroautofagia. Os dados de expressão de sowgp sugerem que essa molécula atue durante a privação nutricional e situações de estresse pelo dermatófito, provavelmente desempenhando seu papel na progressão e manutenção do processo infeccioso, permitindo a permanência do fungo em tecidos queratinizados, e auxiliando na fixação do fungo ao epitélio humano. Desta maneira, nossos resultados fornecem informações sobre os eventos moleculares envolvidos na regulação da expressão genica durante a adaptação de T. rubrum ao pH, à variação nutricional, e interação com células e moléculas do microambiente hospedeiro. Os resultados revelam o envolvimento do processo de autofagia e de moléculas de adesão no sensoriamento e resposta a variações ambientais, e a modulação dos fatores de transcrição bZIP/Cys-3, Nuc-1 e PacC durante a adaptação de T. rubrum ao pH e à fonte nutricional podem ser importantes na regulação de moléculas necessárias para sua patogenicidade. / The pathogen Trichophyton rubrum is a keratinophylic fungi and the major agent of cutaneous mycosis in humans. The process of degradation of keratinized substrates by dermatophytes is related with environment alkalinization, which modulates the expression and secretion of the enzymes responsible for the acquisition and utilization of nutrients from the host microenvironment. This pH modulation seems to be determinant for the success of the infectious process when the fungus encounters the acidic pH of the human skin. The hypothesis of this study was to determine whether there is influence of ambient pH and nutritional source in the modulation of gene expression of T. rubrum genes coding for proteins involved in the processes of autophagy (atg8 and atg15), cellular adhesion (sowgp) and some transcription factors (pacC, bZIP/cys-3 and nuc-1), and if they are related with the pathogenicity of this dermatophyte. To evaluate the modulation of the expression of these genes in fungal pathogenicity and survival, T. rubrum was cultivated in buffered (pH 5.0 and pH8.0) or non-buffered media, containing glucose, glycine, glucose and glycine, or keratin as nutrient source. The autophagy-related genes were also analyzed in the presence of 3- methyladenine (3-MA) autophagy inhibitor. Moreover, the transcriptional profile of these genes was evaluated during T. rubrum ex vivo interaction with human nail and skin. The analyses demonstrate the simultaneous influence of the nutritional source and environment pH in the modulation of gene transcription in the different T. rubrum strains evaluated here (CBS, H6 and pacC-1). Our results revealed that growth of these strains is higher in keratin source, compared with other nutrient sources (glucose or glycine), and that they present different growth rates in this preferential substrate. The genes bZIP/cys-3 and nuc-1 presented a similar expression profile, which is higher during longer periods of growth, responding to nutritional stress and alkaline pH, suggesting their involvement in fungal growth and survival. Also, different regulatory mechanisms of these genes in these three T. rubrum strains might be implicated during keratin degradation. The transcriptional variation in the pacC gene in response to different nutritional sources, suggests that its expression is dependent on the nutritional conditions, being the ambient pH a secondary response. Furthermore, our results indicate that the autophagy pathway is important for T. rubrum survival and development during nutrient and pH adaptation, and that PacC might regulates some points of this process, since atg15 and pacC genes presented a similar expression profile, and atg8 has antagonistic expression profiles in the H6 and pacC-1 strains, in the conditions evaluated here. 3-MA inhibited the transcription of atg8 and atg15 T. rubrum genes in a specific manner, and thus inhibited the macroautophagy process. The expression profile of the sowgp gene suggests that this molecule is important during nutrient starvation and stress situation, probably having a role in the progression and maintenance of the infectious process, allowing fungal maintenance in the host keratinized tissues, contributing to fungal adherence to human epithelia. Taken together, our results provide insights into the molecular events involved in the regulation of gene expression during T. rubrum adaptation to pH, nutritional variation and interaction with the host cells and molecules. Our data reveals the involvement of the autophagy process and adhesion molecules in sensing and response of environmental changes, and the modulation of the bZIP/Cys-3, Nuc-1 and PacC transcription factors during T. rubrum adaptation to pH and nutrient source might be important in the regulation of molecules required for its pathogenicity.

A cocaína é uma droga amplamente utilizada, e seu abuso está associado a inúmeros problemas de ordem física, psiquiátrica e social. Anormalidades em recém-nascidos têm sido reportadas devido aos efeitos tóxicos da cocaína durante o desenvolvimento fetal. O mecanismo pelo qual a cocaína causa danos neurológicos é muito complexo e envolve interações da droga com diversos sistemas de neurotransmissão, como o aumento dos níveis extracelulares de dopamina e radicais livres e a modulação de fatores de transcrição. Neste estudo investigamos a toxicidade causada pela cocaína em culturas primárias de estriado e mesencéfalo e cultura de linhagem de células dopaminérgicas (PC 12). Observamos que a exposição à cocaína causou morte destas células. Na cultura primária de mesencéfalo, a morte celular foi revertida pelo prétratamento com superóxido dismutase (SOD). A exposição à cocaína também induziu a inibição do prolongamento dos neuritos nessas culturas primárias. Já na cultura de células PC 12, a cocaína ativou os fatores de transcrição NF-kB e CREB (após 6 horas), que regulam a transcrição de genes envolvidos na morte celular. O GBR 12909 (inibidor da recaptação de dopamina), a lidocaína (anestésico local) e a dopamina não ativaram o NF-kB de maneira semelhante à cocaína, porém, a diminuição da atividade do NF-kB após pré-tratamento das células com SCH 23390, antagonista do receptor D1, sugere que a ativação do NF-kB pela cocaína ocorre, pelo menos parcialmente, via ativação de receptores D1. O NF-kB parece exercer um papel protetor nas células PC 12, pois sua inibição com PDTC e Salicilato de Sódio aumentou a indução de morte celular pela cocaína. O aumento do RNAm do BDNF, também pode estar relacionado à proteção exercida por este fator de transcrição. A diminuição do Bcl-2, o aumento da atividade da caspase 3 e o aumento da caspase 3 clivada sugerem a participação da via de apoptose na morte celular induzida pela cocaína. A compreensão dos mecanismos de morte celular regulados pela cocaína no cérebro futuramente contribuirá para o desenvolvimento de novas terapias para dependentes, a qual poderá ajudar na interrupção do desencadeamento dos processos degenerativos. / Cocaine is a drug deeply used and its abuse is associated with physical, psychiatric and social problems. Abnormalities in newly born have been demonstrated due to the toxics effects of cocaine during fetal development. The mechanism by which cocaine causes neurological damages is very complex and involves interactions of the drug with several neurotransmitter systems, such as the increase of extracellular levels of dopamine and free radicals, and modulation of transcription factors. In this study we investigated the cocaine toxicity in striatum and mesencephalic primary cultures, and dopaminergic cells (PC 12). We observed that cocaine exposure causes death to these cells. In the mesencephalic primary culture, the cellular death was blunted by superoxide dismutase (SOD) pretreatment. Cocaine exposure also induced inhibition of neurite lengthening in these primary cultures. In PC 12 cells, cocaine activated the transcription factors NFkB and CREB (after 6 hours), which regulate genes involved in cellular death. GBR 12909, an inhibitor of dopamine reuptake; lidocaine, a local anesthetic; and dopamine did not activate NFkB as cocaine did, however, the attenuation of NFkB activity after the pretreatment of the cells with SCH 23390, a D1 receptor antagonist, suggests that the activation of NFkB by cocaine is, at least partially, due to activation of D1 receptors. NFkB seems to have a protective role in these cells, because its inhibition with PDTC and Sodium Salicilate increased cellular death caused by cocaine. The increase in BDNF RNAm, can also be related to the protective role of this transcription factor. The decrease in Bcl-2, the increase in caspase 3 activity, and the increase in caspase 3 cleavage suggest that apoptose participates in the development of cocaineinduced cell death. The understanding of the mechanisms by which cocaine induces cell death in the brain will contribute to the development of new therapies for drug abusers, which can help the interruption of the progress of degenerative processes.

SCRATCH2 é um fator de transcrição envolvido no desenvolvimento neural expresso em células pós-mitóticas. Identificamos que a retenção nuclear de SCRATCH2 é dada pelo domínio zinc-finger. A atividade repressora é modulada pelo domínio SCRATCH e não depende do domínio SNAG. O alinhamento de ortólogos de SCRATCH2 identificou uma sequência conservada na região N-terminal contendo os resíduos de fosforiláveis Y77 e S78. Mutação em Y77 ou S78 reduz a capacidade repressora de SCRATCH2, enquanto mutações em ambos resíduos resgatam sua função. Nossos dados sugerem que o domínio zinc-finger é responsável pela localização nuclear enquanto a atividade repressora é mediada pelo domínio SCRATCH. Já a identidade de Y77 e S78 é importante para a conformação correta proteína. O nocaute de SCRATCH2 aumenta a expressão de marcadores de progenitores intermediários (IP) e reduz o a expressão de marcadores de neurônios pós-mitóticos durante a neurodiferenciação de células-tronco. Esses dados sugerem que SCRATCH2 atua na manutenção de IP, e participa do início da diferenciação neural. / SCRATCH2 is a transcription factor involved in neural development expressed in postmitotic neural cells. Here, we identify that the nuclear retention of SCRATCH2 is controlled by the zinc-finger domain. The repressor activity is modulated by the SCRATCH domain and is independent of the SNAG domain. An analysis of SCRATCH2 through homology comparison identified a N-terminal conserved sequence containing two phosphorylatable residues, Y77 and S78. Single mutation in Y77 or S78 reduces SCRATCH2 repression ability while concomitant mutation in both rescue SCRATCH2 function. Our data suggest that the zinc-finger domain is responsible for nuclear retention of SCRATCH2 while residues Y77 and S78 are relevant for the protein correct conformation. In mouse embryonic stem cells neural induced towards corticogenesis, SCRATCH2 KO increases the levels of intermediate progenitors (IP) markers and reduces the level of early born neurons markers. This data suggests that SCRATCH2 plays a role in the maintenance of IP pool, thereby regulating the onset of neural differentiation.

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O fungo filamentoso Trichoderma reesei (Hypocrea jecorina) é o principal produtor de enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas utilizadas para a produção de biocombustíveis a partir de biomassa lignocelulósica. Para que o custo de produção de etanol de segunda geração (2G), em escala industrial, seja competitivo, uma mistura eficiente de enzimas hidrolíticas é necessária para degradar a biomassa vegetal em açúcares fermentescíveis. Dada a crescente demanda pelo desenvolvimento de processos que reduzam os custos de enzimas de interesse biotecnológico, o presente trabalho se propôs a analisar o perfil global do transcriptoma de T. reesei em presença de celulose, soforose e glicose como fontes de carbono, a fim de prover um melhor entendimento de como essas enzimas são produzidas por esse microrganismo. Para isso, foi utilizada a abordagem RNA-seq e duas linhagens de T. reesei: QM9414 (parental) e xyr1 (mutante). No Capítulo I, foram anlisados 22 genes que codificam celulases e xilanases, com o intuito de verificar a regulação da expressão gênica pelo fator de transcrição XYR1 em diferentes fontes de carbono. Foi observada uma dependência da fonte de carbono e redução da expressão destes genes que codificam celulases e xilanases quando se comparou a linhagem mutante com a parental, cultivados na presença de celulose e soforose. Na presença de glicose, a maior parte dos genes analisados apresentou aumento de expressão no mutante xyr1. Por meio de análises in silico foi identificado o elemento regulatório cis para o fator de transcrição XYR1 usando quatro conjuntos de dados de genes dependente-condição envolvendo os experimentos RNA-seq e qPCR-TR. Foram identificados dois motivos com o consenso de ligação proposto para o regulador XYR1 (nomeado PWMXYR1). Ao usar esses motivos identificados, foi analisada a presença e disposição dos putativos elementos regulatórios cis nesses conjuntos de dados, sendo que sítios com intervalos curtos foram mais associados a promotores dependentes de XYR1 do que sítios simples. Além disso, a abordagem utilizada permitiu a identificação de sítios de ligação XYR1, na região promotora dos genes cel7a e xyn1 e mapear a potencial sequência alvo do regulador na região promotora do gene cel6a. Adicionalmente, sete outros promotores (genes cel7b, cel61a, cel61b, cel3c, cel3d, xyn3 e swo) apresentaram sítios de ligação putativos de XYR1. Usando a arquitetura do regulador PWMXYR1, foram identificados potenciais genes alvos de regulação direta por XYR1 no genoma de T. reesei. O mapeamento do referido sítio foi realizado, também, nos genes diferencialmente expressos na linhagem mutante xyr1, destacando que a regulação indireta desempenha um papel fundamental nas vias de sinalização. Estes resultados fornecem novas informações sobre os mecanismos de sinalização mediados por XYR1 na regulação de promotores de celulases. No Capítulo II, foi analisado o transcriptoma global da linhagem parental (QM9414) em diferentes fontes de carbono: celulose; soforose e glicose. Aplicando limites rigorosos de corte, 2060 genes foram identificados como diferencialmente expressos em pelo menos uma das fontes de carbono analisadas. Clusterização hierárquica desses genes diferencialmente expressos identificaram-se três possíveis regulons, representando 123 genes controlados por celulose, 154 genes controlados por soforose e 402 genes controlados por glicose. A análise da rede regulatória demonstrou a inter-relação existente entre as condições, permitindo a identicação de 75 genes específicos do crescimento em soforose e 107 de celulose. Esses resultados revelaram novos genes envolvidos na degradação da celulose, tais como: proteínas acessórias, transportadores, fatores de transcrição e CAZymes que respondem especificamente a presença de celulose ou soforose. No Capítulo III, analisou-se o perfil transcricional da linhagem mutante xyr1 comparando com a linhagem parental (QM9414), na presença das três fontes de carbono. As análises de expressão gênica revelaram que 2185 genes foram diferencialmente expressos na condição celulose, 2124 genes na condição soforose e 46 genes em glicose. Esses genes foram utilizados para analisar a inter-relação existente entre as condições, com destaque para grande número de genes exclusivos nas condições de indução (celulose e soforose). Por meio da clusterização hierárquica foram identificados 6 possíveis regulons, sendo 3 deles compostos por genes up-regulados e 3 regulons por genes down-regulados. Na ausência do regulador XYR1, a expressão de genes CAZys, fatores de transcrição, transportadores, entre outros, foram afetadas de modo dependente da fonte de carbono. Essas análises permitiram verificar que o fator de transcrição XYR1 é fundamental no processo de indução de enzimas de interesse biotecnológico, além de participar de outros processos bioquímicos/moleculares. Desse modo, todos os resultados obtidos fornecem informações sobre os eventos moleculares envolvidos na regulação da expressão gênica durante a adaptação de T. reesei frente a diferentes condições ambientais como: diferentes fontes de carbono e necessidades nutricionais. Contribuindo, assim, para uma melhor caracterização desse fungo filamentoso em relação à produção de enzimas e o desenvolvimento de mutantes metabólicos para utilização industrial. / The filamentous fungus Trichoderma reesei (Hypocrea jecorina) is a major producer of cellulolytic enzymes used for biofuels production from lignocellulosic biomass. In order to achieve a low cost second generation ethanol production in industrial scale, an efficient mix of hydrolytic enzymes are required for the degradation of plant biomass into fermentable sugars. Given the growing demand for development of processes in order to reduce the cost of enzymes production, the present work proposes a large-scale transcriptomic analysis of T. reesei in presence of cellulose, sophorose, and glucose as carbon sources, in order to provide insights about the mechanisms of enzymes production by this microorganism. For this purpose, RNA-seq approach was employed, as well, as two T. reesei strains: QM9414 (parental) and xyr1 (mutant). In Chapter I, 22 genes encoding cellulases and xylanases were analyzed regarding the regulation through the transcription factor XYR1. This regulation seems to occur in a carbon source dependence manner, and the expression of cellulases and xylanases was diminished in the mutant strain compared to the parental strain in the presence of cellulose and sophorose. In glucose, most of the analyzed genes showed higher expression in the mutant compared to the parental strain. In silico analysis identified a cis regulatory element for XYR1 using four datasets of condition-dependent genes based on RNA-seq and qPCR experiments. Two binding motifs have been identified with the proposed consensus for the XYR1 (named PWMXYR1). Using these motifs, the presence and arrangement of putative cis regulatory elements was analyzed, and the results indicate that the sites with short intervals were stronger associated with XYR1 dependent promoters than single sites, even with high scores. Moreover, this approach allowed the identification of XYR1 binding sites in the promoter region of cel7a and xyn1, as well as, map the potential target sequence in the promoter of cel6a gene. In addition, seven other promoters from genes cel7b, cel61a, cel61b, cel3c, cel3d, xyn3 and swo presented XYR1 putative binding sites. Using the cis-regulatory architecture of PWMXYR1, potential targets for direct regulation by XYR1were identified in a genome wide manner. The putative binding sites were also mapped in the differentially expressed genes identified in the mutant strain xyr1, suggesting that indirect regulation plays a key role in signaling pathways. Taken together, the data provided here provides important information regarding signaling mechanisms mediated by XYR1 in the regulation of cellulases promoters. In Chapter II, the transcriptome of the parental strain (QM9414) was analyzed in three carbon sources, cellulose, sophorose and glucose. By applying a stringent cut-off threshold, 2,060 genes were identified as differentially expressed in at least one of the carbon sources analyzed. Hierarchical clustering of differentially expressed genes identified three possible regulons, representing 123 genes controlled by cellulose, 154 genes controlled by sophorose and 402 genes controlled by glucose. The analysis of the regulatory network demonstrated the interrelation between the conditions, allowing the identification of 75 genes specifically expressed in soforose and 107 in cellulose. These results revealed new players involved in cellulose degradation, such as accessory proteins, transporters, transcription factors and CAZymes, that specifically respond to the presence of either cellulose or sophorose. In Chapter III, a genome wide comparative transcriptional analysis were performed between the mutant xyr1 strain and the parental strain (QM9414) using the three carbon sources. Gene expression analysis revealed 2,185 genes differentially expressed in cellulose, 2124 genes in sophorose and 46 genes in glucose. These differentially expressed genes were used to analyze the relationship between the conditions, revealing a greater number of exclusive genes in theinducing conditions (cellulose and sophorose). The hierarchical clustering analysis revealed 6 possible regulons, being three composed by up-regulated genes and 3 regulons composed by down-regulated genes. In the absence of the regulator XYR1, the expression of CAZy genes, transcription factors among other genes were affected in a carbon-dependent manner. These analyses showed that the transcription factor XYR1 has an essential role in induction of enzymes of biotechnological interest and participates in other biochemical/molecular processes. Taken together these results provide important information about the molecular events, involved in gene expression regulation during T. reesei adaptation to different environments such as: carbon sources and/or nutritional needs, thus contributing to a better understanding of this filamentous fungus regarding the the production of enzymes and the development of mutants for industrial applications.

A cocaína é uma droga amplamente utilizada, e seu abuso está associado a inúmeros problemas de ordem física, psiquiátrica e social. Anormalidades em recém-nascidos têm sido reportadas devido aos efeitos tóxicos da cocaína durante o desenvolvimento fetal. O mecanismo pelo qual a cocaína causa danos neurológicos é muito complexo e envolve interações da droga com diversos sistemas de neurotransmissão, como o aumento dos níveis extracelulares de dopamina e radicais livres e a modulação de fatores de transcrição. Neste estudo investigamos a toxicidade causada pela cocaína em culturas primárias de estriado e mesencéfalo e cultura de linhagem de células dopaminérgicas (PC 12). Observamos que a exposição à cocaína causou morte destas células. Na cultura primária de mesencéfalo, a morte celular foi revertida pelo prétratamento com superóxido dismutase (SOD). A exposição à cocaína também induziu a inibição do prolongamento dos neuritos nessas culturas primárias. Já na cultura de células PC 12, a cocaína ativou os fatores de transcrição NF-kB e CREB (após 6 horas), que regulam a transcrição de genes envolvidos na morte celular. O GBR 12909 (inibidor da recaptação de dopamina), a lidocaína (anestésico local) e a dopamina não ativaram o NF-kB de maneira semelhante à cocaína, porém, a diminuição da atividade do NF-kB após pré-tratamento das células com SCH 23390, antagonista do receptor D1, sugere que a ativação do NF-kB pela cocaína ocorre, pelo menos parcialmente, via ativação de receptores D1. O NF-kB parece exercer um papel protetor nas células PC 12, pois sua inibição com PDTC e Salicilato de Sódio aumentou a indução de morte celular pela cocaína. O aumento do RNAm do BDNF, também pode estar relacionado à proteção exercida por este fator de transcrição. A diminuição do Bcl-2, o aumento da atividade da caspase 3 e o aumento da caspase 3 clivada sugerem a participação da via de apoptose na morte celular induzida pela cocaína. A compreensão dos mecanismos de morte celular regulados pela cocaína no cérebro futuramente contribuirá para o desenvolvimento de novas terapias para dependentes, a qual poderá ajudar na interrupção do desencadeamento dos processos degenerativos. / Cocaine is a drug deeply used and its abuse is associated with physical, psychiatric and social problems. Abnormalities in newly born have been demonstrated due to the toxics effects of cocaine during fetal development. The mechanism by which cocaine causes neurological damages is very complex and involves interactions of the drug with several neurotransmitter systems, such as the increase of extracellular levels of dopamine and free radicals, and modulation of transcription factors. In this study we investigated the cocaine toxicity in striatum and mesencephalic primary cultures, and dopaminergic cells (PC 12). We observed that cocaine exposure causes death to these cells. In the mesencephalic primary culture, the cellular death was blunted by superoxide dismutase (SOD) pretreatment. Cocaine exposure also induced inhibition of neurite lengthening in these primary cultures. In PC 12 cells, cocaine activated the transcription factors NFkB and CREB (after 6 hours), which regulate genes involved in cellular death. GBR 12909, an inhibitor of dopamine reuptake; lidocaine, a local anesthetic; and dopamine did not activate NFkB as cocaine did, however, the attenuation of NFkB activity after the pretreatment of the cells with SCH 23390, a D1 receptor antagonist, suggests that the activation of NFkB by cocaine is, at least partially, due to activation of D1 receptors. NFkB seems to have a protective role in these cells, because its inhibition with PDTC and Sodium Salicilate increased cellular death caused by cocaine. The increase in BDNF RNAm, can also be related to the protective role of this transcription factor. The decrease in Bcl-2, the increase in caspase 3 activity, and the increase in caspase 3 cleavage suggest that apoptose participates in the development of cocaineinduced cell death. The understanding of the mechanisms by which cocaine induces cell death in the brain will contribute to the development of new therapies for drug abusers, which can help the interruption of the progress of degenerative processes.

Transtornos depressivos afetam de 1-6% dos adolescentes a cada ano ao redor do mundo. Esse aparecimento precoce anuncia uma doença mais grave e persistente na vida adulta, sendo considerada a terceira principal causa de suicídio na faixa etária entre 14-29 anos. Os exatos mecanismos moleculares envolvidos na fisiopatologia da depressão ainda não são compreendidos, e muitos estudos destacam o processo de apoptose como um possível mecanismo de contribuição para a depressão relacionada ao estresse crônico. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da submissão social em camundongos machos adolescentes, sobre comportamentos emocionais e sobre a localização celular hipocampal do fator de transcrição Max. Metodologia: Camundongos machos adolescentes, C57BL/6, foram submetidos durante 21 dias consecutivos a um modelo de submissão social e ambos os grupos, experimental (n=16) e controle (n=16) foram analisados nos aspectos comportamental, expressão gênica e localização da proteína Max. Resultados: Dados retidos devido à solicitação (publicação de dados, patentes ou diretos autorais). / Depressive disorders affect 1-6% of adolescents each year around the world. This early appearance heralds a more serious and persistent disease in adulthood, being considered the third leading cause of suicide in people aged between 14-29 years. The precise molecular mechanisms involved in the pathophysiology of depression are not yet understood, and many studies highlight the process of apoptosis as a possible mechanism contributing to depression related to chronic stress. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of social defeat in male adolescent mice on emotional behavior and on hippocampal cellular setting of the Max transcription factor. Methodology: C57BL/6 male mice were submitted to 21 consecutive days of a model for social defeat and, both the experimental (n=16) and control groups (n=16) were investigated for behavioral analysis and also for the Max protein expression and settings. Results: Request to retain data (publication, patent or copyright directs).

Os C/EBP (CCAAT/enhancer-binding proteins) são uma família de fatores de transcrição implicados numa variedade de processos da hematopoese, regulando tanto a diferenciação terminal como a proliferação celular. Dentre estes, sabe-se que o C/EBP gamma (C/EBPG) está envolvido na maturação funcional de células Natural Killer (NK). Entretanto, os mediadores dessa regulação não são conhecidos. As células NK são linfócitos com funções efetoras de citotoxicidade e de produção de citocinas, dependentes de um equilíbrio dinâmico entre a expressão de receptores ativatórios e inibitórios bem como de receptores de citocinas. As duas funções (citotóxica e secretora), fazem das células NK importantes componentes da hematopoese, capazes de eliminar alvos susceptíveis bem como de recrutar outras células e amplificar a resposta inflamatória. Diante de incompatibilidade entre as células-alvo e células NK efetoras, os efeitos citotóxicos preponderam; enquanto na ausência de incompatibilidade, os efeitos mediados por citocinas sobre as demais células hematopoéticas se sobressaem. Por exemplo, citocinas como IFN?, TNF?, TGF?, GM-CSF e IL-10, produzidas por células NK, são potenciais reguladoras da função das células-tronco hematopoéticas (CTH). Com o objetivo de estudar a regulação das células NK pelo C/EBPG, utilizamos células NK isoladas de animais transgênicos knockout (KO) para o C/ebpg e seus controles para analisar sua expressão gênica e função diferencial, com especial foco nos genes-alvo com potencial para regulação da hematopoese. Visando identificar potenciais genes-alvo do C/EBPG, isolamos células NK deficientes para o C/ebpg e controles, por meio de sorting, e realizamos posterior isolamento do RNA seguido de análise de expressão gênica em larga escala. A validação da expressão diferencial dos genes-alvo do C/ebpg, de interesse para a função secretória das células NK, foi realizada por PCR em Tempo Real para oito genes diferencialmente expressos na análise de expressão gênica em larga escala, a saber: Il-10, Gmcsf, Ifng, Tnfa, Tgfb, Tlr4, Myd88 e Irak4. Os dados referentes à expressão basal e estimulada com IL-2, destes genes em células NK de animais KO para o C/ebpg e seus controles, revelaram uma tendência ao aumento da expressão de Myd88 nos animais KO quando comparados aos controles. Foram verificados os níveis das citocinas IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-17A, TNF? and IFN? por meio de citometria de fluxo, utilizando o sobrenadante da cultura de NK de ambos os animais, observando-se que, após a ativação com IL-2, a produção de IFN? mostrou-se diminuída em células NKdeficientes para o C/ebpg em comparação aos controles. Para caracterizar as células NK Cebpg-deficientes, analisamos a sua frequência (células linhagem-/CD3- /NK1.1+) e expressão dos receptores NKG2D, Ly49D e NKG2A, não sendo observadas diferenças numéricas ou de expressão de receptores entre células NK deficientes ou não para o C/ebpg. Os subtipos funcionais destas células foram caracterizados de acordo com a expressão de CD27 e CD11b, que permitem identificar as subpopulações de células NK imaturas secretórias, secretórias, citotóxicas e tolerantes. Os animais KO mostraram maior percentagem de células secretórias e redução percentual e numérica de células citotóxicas quando comparadas às células NK dos controles. Para demonstrar a deficiência funcional realizamos um ensaio de ativação de células. Em concordância, após a coincubação de esplenócitos totais com células YAC-1, o ensaio de detecção do CD107 revelou que as células dos animais KO para o C/ebpg são cinco vezes menos ativadas do que células NK controles. Ademais, foi realizado um ensaio de citotoxicidade por citometria de fluxo utilizando o CTO (Cell Tracker Orange) como sonda fluorescente, o qual se incorpora às células-alvo da linhagem YAC-1. Como resultado, para a razão 10:1 NK: células-alvo, as células NK C/ebpg KO foram menos citotóxicas do que as células NK dos controles. Concluímos que as células NK de animais transgênicos KO para o C/ebpg têm função deficiente, menor potencial citotóxico e expressão de genes e citocinas alteradas em relação aos seus controles. Os mediadores apontados, em especial, o IFN?, são alvos importantes para a regulação da função secretória das células NK. / C/EBP (CCAAT/enhance-binding proteins) are a family of transcription factors involved in a variety of hematopoietic processes, regulating both terminal differentiation and cellular proliferation. Among these, it is known that C/EBP gamma (C/EBPG) is involved in the functional maturation of Natural Killer (NK) cells. However, the mediators of this regulation are unknown. NK cells are lymphocytes with effector functions of cytotoxicity and production of cytokines, both dependent on a dynamic equilibrium between the expression of activating and inhibitory receptors as well as cytokine receptors. The two functions (cytotoxic and secretory) make NK cells important components of hematopoiesis, able to eliminate susceptible targets as well as recruit other cells to amplify inflammatory responses. In face of incompatibility between target cells and NK effector cells, cytotoxic effects predominate; while in the absence of incompatibility, cytokine-mediated effects that influence other hematopoietic cells prevail. For example, cytokines such as IFN?, TNF?, TGF?, GMCSF and IL-10, produced by NK cells, are potential regulators of hematopoietic stem cells (HSC). With the aim of studying the regulation of NK cells by C/EBPG, we isolated NK cells from transgenic C/ebpg knockout (KO) animals and controls to analyze their differential gene expression and function, with a special focus on hematopoiesis regulation. In order to identify potential C/EBPG target genes, we isolated C/ebpg-deficient and control NK cells by the use of sorting by flow cytometry and isolated RNA for gene expression analysis. Differential expression of C/ebpg target genes was performed by Real-time PCR for eight genes differentially expressed in the microarray analysis: Il-10, Gmcsf, Ifng, Tnfa, Tgfb, Tlr4, Myd88 e Irak4. When compared to controls, non-activated and IL-2-stimulated C/ebpg KO NK cells presented a tendency to have higher expression of Myd88. Cytokine levels of IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-17?, TNF? and IFN?, obtained from NK culture supernatants, were verified by flow cytometry, after IL-2 activation. Among these cytokines, the production of IFN? by C/ebpg-deficient NK cells was found to be reduced. To further characterize NK cells, we analyzed their frequency (Lineage- /CD3-/NK1.1+ cells) and the expression of the receptors NKG2D, Ly49D and NKG2A, and both analyses presented similar expression between control or C/epbg KO NK cells. The functional subtypes of these cells were characterized according to the expression of CD27 and CD11b, which allow the identification of NK subpopulationsas immature secretory, mature secretory, cytotoxic or tolerant. The KO animals showed higher percentage of secretory cells and percentual and numerical reduction of cytotoxic cells when compared to the NK control cells. In agreement, CD107a expression was 5-times lower in C/ebpg KO splenocytes than in control splenocytes after co-incubation with YAC-1 cells. In addition, a cytotoxicity assay by flow cytometry was performed. The fluorescent probe CTO (Cell Tracker Orange) was incorporated to YAC-1 cells, used as target cells. As a result, in the 10:1 NK:target cells ratio, C/ebp KO cells were less cytotoxic than NK control cells. We concluded that C/ebpg-deficient cells are dysfunctional, have a greater secretory potential and an altered expression of genes and cytokines as compared to their controls. The potential mediators revealed by our study, in particular, IFN?, may be important targets for the regulation of NK secretory function.

Orientadores: Nilson Ivo Tonin Zanchin, Beatriz Gomes Guimaraes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-09T09:39:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scapin_SandraMaraNaressi_D.pdf: 11335048 bytes, checksum: 153f9eea9142fb7f3cb17de59a608da6 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: As GTPases da família Rab regulam o transporte intracelular de vesículas em eucariotos. Cada Rab atua em uma via de transporte específica e seu mecanismo de ação se dá através da realização de um ciclo de ligação e hidrólise de GTP. Neste trabalho, foi determinada a estrutura cristalográfica das formas inativa (ligada a GDP) e ativa (ligada a GppNHp) da GTPase Rab11b, um membro da subfamília Rab11 que está envolvida na reciclagem de proteínas dos endossomos para a membrana plasmática, no tráfego de vesículas da rede trans-Golgi para a membrana plasmática e na fagocitose. Os resultados foram confrontados com os dados estruturais da Rab11a descritos anteriormente. A Rab11b inativa cristalizou como um monômero, o que gera conflitos a respeito da formação de dímeros funcionais pela Rab11a. A Rab11b e a Rab11a ativas divergiram em relação à posição e à interação da serina 20, que é importante na hidrólise de GTP, mas apresentaram taxas hidrolíticas semelhantes in vitro. Visando uma investigação mais ampla da família Rab, a GTPase Rab21 também foi cristalizada, mas os cristais difrataram até 2.90 Å de resolução. Ensaios de desnaturação térmica revelaram que a Rab21 é estruturalmente mais instável do que a Rab11, talvez pela presença de cisteínas que estão susceptíveis à oxidação, contribuindo para a agregação e precipitação da proteína. A Rab11 é bastante estável, e possivelmente forma estruturas do tipo beta-amilóide em altas temperaturas. Este trabalho envolveu também o estudo funcional da interação entre a proteína TIP41 humana (TIPRL) e o fator de transcrição MafB. A TIPRL é uma proteína conservada que foi identificada como uma ativadora de MAP quinases enquanto sua homóloga em levedura foi caracterizada como um antagonista da via de sinalização da quinase TOR que regula o crescimento celular. A MafB está envolvida no controle transcricional em diversos processos de desenvolvimento, mas seus reguladores ainda não estão bem estabelecidos. A interação direta entre a TIPRL e a MafB inteira, ou seu domínio bZIP isolado, foi confirmada através de ensaios de ligação in vitro. As proteínas co-localizaram no núcleo de células HEK293 e nossos resultados preliminares mostram que a TIPRL inibe a atividade transcricional da MafB in vivo, embora apenas interfira na ligação in vitro do domínio bZIP da MafB ao seu DNA-alvo mediante a estabilização do complexo TIPRL-bZIP. A TIPRL pode, portanto, constituir um novo regulador da atividade de MafB / Abstract: GTPases of the Rab family are responsible for the intracellular transport of vesicles. Each family member acts on a specific transport pathway and their function is regulated by GTP binding and hydrolysis, cycling between inactive (GDP-bound) and active (GTP-bound) forms. In this work, we describe the crystal structure of inactive and active forms of the GTPase Rab11b, a member of the Rab11 subfamily which is involved in recycling of proteins from endosomes to the plasma membrane, in polarized transport in epithelial cells, in the transport of molecules of the trans-Golgi network to the plasma membrane and in phagocytosis. The Rab11b structure showed several differences from the Rab11a isoform previously described. Inactive Rab11b crystallized as a monomer, contradicting the hypothesis about functional dimers formed by Rab11a. Active Rab11b differ from Rab11a relative to the position of the serine 20 sidechain, which is involved in GTP hydrolysis, although both GTPases show similar GTP hydrolysis rates in vitro. In order to obtain structural information on Rab GTPases, Rab21 was also crystallized, but the crystals diffracted to a relatively low resolution (2.90 Å). Rab21 is a cysteine rich protein, showing a higher instability relative to Rab11b. Thermal unfolding followed by circular dicroism confirmed this hypothesis. Both Rab11b and Rab11a show a relatively high thermal stability and circular dicroism analysis indicate that they undergo conversion to structures rich in beta-strands upon thermal denaturation. This work includes also studies on the function of TIPRL in regard to its interaction with the transcription factor MafB. TIPRL is a conserved human protein identified as an activator of MAP kinases whereas its yeast counterpart Tip41 functions as an antagonist of the TOR kinase pathway. MafB is a large member of the Maf family of bZIP transcription factors controlling developmental processes in vertebrates. Regulation of MafB is critical, for example, during erythroid differentiation. A direct interaction between TIPRL and full length MafB and the bZIP domain of MafB was confirmed by in vitro interaction assays. TIPRL is localized throughout the whole cell and overlaps with MafB in the nucleus of HEK293 cells. Preliminary assays showed that TIPRL inhibits transcriptional activation mediated by MafB in HEK293 cells, although MafB shows a higher binding affinity to its target DNA relative to TIPRL in vitro. This evidence indicates that TIPRL may control MafB activity in vivo / Doutorado / Genetica Animal e Evolução / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Para compreensão da biologia dos tumores adrenocorticais são utilizados marcadores moleculares que em geral são genes reguladores do ciclo celular. AP-1 é um fator dimérico composto principalmente pelas proteínas JUN (JUN, JUNB e JUND) e FOS. Nesse projeto tivemos como hipótese que as proteínas da família JUN, se correlacionam com proteínas reguladoras do ciclo celular em tumores adrenocorticais, e poderiam ser utilizados no diagnóstico e prognóstico desse tipo de tumor. O objetivo foi analisar o padrão de expressão gênica e proteica (PCR e Immunobloting). A análise por PCR Array em culturas de células de tumores adrenais, mostrou que os genes da família JUN e o gene FOS estão pouco expressos nessas culturas, o que foi confirmado em ensaios de qPCR. Não foi possível determinar um padrão de expressão que diferenciasse os tipos de culturas celulares estudados, ou mesmo tumores adultos e pediátricos. Os tratamentos com ACTH aumentam a expressão da proteina JUN e JUNB, e podem ter certa importância em tumores responsivos à esse hormônio, que merecem análises futuras. / In order to have a better comprehension of adrenocortical tumor biology, molecular markers are utillized because they are in general cell cycle regulators. AP-1 is a dimeric factor, compound mainly by JUN (JUN, JUNB, JUND) and FOS proteins. In the present study, our hypothesis is that JUN proteins are correlated with others cell cycle regulatory proteins and could be utilized as a prognose and diagnostic predictor for adrenocortical tumors. To confirm our hypothesi the aim was genic and protein profile analyzes (PCR and Immunobloting). The PCR Array analysis showed that JUN and FOS gene expression were down regulated in these adrenocortical tumors cells which were confirmed through qPCR analysis. The genes expression analysis wasn´t able to stablish a standard of expression between the studied cell cultures or even between adults and pediatric tumors. The ACTH treatments increased JUN and JUNB proteins that may have some significance in responsive tumors to this hormone, and deserve further analysis.