A esterilização utilizando a radiação ionizante é uma técnica consolidada para o processamento de produtos médicos descartáveis. No Brasil há irradiadores gama em operação com capacidade entre 0.37 PBq (10kCi) a 185 PBq (5 MCi ) utilizando radioisótopos 60Co como fonte de radiação. O trabalho desenvolvido proporciona um controle e registro apurado da aplicação das Boas Práticas de Fabricação (BPF), durante todas as fases de um processo de irradiação, requeridos pelas normas da ANVISA , ISO e recomendações técnicas da AIEA durante o tratamento de alimentos e produtos médicos. Todas as etapas envolvidas no tratamento por irradiação estão mapeados em fluxos de processos (workflow) onde cada agente (participante) tem suas tarefas sistematizadas. A aquisição de dados do processo, o acompanhamento e controle, estão baseados em um conjunto de ferramentas (software livre de licenças) integradas por uma rede de comunicação eficiente, inclusive, utilizando-se recursos da WEB. O desenvolvimento foi realizado para uma unidade com capacidade de processamento a nível industrial , utilizando-se o Irradiador Gama Multipropósito do IPEN/CNEN/USP. O sistema permite a rastreabilidade do processamento, em tempo real, a qualquer participante e também o armazenamento dos registros correspondentes para serem auditados. / The sterilization of medical care products using ionizing radiation is a consolidated technique. In Brazil there are in operation gamma irradiators with capacity between 0.37 PBq (10kCi) 185 PBq (5 MCi) using radioisotopes 60Co as radiation source. The developed work provides an accurate control anda data acquisition for the application of Good Manufacturing Practices during all fases of an irradiadiation process, required by the standards of ANVISA , ISO and IAEA technical recommendations for the treatment of foods and medical products.. All the steps involved in the irradiation treatment are mapped into process flow (workflow) , where each agent (participant) has its systematized tasks. The data acquisition process, monitoring and control, are based on a set of tools (free software licenses) integrated by a network of efficient communication, including the use of Web resources. Using the Gamma Irradiator Multipurpose IPEN/CNEN/USP all the development was performed to be applied in irradiators facilities operating in industrial scale. The system enables a complete traceability of the process, in real time, for any participant and also the storage of the corresponding records to be audited.

Os microrganismos podem apresentar-se tanto em forma de vida livre como aderidos a uma superfície ou interface ar-líquido, formando comunidades complexas e dinâmicas conhecidas como biofilmes. Nos últimos anos, com o avanço das pesquisas em nível molecular, foi identificado que a maioria das bactérias utilizam guanosina monofosfato (3´-5´)-cíclica dimérica (c-di-GMP) como um segundo mensageiro. De forma geral, essa molécula controla a sinalização celular, virulência, comunicação entre células e a expressão de proteínas relacionadas com o fenótipo de biofilmes, em resposta à sua concentração intracelular. Sua síntese e degradação são controladas respectivamente por diguanilto ciclases (DGCs) contendo domínio GGDEF e fosfodiesterases (PDEs) que possuem os domínios EAL ou HD-GYP. Em Pseudomonas aeruginosa (PA14) foi identificada uma nova classe de receptor específico para c-di-GMP, a proteína transmembranar PelD, cuja porção citoplasmática contém os domínios GAF e GGDEF degenerado. Sua modulação através desse dinucleotídeo controla a produção de exopolissacarídeos pelos componentes do conservado operon pel e influencia diretamente na capacidade de formação de biofilmes. Devido à escassez de dados a respeito dos eventos moleculares do mecanismo de sinalização mediado por c-di-GMP, este trabalho teve como objetivo principal a caracterização biofísica/estrutural da proteína PelD, bem como o reconhecimento de interação entre este ligante e a porção citoplasmática da proteína. Diversas construções solúveis de PelD foram clonadas e expressas, sendo que a construção compreendendo os resíduos 176-455 (PelD176-455) foi cristalizada com sucesso e teve sua estrutura determinada por iodo-SAD. O modelo final apresentou os dois domínios com enovelamentos característicos das famílias GAF e GGDEF, sendo a interface inter-domínios composta majoritariamente por resíduos hidrofóbicos. Visando uma compreensão das bases moleculares de reconhecimento e ativação de PelD por c-di-GMP, uma estrutura em complexo com o ligante foi resolvida. Como esperado, o dinucleotídeo foi encontrado no sítio inibitório do domínio GGDEF, onde o motivo R367xxD370 e o resíduo R402 são responsáveis pela maior parte das interações com c-di-GMP. No entanto, nenhuma grande mudança estrutural foi observada entre as formas apo e holo de PelD, ao contrário de outros sistemas efetores tal como LapD e domínios PilZ. Curiosamente, apenas uma molécula de c-di-GMP foi encontrada no sítio, contrastando com a forma dimérica intercalada normalmente ligada aos sítios inibitórios de domínios GGDEF, tais como em PleD e WspR. Estudos de ITC confirmaram a estequiometria 1:1 em solução. Isso mostra a versatilidade dos diversos receptores já identificados até o momento, frente à ligação desse dinucleotídeo. Estudos de bioinformática identificaram uma potencial região de coiled-coil na hélice juxtamembrana de PelD, resíduos 115-160, provavelmente responsável pela homodimerização. Visando uma comprovação experimental dessa hipótese, uma construção contendo toda a porção citoplasmática, PelD111-455, foi expressa e purificada. Estudos comparativos de dicroísmo circular e ultracentrifugação analítica entre as construções PelD176-455 e PelD111-455 realmente demonstraram que os resíduos extras presentes em PelD111-455 formam uma hélice-α e são responsáveis pela dimerização da porção citoplasmática da proteína. De modo geral, os resultados aqui apresentados não só contribuirão para o entendimento dos mecanismos de regulação das vias de sinalização mediadas por c-di-GMP como, em longo prazo, poderão levar ao desenvolvimento de agentes contra infecções bacterianas. / Microorganisms may be presented either in planktonic free-swimming life-style or adhered to surfaces, forming a complex and dynamic community known as biofilm. In recent years, with the progress of research at the molecular level, it was identified that the majority of bacteria use guanosine monophosphate (3\'-5 \')-cyclic dimeric (c-di-GMP) as a second messenger. Generally, this molecule controls the cell signaling, virulence, communication between cells and expression of proteins related to the phenotype of biofilms in response to its intracellular concentration. Its synthesis and degradation are controlled respectively by diguanylate cyclases (DGC) containing the GGDEF domain and phosphodiesterases (PDE) with the domains EAL or HD-GYP. In Pseudomonas aeruginosa (PA14) a novel class of receptor specific for c-di-GMP has been identified, the transmembrane protein PelD, which contains a GAF and degenerate GGDEF domains in the cytoplasmic portion. Its modulation through this dinucleotide controls the production of exopolysaccharides by the components of the conserved operon pel and directly influences the ability of biofilm formation. Due to the paucity of data about the molecular events of the signaling mechanism mediated by c-di-GMP, this study aimed to characterize biophysically and structurally the protein PelD. Various soluble constructions of PelD were cloned and expressed, and the construction comprising the residues 176-455 (PelD176-455) was successfully crystallized and its structure was determined by iodine-SAD. The final model showed the two characteristic domains of families GAF and GGDEF, and the inter-domain interface composed primarily of hydrophobic residues. Seeking an understanding of the molecular basis of recognition and activation of PelD by c-di-GMP, a structure in complex with the ligand was solved. As expected, the dinucleotide was found at the inhibitory site of the GGDEF domain, where the motif R367xxD370 and the residue R402 are responsible for most of the interactions with c-di-GMP. However, no major structural change was observed between the apo and holo forms of PelD, unlike other effector systems such as LapD and domains PilZ. Interestingly, only one molecule of c-di-GMP was present on the site, in contrast to the dimeric intercalated form normally found at I-sites GGDEF domains, such as PleD and in WspR. ITC studies confirmed the 1:1 stoichiometry in solution. This shows the versatility of the various receptors identified so far, compared to the binding of dinucleotide. Bioinformatics studies have identified a potential coiled-coil region in the juxtamembrane helix of PelD, residues 115-160, probably responsible for homodimerization. Aiming at an experimental confirmation of this hypothesis, a construct containing the full cytoplasmic portion, PelD111-455 was expressed and purified. Comparative studies of circular dichroism and analytical ultracentrifugation between constructs PelD176-455 and PelD111-455 indeed demonstrated that the extra residues present in PelD111-455 form an α-helix and are responsible for dimerization of the cytoplasmic portion of the protein. Overall, the results presented here not only contribute to the understanding of the mechanisms of regulation of signaling pathways mediated by c-di-GMP as in the long run, may lead to the development of agents against bacterial infections.

A esterilização utilizando a radiação ionizante é uma técnica consolidada para o processamento de produtos médicos descartáveis. No Brasil há irradiadores gama em operação com capacidade entre 0.37 PBq (10kCi) a 185 PBq (5 MCi ) utilizando radioisótopos 60Co como fonte de radiação. O trabalho desenvolvido proporciona um controle e registro apurado da aplicação das Boas Práticas de Fabricação (BPF), durante todas as fases de um processo de irradiação, requeridos pelas normas da ANVISA , ISO e recomendações técnicas da AIEA durante o tratamento de alimentos e produtos médicos. Todas as etapas envolvidas no tratamento por irradiação estão mapeados em fluxos de processos (workflow) onde cada agente (participante) tem suas tarefas sistematizadas. A aquisição de dados do processo, o acompanhamento e controle, estão baseados em um conjunto de ferramentas (software livre de licenças) integradas por uma rede de comunicação eficiente, inclusive, utilizando-se recursos da WEB. O desenvolvimento foi realizado para uma unidade com capacidade de processamento a nível industrial , utilizando-se o Irradiador Gama Multipropósito do IPEN/CNEN/USP. O sistema permite a rastreabilidade do processamento, em tempo real, a qualquer participante e também o armazenamento dos registros correspondentes para serem auditados. / The sterilization of medical care products using ionizing radiation is a consolidated technique. In Brazil there are in operation gamma irradiators with capacity between 0.37 PBq (10kCi) 185 PBq (5 MCi) using radioisotopes 60Co as radiation source. The developed work provides an accurate control anda data acquisition for the application of Good Manufacturing Practices during all fases of an irradiadiation process, required by the standards of ANVISA , ISO and IAEA technical recommendations for the treatment of foods and medical products.. All the steps involved in the irradiation treatment are mapped into process flow (workflow) , where each agent (participant) has its systematized tasks. The data acquisition process, monitoring and control, are based on a set of tools (free software licenses) integrated by a network of efficient communication, including the use of Web resources. Using the Gamma Irradiator Multipurpose IPEN/CNEN/USP all the development was performed to be applied in irradiators facilities operating in industrial scale. The system enables a complete traceability of the process, in real time, for any participant and also the storage of the corresponding records to be audited.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2007. / Härtill 4 uppsatser.

Os microrganismos podem apresentar-se tanto em forma de vida livre como aderidos a uma superfície ou interface ar-líquido, formando comunidades complexas e dinâmicas conhecidas como biofilmes. Nos últimos anos, com o avanço das pesquisas em nível molecular, foi identificado que a maioria das bactérias utilizam guanosina monofosfato (3´-5´)-cíclica dimérica (c-di-GMP) como um segundo mensageiro. De forma geral, essa molécula controla a sinalização celular, virulência, comunicação entre células e a expressão de proteínas relacionadas com o fenótipo de biofilmes, em resposta à sua concentração intracelular. Sua síntese e degradação são controladas respectivamente por diguanilto ciclases (DGCs) contendo domínio GGDEF e fosfodiesterases (PDEs) que possuem os domínios EAL ou HD-GYP. Em Pseudomonas aeruginosa (PA14) foi identificada uma nova classe de receptor específico para c-di-GMP, a proteína transmembranar PelD, cuja porção citoplasmática contém os domínios GAF e GGDEF degenerado. Sua modulação através desse dinucleotídeo controla a produção de exopolissacarídeos pelos componentes do conservado operon pel e influencia diretamente na capacidade de formação de biofilmes. Devido à escassez de dados a respeito dos eventos moleculares do mecanismo de sinalização mediado por c-di-GMP, este trabalho teve como objetivo principal a caracterização biofísica/estrutural da proteína PelD, bem como o reconhecimento de interação entre este ligante e a porção citoplasmática da proteína. Diversas construções solúveis de PelD foram clonadas e expressas, sendo que a construção compreendendo os resíduos 176-455 (PelD176-455) foi cristalizada com sucesso e teve sua estrutura determinada por iodo-SAD. O modelo final apresentou os dois domínios com enovelamentos característicos das famílias GAF e GGDEF, sendo a interface inter-domínios composta majoritariamente por resíduos hidrofóbicos. Visando uma compreensão das bases moleculares de reconhecimento e ativação de PelD por c-di-GMP, uma estrutura em complexo com o ligante foi resolvida. Como esperado, o dinucleotídeo foi encontrado no sítio inibitório do domínio GGDEF, onde o motivo R367xxD370 e o resíduo R402 são responsáveis pela maior parte das interações com c-di-GMP. No entanto, nenhuma grande mudança estrutural foi observada entre as formas apo e holo de PelD, ao contrário de outros sistemas efetores tal como LapD e domínios PilZ. Curiosamente, apenas uma molécula de c-di-GMP foi encontrada no sítio, contrastando com a forma dimérica intercalada normalmente ligada aos sítios inibitórios de domínios GGDEF, tais como em PleD e WspR. Estudos de ITC confirmaram a estequiometria 1:1 em solução. Isso mostra a versatilidade dos diversos receptores já identificados até o momento, frente à ligação desse dinucleotídeo. Estudos de bioinformática identificaram uma potencial região de coiled-coil na hélice juxtamembrana de PelD, resíduos 115-160, provavelmente responsável pela homodimerização. Visando uma comprovação experimental dessa hipótese, uma construção contendo toda a porção citoplasmática, PelD111-455, foi expressa e purificada. Estudos comparativos de dicroísmo circular e ultracentrifugação analítica entre as construções PelD176-455 e PelD111-455 realmente demonstraram que os resíduos extras presentes em PelD111-455 formam uma hélice-α e são responsáveis pela dimerização da porção citoplasmática da proteína. De modo geral, os resultados aqui apresentados não só contribuirão para o entendimento dos mecanismos de regulação das vias de sinalização mediadas por c-di-GMP como, em longo prazo, poderão levar ao desenvolvimento de agentes contra infecções bacterianas. / Microorganisms may be presented either in planktonic free-swimming life-style or adhered to surfaces, forming a complex and dynamic community known as biofilm. In recent years, with the progress of research at the molecular level, it was identified that the majority of bacteria use guanosine monophosphate (3\'-5 \')-cyclic dimeric (c-di-GMP) as a second messenger. Generally, this molecule controls the cell signaling, virulence, communication between cells and expression of proteins related to the phenotype of biofilms in response to its intracellular concentration. Its synthesis and degradation are controlled respectively by diguanylate cyclases (DGC) containing the GGDEF domain and phosphodiesterases (PDE) with the domains EAL or HD-GYP. In Pseudomonas aeruginosa (PA14) a novel class of receptor specific for c-di-GMP has been identified, the transmembrane protein PelD, which contains a GAF and degenerate GGDEF domains in the cytoplasmic portion. Its modulation through this dinucleotide controls the production of exopolysaccharides by the components of the conserved operon pel and directly influences the ability of biofilm formation. Due to the paucity of data about the molecular events of the signaling mechanism mediated by c-di-GMP, this study aimed to characterize biophysically and structurally the protein PelD. Various soluble constructions of PelD were cloned and expressed, and the construction comprising the residues 176-455 (PelD176-455) was successfully crystallized and its structure was determined by iodine-SAD. The final model showed the two characteristic domains of families GAF and GGDEF, and the inter-domain interface composed primarily of hydrophobic residues. Seeking an understanding of the molecular basis of recognition and activation of PelD by c-di-GMP, a structure in complex with the ligand was solved. As expected, the dinucleotide was found at the inhibitory site of the GGDEF domain, where the motif R367xxD370 and the residue R402 are responsible for most of the interactions with c-di-GMP. However, no major structural change was observed between the apo and holo forms of PelD, unlike other effector systems such as LapD and domains PilZ. Interestingly, only one molecule of c-di-GMP was present on the site, in contrast to the dimeric intercalated form normally found at I-sites GGDEF domains, such as PleD and in WspR. ITC studies confirmed the 1:1 stoichiometry in solution. This shows the versatility of the various receptors identified so far, compared to the binding of dinucleotide. Bioinformatics studies have identified a potential coiled-coil region in the juxtamembrane helix of PelD, residues 115-160, probably responsible for homodimerization. Aiming at an experimental confirmation of this hypothesis, a construct containing the full cytoplasmic portion, PelD111-455 was expressed and purified. Comparative studies of circular dichroism and analytical ultracentrifugation between constructs PelD176-455 and PelD111-455 indeed demonstrated that the extra residues present in PelD111-455 form an α-helix and are responsible for dimerization of the cytoplasmic portion of the protein. Overall, the results presented here not only contribute to the understanding of the mechanisms of regulation of signaling pathways mediated by c-di-GMP as in the long run, may lead to the development of agents against bacterial infections.

Orientador: Edson Antunes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-14T06:23:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bau_FernandoRicardo_M.pdf: 739046 bytes, checksum: e73f0e5383c7082e68c3cbf81bdfce5f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A síndrome da bexiga hiperativa atinge grande parte da população mundial, e gera sintomas que prejudicam a qualidade de vida dos portadores. Está associada com a hiperatividade do detrusor que se dá por um aumento das contrações espontâneas. Alguns estudos têm mostrado que a deficiência de NO é um dos fatores responsáveis por gerar estas contrações espontâneas. É sabido que o mecanismo de sinalização do NO envolve a ativação da guanilil ciclase solúvel e produção de GMPc. Atualmente, algumas drogas têm sido sintetizadas para mimetizar o efeito exercido pelo NO, tal como o BAY 41-2272, um potente estimulador da guanilil ciclase solúvel independente de NO. Vários trabalhos mostraram que o BAY 41-2272 causa relaxamento de vários tipos de musculatura lisa, podendo ser um composto com grande potencial terapêutico em doenças onde a via do NO/GMPc está prejudicada. O objetivo deste trabalho é investigar a capacidade do BAY 41-2272 de relaxar detrusor isolado de camundongo, coelho e rato in vitro e os mecanismos farmacológicos envolvidos na resposta relaxante. Camundongos C57b6 machos (30-40 g), coelhos New Zealand machos (2-3 kg) e ratos Wistar machos (250-300 g) foram anestesiados e mortos. As bexigas foram removidas e fragmentos de detrusor foram montados em banho para órgãos isolados contendo 10 ml de solução de Krebs. Curvas concentração-resposta ao BAY 41-2272 (10-9 - 10-4 M) foram construídas em tecidos précontraídos com carbacol (10 µM) ou KCl (80 mM), na ausência ou na presença de LNAME (inibidor da óxido nítrico sintase; 100 µM), ODQ (inibidor da guanilato ciclase solúvel; 100 µM), Sildenafil (inibidor da fosfodiesterase tipo-5; 10 µM), ou inibidores de canais de potássio (0,1 µM charibdotoxina + 1 µM apamina; 1µM tetraetilamônio; ou 10 µM glibenclamida). Curvas concentração-resposta ao nitroprussiato de sódio (SNP; 10-8 - 10-4 M), gliceril trinitrato (GTN; 10-8 - 10-4 M) e 8Br-GMPc (10-8 - 10-4 M) foram também construídas. Contrações induzidas por CaCl2 extracelular foram avaliadas na presença do BAY 41-2272, bem como o efeito no influxo de cálcio em plaquetas isoladas de coelho. Níveis de GMPc e AMPc foram avaliados após a estimulação do detrusor com BAY 41- 2272 (10 e 100 µM) e SNP (100 µM) na ausência ou na presença de ODQ (100 µM), através de imunoensaio enzimático (ELISA). O BAY 41-2272 produziu relaxamento de detrusor isolado de camundongos, ratos e coelhos de maneira concentração-dependente, com valores de resposta máxima de 61,3 ± 6,6%, 91,7 ± 5,9% e 95,1 ± 9,9%, respectivamente. Detrusor de coelhos foram selecionados para os experimentos subseqüentes. Os doadores de NO, SNP e GTN, bem com o 8Br-GMPc produziram um discreto relaxamento comparado ao BAY 41-2272. O tratamento dos tecidos com L-NAME (100 µM) ou sildenafil (10 µM) não afetou de maneira significativa o relaxamento induzido pelo BAY 41-2272. Entretanto, o ODQ (100 µM), reduziu significativamente a resposta ao BAY 41-2272. Os bloqueadores de canais de K+ (apamin + charibdotoxina, glibenclamida ou tetraetilamônio) também não afetaram a resposta relaxante do BAY 41-2272. O BAY 41-2272 (10 e 100 µM) elevou os níveis de GMPc em cerca de 14 e 20 vezes respectivamente, sem afetar os níveis de AMPc. Na menor concentração do BAY 41-2272 (10 µM), o ODQ aboliu a elevação dos níveis de GMPc, ao passo que na maior concentração do BAY 41-2272 (100 µM), o ODQ inibiu parcialmente a elevação dos níveis de GMPc. A adição de CaCl2 (0,01-30 mM) extracelular em detrusor isolado de coelhos causou contração de maneira concentração-dependente que foi significativamente reduzida pelo tratamento prévio com BAY 41-2272 (1 e 10 µM), sendo que este efeito não foi prevenido pelo ODQ. O BAY 41-2272 reduziu significativamente o aumento dos níveis intracelulares de cálcio em plaquetas de coelho induzido por trombina. Em resumo, o BAY 41-2272 produz relaxamento em detrusor isolado de camundongos, coelhos e ratos através da produção de GMPc e da inibição do influxo de cálcio que independe de GMPc / Abstract: Overactive bladder (OAB) is a highly prevalent condition that affects millions of people worldwide with a profound effect on quality of life. The bladder overactivity is related to spontaneous contractions of the detrusor smooth muscle causing an increase in the intravesical pressure and consequently stimulation of the micturirion reflex. Evidences suggest that impairment of nitric oxide (NO) signaling pathway may account for OAB. It is well established that NO signaling pathways involves soluble guanylate cyclase (sGC) stimulation and cyclic GMP production. Recently, pharmacological agents capable of directly stimulating soluble guanylate cyclase independenly of NO, such as BAY 41-2272 has been reported to produce relaxation of different types of smooth muscle, showing great therapeutic potential in disturbs which NO pathway is impaired. The present study aimed to evaluate the capacity of BAY 41-2272 to relax isolated mouse, rat and rabbit DSM and the mechanism underlying these response. C57b6 male mice, Wistar male rats and New Zealand male rabbits were anesthetized, and urinary bladder removed. DSM was transferred to 10-mL organ baths containing oxygenated and warmed Krebs-Henseleit solution. Tissues were connected to force-displacement transducers and changes in isometric force were recorded. Concentration-response curves to BAY 41-2272 (10-9 - 10-4M) were constructed, in previously contracted tissues with carbachol (10 µM) or KCl (80 mM), in the absence and in the presence of L-NAME (Nitric Oxide Synthase inhibitor; 100 µM), ODQ (sGC inhibitor; 100 µM), Sildenafil (phosphodiesterase type-5 inhibitor; 10 µM), or potassium channel blockers (0.1 µM charybdotoxin + 1 µM apamin; 1 µM tetraethylammonium; or 10 µM glybenclamide). Concentration-response curves to sodium nitroprusside (SNP; 10-8 - 10-4 M), glyceryl trinitrate (GTN; 10-8 - 10-4 M) and 8Br-cGMP (10-8 - 10-4 M) were also constructed. CaCl2-induced contractions in DSM and calcium influx in rabbit isolated platelets were evaluated in the presence of BAY 41-2272. Levels of cAMP and cGMP in DSM strips were determined after treatment with BAY 41-2272 (10 and 100 µM), SNP (100 µM) in the absence or in the presence of ODQ (100 µM) using specific EIA kit. BAY 41-2272 (0.001-100 µM) produced concentration-dependent DSM relaxations in mouse, rat and rabbit with maximal responses of 61.3 ± 6.6%, 95.1 ± 9.9% and 91.7 ± 5.9%, respectively. The NO-donors sodium nitroprusside and glyceryl trinitrate, as well as 8-bromo-cGMP also produced concentration-dependent rabbit DSM relaxations, but to a lesser extent than BAY 41-2272. Pretreatment with L-NAME (NO synthesis inhibitor) or sildenafil (phosphodiesterase-5 inhibitor) had no effect in BAY 41-2272- induced responses. However, the soluble guanylyl cyclase inhibitor ODQ significantly reduced BAY 41-2272-induced relaxantions. BAY 41-2272 (10 and 100 µM) increased the bladder cGMP levels by about of 14- and 20-fold, respectively, without affecting the cAMP levels. The cGMP increases in response to BAY 41-2272 and SNP were markedly reduced by ODQ. CaCl2 caused a concentration-dependent contraction in DSM strips and BAY 41- 2272 significantly reduced the contractile responses to extracellular Ca2+ in an ODQinsensitive manner. BAY 41-2272 also significantly reduced the increase of intracellular calcium levels induced by thrombin. This inhibitory effect was completely reverted after the treatment with ODQ. BAY 41-2272 relaxes DSM of the three animal species studied. BAY 41-2272-induced DSM relaxation involves mainly cGMP production, but an additional mechanism involving Ca2+ influx blockade independently of cGMP production appears to be involved / Mestrado / Farmacologia / Mestre em Farmacologia

Orientador: Gilberto de Nucci / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-11T20:24:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Toque_HaroldoAlfredoFlores_D.pdf: 1734292 bytes, checksum: a664da49d6a032202e54c1490b0647dc (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O sildenafil, inibidor específico de PDE5, é utilizado no tratamento da disfunção erétil. Na procura de um inibidor mais potente e seletivo de PDE5, testamos vinte novos análogos do sildenafil (6a-v), caracterizados pela presença de um grupo sulfonil ou de um substituinte n'n'etilendiamina na posição do grupo metil da piperazina. Os objetivos deste trabalho foram: 1) Avaliar a atividade inibitória da PDE5 de plaquetas humanas; 2) Avaliar o efeito relaxante dos análogos do sildenafil em corpo cavernoso de coelho; 3) Avaliar o efeito relaxante dos análogos do sildenafil em anéis de aorta de coelho. Foi utilizado sangue de voluntários sadios para a atividade inibitória da PDE5 e coelhos New Zealand machos (2-3 kg) procedentes do CEMIB-UNICAMP para os estudos funcionais. Os animais foram anestesiados com uretana, o corpo cavernoso e a artéria aorta foram rapidamente removidos. O tecido cavernoso e anéis de aorta foram montados em banho para órgão isolado contendo solução de Krebs (37oC, 95% O2 / 5% CO2). Os tecidos foram ligados a transdutores isométricos conectados a um sistema PowerLab® de aquisição de dados. Nossos resultados mostraram que a atividade inibitória da PDE5 induzida pelos análogos do sildenafil em plaquetas humanas foi de maneira dependente da concentração. Os compostos 6m, 6n e 6q mostraram valores elevados de IC50 para inibir a PDE5 plaquetária, enquanto que os compostos 6a, 6b, 6d, 6g e 6p produziram inibição inferior a 50%. A potência inibitória (IC50) dos compostos 6c, 6e, 6f, 6h, 6i, 6l e 6o foi similar ao sildenafil (IC50: 0,05 µM) com valores variando entre 0,05 e 0,15 µM. Os análogos que derivaram da molécula n'n'etilendiamina (6r, 6s, 6t e 6v) mostraram uma boa atividade inibitória com valores entre 0,20-0,51 µM. Interessantemente, o composto 6u mostrou uma potência de 0,04 µM, o qual representou o menor valor obtido dos análogos do sildenafil. Nos estudos funcionais, todos os análogos do sildenafil, à exceção do análogo 6m, relaxaram preparações de corpo cavernoso de coelho de maneira dependente da concentração. Particularmente, o análogo 6f mostrou o melhor perfil farmacológico no relaxamento, com potência similar ao sildenafil, e pode servir de base para o desenvolvimento de novos inibidores de PDE5 para o tratamento da disfunção erétil. Além disso, nossos resultados mostraram que os análogos do sildenafil produzem relaxamento dependente da concentração em anéis de aorta de coelho com endotélio íntegro ou removido. Somente o análogo 6b e 6m apresentaram valores de potência inferiores quando comparados ao sildenafil em tecidos com endotélio íntegro. A remoção do endotélio ou a adição do LNAME ou do ODQ (inibidor da NO sintase e da guanilil ciclase solúvel, respectivamente) em tecidos com endotélio íntegro, provocou deslocamento à direita para o sildenafil e seus análogos, à exceção do 6r e 6u que não apresentaram diminuição da potência decorrente da inibição do NO, seja pela remoção do endotélio, pela inibição da NO sintase ou pela inibição da guanilil ciclase solúvel. Nossos dados também mostram que o 6r e 6u, em combinação com o BAY 41-2272, aumentam a potência evocada por estes análogos tanto em anéis de aorta com endotélio íntegro ou removido. O relaxamento evocado pelo sildenafil, 6r e 6u não envolve a participação de canais de potássio e de cálcio, nem envolve a formação de prostanóides. As respostas relaxantes destes dois análogos não foram alteradas em tecidos desprovidos de endotélio, mostrando-se independentes da via NO/GMPc. Isto sugere que estes dois análogos podem ser de particular interesse em patologias decorrentes de disfunção endotelial. / Abstract: Sildenafil, a cGMP-specific phosphodiesterase-5 (PDE5) inhibitor, is used for the treatment of erectile dysfunction. In the search for a potent and selective PDE5 inhibitor, new sildenafil analogues (6a-v), characterized by the presence on the sulphonyl group in the 5' position of novel N-4-substituted piperazines or ethylenediamine moiety, were synthesized. The aim of this work was 1) To evaluate the PDE5 inhibitory activity in human platelets; 2) To evaluate the relaxing effect of sildenafil analogues in rabbit corpus cavernosum; 3) To evaluate the relaxing effect of sildenafil analogues in rabbit isolated aorta. Blood from human volunteers were collected and used for PDE5 inhibitory activity and Male New Zealand rabbit (2-3 kg) for functional studies. The rabbits were anaesthetized with urethane and sacrificed. The cavernosal tissue and aortic rings were mounted in organ bath containing Krebs solution (37oC, 95% O2 / 5% CO2). Each tissue was connected to an isometric transducer which was connected to a data acquisition system Powerlab®. Our results showed that sildenafil and its analogues concentration-dependently inhibited PDE5 activity in human platelets. Compounds 6m, 6n and 6q showed higher values of IC50 to inhibit PDE5 of platelets, whereas compounds 6a, 6b, 6d, 6g and 6p did not reach 50% of inhibition. The inhibitory potency of PDE5 for 6c, 6e, 6f, 6h, 6i, 6l and 6o were similar with sildenafil (IC50: 0,05 µM) with values between 0,05-0,15 µM. Derived analogues from n'n' substitution showed great PDE5 inhibitory activity. Interesting, compound 6u exhibited greater IC50 value (0,04 µM). In functional studies, all sildenafil analogues with exception of 6m, relaxed concentration-dependently rabbit corpus cavernosum. Compound 6f exhibited great pEC50 value in corpus cavernosum and could be used as base for developing new PDE5 inhibitors. Moreover, our results showed that sildenafil analogues concentration-dependently relaxed both endothelium-intact and - denuded aortic rings with similar potency values of sildenafil. Compounds 6b and 6m showed lower values of potency when compared to sildenafil in endothelium intact. Endothelium denudation or addition of L-NAME or ODQ (NOS and sGC inhibitors, respectively) caused marked rightward shifts in the curve to sildenafil and its analogues, whereas the relaxation curves for 6r and 6u were not altered after endothelium removal or either by the NO synthase or sGC inhibition. Moreover, our data also suggest that compound 6r and 6u increased the potency values in combination with BAY 41-2272 in both intact and denuded endothelium. The relaxation evoked by sildenafil, 6r and 6u does not involve either calcium or potassium channels or prostanoids formation. The relaxing responses by these compounds were independent of NO/cGMP pathway, suggesting that these compounds may be used in several diseases involving endothelium dysfunction. / Doutorado / Doutor em Farmacologia

A formação de biofilmes bacterianos é um fenômeno bem conhecido, caracterizado pela formação de uma comunidade bacteriana estática, embebida em uma matriz exopolimérica, regulada pela molécula sinalizadora c-di-GMP. Os domínios proteicos que catalisam a síntese (GGDEF) e degradação (EAL e HD-GYP) de c-di-GMP estão presentes em grande quantidade em quase todos os genomas bacterianos sequenciados até hoje. Dentre as diversas proteínas envolvidas nas vias de sinalização mediadas por esse nucleotídeo, uma grande parcela são proteínas transmembranares que possuem ambos domínios GGDEF e EAL. Funcionalmente, esses domínios se apresentam em todas combinações: ambos degenerados ou conservados e combinações GGDEF-degenerado/EAL-conservado ou vice-versa. Enquanto que domínios conservados potencialmente apresentam atividade catalítica, os degenerados geralmente convertem-se em domínios estruturais ou receptores de c-di-GMP. Embora recentes estudos estruturais revelaram detalhes de proteínas com ambos domínios degenerados (LapD) ou ativos (MorA), pouco se sabe sobre uma das combinações mais representativas: GGDEF-degenerado/EAL-conservado. Nesse trabalho, realizamos um estudo estrutural e funcional da proteína STM3615 de Salmonella enterica, que apresenta um domínio periplasmático de função desconhecida, seguido pelos domínios citoplasmáticos HAMP, GGDEF-degenerado e EAL-conservado. Através de diferentes construções citoplasmáticas solúveis de STM3615, confirmamos que essa proteína apresenta atividade fosfodiesterase, mesmo quando o domínio EAL encontra-se isolado. Corroborando com sua atividade catalítica, estudos em solução, tais como SAXS e cromatografia de exclusão molecular, mostraram que o EAL isolado de STM3615 é dimérico, um pré-requisito para ser ativo. Utilizando uma construção com os domínios GGDEF-EAL determinamos sua estrutura cristalográfica a uma resolução de 2,5 Å. Comparada com proteínas de arquitetura próxima, como o receptor de c-di-GMP LapD de Pseudomonas fluorescens, ou a enzima bifuncional MorA de Pseudomonas aeruginosa, sua estrutura se assemelha muito mais a essa última. Em particular, a hélice que conecta os domínios GGDEF e EAL possui a mesma extensão que a de MorA, maiores que a encontrada em LapD. Como a hélice pequena de LapD está relacionada com sua plasticidade conformacional interdomínios, a estrutura apresentada nesse trabalho sugere as proteínas dual domain cataliticamente ativas (EAL-mono ou bifuncionais) sejam estruturalmente rígidas. Combinando esses resultados com uma análise computacional feita em outras 150 sequências representativas de proteínas dual domain, propomos mecanismos catalíticos distintos para as enzimas bifuncionais e as EAL-monofuncionais. Enquanto que essas últimas formam dímeros estáveis através do domínio EAL, numa conformação apta para interagir e degradar c-di-GMP, as enzimas bifuncionais apresentam transições oligoméricas mediadas por interação de c-di-GMP com EAL, impondo atividades ciclase (GGDEF) e fosfodiesterase (EAL) excludentes. Por fim, baseados nesses mecanismos e na arquitetura de STM3615, ainda especulamos mecanismos funcionais in vivo compatíveis com o tema emergente de interações proteicas e localização do sinal nas vias de sinalização mediadas por c-di-GMP. / The formation of bacterial biofilms is a well-established phenomenon regulated by the signaling molecule c-di-GMP, characterized by the establishment of a static bacterial community embedded in a exopolymeric matrix. The domains responsible for the synthesis (GGDEF) or degradation (EAL and HD-GYP) of c-di-GMP are present in multiple proteins in nearly all bacterial genomes sequenced to date. Among the multiple and structurally diverse proteins involved in c-di-GMP signaling and biosynthesis, a large class are transmembrane proteins bearing both EAL and GGDEF domains. Functionally, these domains are presented in all combinations: both degenerate or conserved and combinations GGDEF-degenerated/EAL-conserved or vice versa. While the predicted conserved domains exhibit catalytic activity, the degenerate usually converted into structural domains or c-di-GMP receptors. While structural studies have revealed details of proteins with both domains degenerated (LapD) or conserved (MorA), little is known about one of the most representative combinations: GGDEF-degenerated/EAL-conserved. In this work, we conducted a structural and functional study of Salmonella enterica STM3615 protein, which has a periplasmic domain of unknown function, followed by cytoplasmic domains HAMP, GGDEF-degenerated and EAL-conserved. Through different soluble cytoplasmic constructs of STM3615, we confirmed that this protein has phosphodiesterase activity, even with the isolated EAL domain. In agreement with its catalytic activity, solution studies, such as SAXS and size exclusion chromatography, showed that STM3615 isolated EAL is dimeric, a prerequisite for phosphodiesterase activity. Using a construct with the isolated EAL-GGDEF domains, we determine its crystal structure to a resolution of 2.5 Å. Compared to the architectural closed c-di-GMP receptor LapD from Pseudomonas fluorescens and the bifunctional enzyme MorA from Pseudomonas aeruginosa, STM3615 structure is more similar to the latter. In particular, the α-helix connecting the domains GGDEF and EAL has similar extension, longer than the helix found in LapD. Given that this helix in LapD is essential for its inter-domain conformational plasticity, the structure presented in this study suggests the dual domain catalytically active proteins are structurally rigid. Combining these results with a computational analysis with 150 representative sequences containing the tandem GGDEF-EAL domains, we propose distinct catalytic mechanisms for bifunctional and monofunctional EAL enzymes. While the latter form stable dimers through the EAL domain, a conformation prompted to interact and degrade c-di-GMP, the bifunctional enzymes present oligomeric transitions mediated by interaction of c-di-GMP with EAL domain, imposing excluding cyclase (GGDEF) or phosphodiesterase (EAL) activities. Finally, based on these mechanisms and STM3615 architecture, we also speculated about functional mechanisms in vivo consistent with the emerging theme of protein interactions and localized signal involved in signaling pathways mediated by c-di-GMP.

Läkemedelsindustrin är en starkt reglerad industri där all tillverkning av läkemedel måste utföras efter regler och riktlinjer som går under benämning Good Manufacturing Practice, GMP. Dessa riktlinjer är avsedda för att minimera alla risker som finns och uppkommer med farmaceutisk tillverkning. Astra Zenecas tillverkningsenhet i Södertälje tillverkar mer än 30 olika läkemedel till fler än 100 marknader. Detta har lett till att denna tillverkningsenhet ständigt är uppvaktad av inspektioner från olika marknader och myndigheter, för att försäkra att all tillverkning av läkemedel genomdrivs utifrån GMPs regler och riktlinjer. I denna tillverkningsenhet har ett projekt påbörjats för att utforma och framta en organisationsförändring. Denna förändring handlar om att hitta ett effektiviserat sätt för att kunna hantera och bemöta dessa inspektioner, förändringen innebär skapandet av en ny virtuell enhet som går under benämning Inspektionsteam. Syfte: Syftet med denna studie är att analysera processarbetet vid utformningen och framtagningen av en organisationsförändring inom en specifik avdelning på Astra Zeneca. Metod: Studien har en kvalitativ ansats där fyra personer som är involverade i projektet intervjuats. Studien är baserad på teorier för att djupare kunna studera studieobjektet. Respondenterna och avdelningen som studien utfördes på har hållits anonyma på begäran av företag

A formação de biofilmes bacterianos é um fenômeno bem conhecido, caracterizado pela formação de uma comunidade bacteriana estática, embebida em uma matriz exopolimérica, regulada pela molécula sinalizadora c-di-GMP. Os domínios proteicos que catalisam a síntese (GGDEF) e degradação (EAL e HD-GYP) de c-di-GMP estão presentes em grande quantidade em quase todos os genomas bacterianos sequenciados até hoje. Dentre as diversas proteínas envolvidas nas vias de sinalização mediadas por esse nucleotídeo, uma grande parcela são proteínas transmembranares que possuem ambos domínios GGDEF e EAL. Funcionalmente, esses domínios se apresentam em todas combinações: ambos degenerados ou conservados e combinações GGDEF-degenerado/EAL-conservado ou vice-versa. Enquanto que domínios conservados potencialmente apresentam atividade catalítica, os degenerados geralmente convertem-se em domínios estruturais ou receptores de c-di-GMP. Embora recentes estudos estruturais revelaram detalhes de proteínas com ambos domínios degenerados (LapD) ou ativos (MorA), pouco se sabe sobre uma das combinações mais representativas: GGDEF-degenerado/EAL-conservado. Nesse trabalho, realizamos um estudo estrutural e funcional da proteína STM3615 de Salmonella enterica, que apresenta um domínio periplasmático de função desconhecida, seguido pelos domínios citoplasmáticos HAMP, GGDEF-degenerado e EAL-conservado. Através de diferentes construções citoplasmáticas solúveis de STM3615, confirmamos que essa proteína apresenta atividade fosfodiesterase, mesmo quando o domínio EAL encontra-se isolado. Corroborando com sua atividade catalítica, estudos em solução, tais como SAXS e cromatografia de exclusão molecular, mostraram que o EAL isolado de STM3615 é dimérico, um pré-requisito para ser ativo. Utilizando uma construção com os domínios GGDEF-EAL determinamos sua estrutura cristalográfica a uma resolução de 2,5 Å. Comparada com proteínas de arquitetura próxima, como o receptor de c-di-GMP LapD de Pseudomonas fluorescens, ou a enzima bifuncional MorA de Pseudomonas aeruginosa, sua estrutura se assemelha muito mais a essa última. Em particular, a hélice que conecta os domínios GGDEF e EAL possui a mesma extensão que a de MorA, maiores que a encontrada em LapD. Como a hélice pequena de LapD está relacionada com sua plasticidade conformacional interdomínios, a estrutura apresentada nesse trabalho sugere as proteínas dual domain cataliticamente ativas (EAL-mono ou bifuncionais) sejam estruturalmente rígidas. Combinando esses resultados com uma análise computacional feita em outras 150 sequências representativas de proteínas dual domain, propomos mecanismos catalíticos distintos para as enzimas bifuncionais e as EAL-monofuncionais. Enquanto que essas últimas formam dímeros estáveis através do domínio EAL, numa conformação apta para interagir e degradar c-di-GMP, as enzimas bifuncionais apresentam transições oligoméricas mediadas por interação de c-di-GMP com EAL, impondo atividades ciclase (GGDEF) e fosfodiesterase (EAL) excludentes. Por fim, baseados nesses mecanismos e na arquitetura de STM3615, ainda especulamos mecanismos funcionais in vivo compatíveis com o tema emergente de interações proteicas e localização do sinal nas vias de sinalização mediadas por c-di-GMP. / The formation of bacterial biofilms is a well-established phenomenon regulated by the signaling molecule c-di-GMP, characterized by the establishment of a static bacterial community embedded in a exopolymeric matrix. The domains responsible for the synthesis (GGDEF) or degradation (EAL and HD-GYP) of c-di-GMP are present in multiple proteins in nearly all bacterial genomes sequenced to date. Among the multiple and structurally diverse proteins involved in c-di-GMP signaling and biosynthesis, a large class are transmembrane proteins bearing both EAL and GGDEF domains. Functionally, these domains are presented in all combinations: both degenerate or conserved and combinations GGDEF-degenerated/EAL-conserved or vice versa. While the predicted conserved domains exhibit catalytic activity, the degenerate usually converted into structural domains or c-di-GMP receptors. While structural studies have revealed details of proteins with both domains degenerated (LapD) or conserved (MorA), little is known about one of the most representative combinations: GGDEF-degenerated/EAL-conserved. In this work, we conducted a structural and functional study of Salmonella enterica STM3615 protein, which has a periplasmic domain of unknown function, followed by cytoplasmic domains HAMP, GGDEF-degenerated and EAL-conserved. Through different soluble cytoplasmic constructs of STM3615, we confirmed that this protein has phosphodiesterase activity, even with the isolated EAL domain. In agreement with its catalytic activity, solution studies, such as SAXS and size exclusion chromatography, showed that STM3615 isolated EAL is dimeric, a prerequisite for phosphodiesterase activity. Using a construct with the isolated EAL-GGDEF domains, we determine its crystal structure to a resolution of 2.5 Å. Compared to the architectural closed c-di-GMP receptor LapD from Pseudomonas fluorescens and the bifunctional enzyme MorA from Pseudomonas aeruginosa, STM3615 structure is more similar to the latter. In particular, the α-helix connecting the domains GGDEF and EAL has similar extension, longer than the helix found in LapD. Given that this helix in LapD is essential for its inter-domain conformational plasticity, the structure presented in this study suggests the dual domain catalytically active proteins are structurally rigid. Combining these results with a computational analysis with 150 representative sequences containing the tandem GGDEF-EAL domains, we propose distinct catalytic mechanisms for bifunctional and monofunctional EAL enzymes. While the latter form stable dimers through the EAL domain, a conformation prompted to interact and degrade c-di-GMP, the bifunctional enzymes present oligomeric transitions mediated by interaction of c-di-GMP with EAL domain, imposing excluding cyclase (GGDEF) or phosphodiesterase (EAL) activities. Finally, based on these mechanisms and STM3615 architecture, we also speculated about functional mechanisms in vivo consistent with the emerging theme of protein interactions and localized signal involved in signaling pathways mediated by c-di-GMP.