A (Na+,K+)-ATPase presente no tecido branquial dos crustáceos osmorreguladores é um componente essencial do sistema de regulação iônica e osmótica e de excreção ativa de NH4 +. Dessa forma, a caracterização cinética da (Na+,K+)-ATPase branquial de Clibanarius vittatus pode fornecer dados importantes para a compreensão dos mecanismos bioquímicos desses processos. Nesse sentido, foram realizados ensaios cinéticos com a fração microsomal obtida do tecido branquial de C. vittatus. Os dados obtidos revelaram a presença de um único pico com atividade ATPase. Os dados obtidos a partir da hidrólise do substrato ATP revelaram a presença de dois sítios, um de alta afinidade que apresenta interação sítio-sítio (nH=1,9; K0,5= 63,8 ± 2,9 nM e V= 19,1 ± 0,8 U/mg) e outro de baixa afinidade, com características Michaelianas (nH=1,0; KM= 44,1 ± 2,6 mM e VM= 123,5 ± 6,1 U/mg). Além disso, foi observada interação do tipo sítio-sítio (nH= 1,8) para estimulação dos íons magnésio (V= 132,0 ± 5,3 U/mg e K0,5= 0,36 ± 0,02 mM). Por outro lado, as interações dos íons sódio (K0,5= 7,4 ± 0,4 mM), potássio (K0,5= 1,51 ± 0,05 mM) e amônio (K0,5= 4,5 ± 0,2 mM) obedeceram a uma cinética Michaeliana. Os dados obtidos mostraram que em condições saturantes de íons potássio, a atividade enzimática aumenta de maneira concentração-dependente quando na presença de íons amônio (V= 290,8 ± 14,4 U/mg e KM= 2,9 ± 0,1 mM). A presença da ouabaína no meio reacional acarretou 66% de inibição (KI= 117,3 ± 3,5 mM), indicando a presença de outras ATPases. A atividade K+-fosfatase, medida usando o substrato sintético PNFF revelou a presença de um único sítio de hidrólise (V= 47,4 ± 1,9 U/mg e KM= 1,0 ± 0,04 mM) com características Michaelianas (nH= 1,1). Entretanto, para os íons Mg2+ (nH= 2,6 e K0,5= 0,6 ± 0,1 mM), K+ (nH= 1,4 e K0,5= 3,7 ± 0,1 mM) e NH4 + (nH= 1,9 e K0,5= 19,3 ± 0,7 mM) foram observadas interações sítio-sítio. Em conjunto, os resultados cinéticos obtidos para a (Na+,K+)-ATPase branquial de C. vittatus, reforçam a possibilidade de que essa enzima contribui eficientemente com o mecanismo adaptativo desencadeado em resposta à exposição a altas concentrações externas de amônia. É importante ressaltar que o presente trabalho representa o primeiro estudo de caracterização cinética da enzima (Na+,K+)- ATPase no ermitão C. vittatus, um animal inserido em um microambiente constituído pela concha. Finalmente, este trabalho agrega informações relevantes relacionadas ao grupo dos Decapoda, em relação ao papel da (Na+,K+)-ATPase nos processos metabólicos e de osmorregulação nos crustáceos. / (Na+,K+)-ATPase is an essential component of osmotic and iono-regulatory system of crustacean gill and plays a relevant role in NH4 + excretion. Thus, the kinetic characterization of Clibanarius vittatus gill microsomal (Na+,K+)-ATPase, can provide crucial data to the understanding of osmoregulating and excretion processes of these animals in different environments, especially the shell microenvironment. In this way, kinetic assays were performed with gill microsomal fraction. The results showed a single protein peak with ATPase activity. The results from ATP hydrolysis revealed the presence of two different sites. One of them is related to the high-affinity with site-site interaction (nH=1.9; K0.5= 63.8 ± 2.9 nM and V= 19.1 ± 0.8 U/mg) and the other shows low-affinity, obeying Michaelis-Menten kinetics (nH=1.0; KM= 44.1 ± 2.6 mM and VM= 123.5 ± 6.1 U/mg). Moreover, site-site interaction (nH= 1.8) was observed to the magnesium ions stimulation (V= 132.0 ± 5.3 U/mg and K0.5= 0.36 ± 0.02 mM). On the other hand, the stimulations of Na+ (K0.5= 7.4 ± 0.4 mM), K+ (K0.5= 1.51 ± 0.05 mM) and NH4 + (K0.5= 4.5 ± 0.2 mM), followed Michaelis-Menten kinetics. At saturating concentrations of potassium ions, the enzyme activity was increased in a dependent-concentration manner with increasing ammonium ions concentration (V= 290.8 ± 14.4 U/mg and KM= 2.9 ± 0.1 mM). Ouabain inhibited 66% of (Na+,K+)-ATPase activity (KI= 117.3 ± 3.5 mM) of the gill microsomal enzyme, indicating the presence of other ATPase activities. The K+-fosfatase activity was also measured using PNPP, a synthetic substrate. PNPP hydrolysis resulted in single site hydrolysis site, obeying the Michaelis-Menten kinetics (nH= 1.1). However, it was observed site-site interactions for Mg2+ (nH= 2.6; K0.5= 0.6 ± 0.1 mM), K+ (nH= 1.4; K0.5= 3.7 ± 0.1 mM) and NH4 + (nH= 1.9; K0.5= 19.3 ± 0.7 mM) ion estimulations. Taken together, these results provide important informations on the kinetic properties of gill (Na+,K+)-ATPase of C. vittatus, emphasizing the synergiistic stimulation induced by K+ and NH4 +, which appear to contribute to the efficient adaptive mechanism triggered by exposure of high external ammonia concentrations. It is important to emphasize that this is the first study on the kinetic properties of (Na+,K+)-ATPase enzyme of the hermit crab C. vittatus. Finally, this study provide information concerning the (Na+,K+)-ATPase role in the metabolic and osmoregulating mechanisms of this Decapoda group

A caracterização bioquímica da (Na+,K+)-ATPase, uma importante enzima envolvida no controle osmo-iônico nos crustáceos osmorreguladores, foi realizada a partir de centrifugação diferencial de frações microsomais do tecido branquial do siri eurialino C. danae, coletado na Baía de Ubatuba e mantido a 33o/oo de salinidade (animais recém-capturados). A ultracentrifugação da fração microsomal em um gradiente contínuo de sacarose (10-50%) revelou a presença de um único pico de atividade (Na+, K+)-ATPase, coincidente com o pico de atividade K+-fosfatase. Ambas as atividades foram inibidas completamente pela ouabaína. O Western blotting da fração microsomal apresentou uma única banda imunoespecífica contra a subunidade alfa da (Na+, K+)-ATPase, sugerindo a presença de uma única isoforma para a cadeia alfa da enzima. A hidrólise do ATP ocorreu em sítios de alta afinidade que apresentaram interações sítio-sítio (nH=3,6) com uma atividade específica V= 35,4 ± 2,1 U/mg e K0,5= 54,0 ± 4,0 nM, bem como em sítios de baixa afinidade, que obedeceram uma cinética Michaeliana, com V= 271,5 ± 17,2 U/mg e KM = 55,0 ± 3,0 uM. A estimulação da atividade da enzima pelos íons Na+ (V= 302,1 ± 14,1 U/mg e K0,5= 5,80 ± 0,3 mM), Mg2+ (V= 309,7 ± 15,7 U/mg e K0,5= 0,48 ± 0,02 mM) e K+ (V= 294,0 ± 11,8 U/mg e K0,5= 1,61 ± 0,06 mM) ocorreu através de interações sítio-sítio, enquanto a estimulação pelos íons NH4+ obedeceu a uma cinética Michaeliana com V= 377,8 ± 22,7 U/mg e KM= 4,61 ± 0,27 mM). Interessantemente, os íons NH4+ estimularam sinergisticamente a atividade específica da enzima em cerca de 90% (V= 557,0 ± 28,3 U/mg), sugerindo que esses íons se ligam em diferentes sítios na molécula. A (Na+,K+)-ATPase do tecido branquial de C. danae hidrolisou o PNFF com V= 125,4 ± 7,5 U/mg, K0,5= 1,2 ± 0,1 mM, através de interações cooperativas (nH= 1,5). Além disso, essa atividade K+-fosfatase foi inibida competitivamente pelo ATP (KI= 57,2 ± 2,6 µM), sugerindo que os dois substratos foram hidrolisados no mesmo sítio da enzima. A estimulação da atividade K+-fosfatase da (Na+,K+)-ATPase pelos íons K+ (V= 121,0 ± 6,1 U/mg; K0,5= 2,1 ± 0,1 mM), Mg2+ (V= 125,3 ± 6,3 U/mg; K0,5= 1,0 ± 0,1 mM) e NH4+ (V= 126,1 ± 4,8 U/mg; K0,5= 13,7 ± 0,5 mM) ocorreram através de interações sítio-sítio, similarmente ao observado para o ATP. A ouabaína e o ortovanadato inibiram completamente a atividade (Na+,K+)-ATPase (KI= 147,2 ± 7,2 uM; KI= 11,2 ± 0,6 nM, respectivamente). Entretanto, para a atividade K+-fosfatase os valores determinados foram significativamente superiores (KI= 830,3 ± 42,5 uM; KI= 34,0 ± 1,4 nM, respectivamente). A inibição da atividade da (Na+,K+)-ATPase por essas duas substâncias foi afetada pela presença de íons NH4+. Entretanto, o mesmo não ocorreu com a atividade K+-fosfatase da enzima. A representação de Arrhenius revelou a ocorrência de uma transição de fase próximo a 19°C, com deltaH1= 15.939 cal/mol e outra a 38°C com deltaH2= 7.719 cal/mol. Temperaturas acima de 43°C provocaram uma rápida inativação da (Na+,K+)-ATPase. Esta é a primeira demonstração da presença de um sítio de alta afinidade para o ATP na (Na+,K+)-ATPase de crustáceo. Os resultados obtidos sugerem que as atividades (Na+,K+)-ATPase e K+-fosfatase pertencem à mesma enzima e que a preparação não apresenta contaminações por outras ATPases e/ou fosfatases. Do ponto de vista fisiológico, os resultados deste trabalho são relevantes em relação à excreção ativa dos íons NH4+ pelos crustáceos. / The modulation by Mg+2, Na+, K+, NH4+ ions and ATP of the (Na+, K+)-ATPase activity in a microsomal fraction from Callinectes danae gills was analyzed. ATP was hydrolyzed at high-affinity binding sites at a maximal rate of V= 35.4 ± 2.1 U/mg and K0.5= 54.0 ± 3.6 nM, obeying cooperative kinetics (nH= 3.6). At low-affinity sites, the enzyme hydrolyzed ATP obeying Michaelis-Menten kinetics with KM= 55.0 ± 3.0 uM and V= 271.5 ± 17.2 U/mg. This is the first demonstration of a crustacean (Na+, K+)-ATPase possessing two ATP hydrolyzing sites. Stimulation by sodium (K0.5= 5.80 ± 0.30 mM), magnesium (K0.5= 0.48 ± 0.02 mM) and potassium ions (K0.5= 1.61 ± 0.06 mM) exhibited site-site interactions, while that by ammonium ions obeyed Michaelis-Menten kinetics (KM= 4.61 ± 0.27 mM). Ouabain (KI= 147.2 ± 7.2 uM) and orthovanadate (KI= 11.2 ± 0.6 nM) completely inhibited ATPase activity, indicating the absence of contaminating ATPase and/or neutral phosphatase activities. Ammonium and potassium ions synergistically stimulated the enzyme, increasing specific activities up to 90%, suggesting that these ions bind to different sites on the molecule and that the presence of each ion modulates enzyme stimulation by the other. The kinetic properties of a microsomal gill (Na+,K+)-ATPase were also analyzed using p-nitrophenylphosphate as substrate. The (Na+,K+)-ATPase hydrolyzed the substrate obeying cooperative kinetics (n= 1.5) at rates of V= 125.4 ± 7.5 U/mg and K0.5= 1.2 ± 0.1 mM and ATP competitively inhibited K+-phosphatase activity (KI= 57.2 ± 2.6 µM). Enzyme stimulation by potassium (V= 121.0 ± 6.1 U/mg; K0.5= 2.1 ± 0.1 mM) and magnesium ions (V= 125.3 ± 6.3 U/mg; K0.5= 1.0 ± 0.1 mM) was cooperative. Ammonium ions stimulated the enzyme through site-site interactions to a rate of V= 126.1 ± 4.8 U/mg with K0.5= 13.7 ± 0.5 mM. However, the K+-phosphatase activity was not synergistically stimulated using potassium plus ammonium ions. Sodium ions (KI= 36.7 ± 1.7 mM), ouabain (KI= 830.3 ± 42.5 uM) and orthovanadate (KI= 34.0 ± 1.4 nM) completely inhibited K+-phosphatase activity. The data show that the K+-phosphatase activity corresponds strictly to the (Na+,K+)-ATPase. This is the first invertebrate (Na+,K+)-ATPase shown to exhibit both high- and low-affinity sites for ATP hydrolysis and synergistic stimulation by potassium and ammonium ions (Masui et al., 2002). Further characterization of the K+-phosphatase activity will reveal its specific kinetic characteristics and may become a useful tool in comparative osmoregulatory studies.

O caranguejo de mangue Ucides cordatus é um forte hiper-hipo-osmorregulador que se encontra iso-osmótico ao ambiente na salinidade próxima a 20‰. A osmorregulação é realizada por diversos órgãos, mas principalmente pelas brânquias posteriores, enquanto as brânquias anteriores relacionam-se com a respiração. A regulação iônica é feita por muitas enzimas, sendo a principal a Na+-K+-ATPase (NKA). Tal enzima pode variar sua atividade em diversas condições ambientais, como a salinidade e/ou temperatura; é alterada por características físicas das membranas, como fluidez; e também modulada por ácidos graxos de fosfolipídios de membrana encontrados nas brânquias. O objetivo deste trabalho foi elucidar a conformação dos fosfolipídios de membrana, no que tange aos ácidos graxos destes, em animais submetidos a diferentes salinidades. Os caranguejos foram divididos e submetidos a três situações (n=4 por grupo): controle /iso-osmótico (salinidade 20‰), hipo-osmótico (10‰) e hiper-osmótico (30‰). Um grupo de animais foi exposto a um período de curto prazo (6 horas) e outro grupo a um período de 120 horas. As brânquias foram removidas e as frações lipídicas extraídas para configurar o perfil de ácidos graxos. Após montado o perfil das classes dos ácidos graxos, os mesmos foram determinados por cromatografia gasosa. A atividade específica da NKA foi mensurada com base na diferença entre a taxa de liberação de fosfato a partir de ATP. Os resultados mostraram um aumento dos ácidos graxos poliinsaturados (PUFA) sob o estresse hipo-osmótico em brânquias posteriores em ambas as frações, fosfatidilcolina (FC) e fosfatidiletanolamina (FE), em animais submetidos ao tratamento de 120 horas. PUFA tende a aumentar a fluidez de membrana, portanto, nesta condição a membrana talvez estivesse sob tal estado, mais permeável. No estresse hiper-osmótico, por outro lado, o FE de brânquias posteriores mostrou um aumento dos ácidos graxos saturados em animais também expostos a 120 horas. Tais ácidos graxos fazem com que a conformação da membrana se torne menos fluida, e menos permeável a solutos. Não houve diferença no perfil de ácidos graxos para animais expostos a 6 horas em diferentes salinidades. A atividade da NKA variou entre as diferentes exposições. / The mangrove\'s crab Ucides cordatus is a good hyper-hyposmoregulator that is isosmotic in a 20‰ salinity environment. The osmoregulation is performed by many organs, however the most important structure is the posterior gills. On the other hand, anterior gills are related to breathing. Ionic regulation is performed by several pumps, primarily by Na+-K+-ATPase (NKA). This enzyme performs its role due to environmental conditions such as salinity and/or temperature, but also to membrane\'s physics characteristics such as fluidity and composition of fatty acids. The purpose of this study was to evaluate the membrane\'s conformation in relation to fatty acids of phospholipids, when acclimated to different salinities. The crabs were divided into three groups (n = 4 per group): isosmotic/control (20‰ salinity), hyposmotic (10‰ salinity) and hyperosmotic (30‰ salinity). A group of animals were exposed to a short-term period (6 hours) and another group to a long-term period (120 hours). The gills were removed and their total lipids was extracted to set up the fatty acids profile (phospholipid class). The fatty acids profile were determined as phospholipid class by gas chromatography. The specific activity of NKA was based upon measurement of the phosphate released through the breakdown of ATP. The results showed that phosphatidylethanolamine (PE) and phosphatidylcoline (PC) from posterior gills exposed to 10‰ salinity for long-term had significantly higher levels of polyunsaturated fatty acids (PUFA). PUFA tends to increase membrane\'s fluidity, thus in the hyposmotic stressful situation, the membrane\'s conformation could be more fluid. When exposed to 30‰ salinity for long term, the PE of posterior gills showed increased levels of saturated fatty acids that implies in a less fluid membrane\'s conformation. There were no significant differences among fatty acids of phospholipids in gills of crabs exposed to a short-term period (6 hours). The specific activity of NKA ranged among the different salinities.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós–Graduação em Aqüicultura, Instituto de Oceanografia, 2011. / Submitted by Cristiane Silva (cristiane_gomides@hotmail.com) on 2012-08-11T17:30:34Z No. of bitstreams: 1 dissertao mestrado_iuri salim abou anni.pdf: 920616 bytes, checksum: e1ed6eb173ad9593484417ec03fdce7b (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2012-12-19T14:26:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertao mestrado_iuri salim abou anni.pdf: 920616 bytes, checksum: e1ed6eb173ad9593484417ec03fdce7b (MD5) / Made available in DSpace on 2012-12-19T14:26:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertao mestrado_iuri salim abou anni.pdf: 920616 bytes, checksum: e1ed6eb173ad9593484417ec03fdce7b (MD5) Previous issue date: 2011 / O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da salinidade sobre o comportamento iono e osmorregulatório, bem como o crescimento de juvenis de pampo Trachinotus marginatus. Um experimento foi realizado para estimar o ponto isosmótico e as concentrações iônicas plasmáticas do pampo. Os peixes (144,7 ± 28,4 g e 19,6 ± 2,0 cm) foram aclimatados durante quinze dias nas salinidades 4, 8, 12, 16 e 20 e amostras de sangue foram coletadas para análise da composição iônica e osmolalidade plasmática. O ponto isosmótico foi determinado pela regressão linear entre a osmolalidade plasmática e a osmolalidade da água. Em um segundo experimento, 320 peixes (2,14 ± 0,29 g e 5,11 ± 0,33 cm) foram aleatoriamente distribuídos em 16 tanques (50L). Cada tratamento foi mantido nas salinidades 3, 6, 12 e 32 (quatro repetições cada), equivalente a 25, 50, 100 e 267% do ponto de isosmótico. Durante o período experimental (28 dias), os peixes foram mantidos a 28 °C, pH 8,0, alcalinidade 135 mg CaCO3/L e saturação de oxigênio sempre superior a 90%. O consumo de oxigênio foi medido em cada salinidade. O segundo arco branquial de 12 peixes foi coletado para análise da atividade da enzima Na+/K+-ATPase. O ponto isosmótico do pampo foi determinado em 357,5 mOsmoles/kg H2O-1, o que equivale à salinidade 13,1. A osmolalidade plasmática, o hematócrito, a glicemia, o índice hepatossomático e atividade da Na+/K+-ATPase branquial não foram afetados pela salinidade. No segundo experimento, a maior taxa de consumo de oxigênio foi observado para os peixes criados na salinidade 3, enquanto a atividade da Na+/K+-ATPase branquial foi significativamente maior nesta salinidade em relação às salinidades 12 e 32. A concentração de glicogênio hepático da salinidade 3 foi significativamente menor em relação a salinidade 32. A atividade da tripsina no intestino e a umidade dos músculos não apresentaram variação significativa entre os tratamentos. O maior crescimento foi observado nas salinidades 3, 6 e 12. / The objective of this study was to evaluate the effect of salinity on juvenile growth of juvenile pompano Trachinotus marginatus. One experiment was done to estimate the isosmotic point of pompano, fish (144,7 ± 28,4 g e 19,6 ± 2,0 cm) were acclimated fortnightly at salinities 4, 8, 12, 16 and 20 and blood was sampled for osmolarity analysis. The isosmotic point was determined by linear regression between plasma osmolality and water osmolality. Later, 320 fish (2,1 ± 0,2 g and 5,1 ± 0,3 cm) were randomly distributed into 16 tanks (50L). Each treatment was maintained at salinities 3, 6, 12, and 32 (four replicates each), equivalent to 25, 50, 100 and 267% of the isosmotic point. During the experimental period (28 days), fish were maintained at 28°C, pH 8.0, alkalinity 135 mg/L of CaCO3, and oxygen saturation was always above 90%. Oxygen consumption was measured at each salinity. The second gill arch of 12 fish was collected for analysis of the Na+/K+-ATPase. The isosmotic point of T. marginatus was determined in 357,5 mOsmol/kg H2O-1, which is equivalent to salinity 13,1. Plasma osmolality, hematocrit, glycemia, hepatosomatic index and activity of Na+/K+-ATPase were not affected by salinity. In the second experiment, the highest rate of oxygen consumption was observed for fish reared at salinity 3, while the activity of Na+/K+-ATPase was significantly higher in salinity 3 in relation to salinity 12 and 32. The hepatic glycogen concentration of salinity 3 was significantly lower than the salinity 32. The activity of trypsin in the intestine and muscle humidity showed no significant variation between treatments. The best growth performance was observed at salinity 3, 6 and 12.

A (Na+,K+)-ATPase presente no tecido branquial dos crustáceos osmorreguladores é um componente essencial do sistema de regulação iônica e osmótica e de excreção ativa de NH4 +. Dessa forma, a caracterização cinética da (Na+,K+)-ATPase branquial de Clibanarius vittatus pode fornecer dados importantes para a compreensão dos mecanismos bioquímicos desses processos. Nesse sentido, foram realizados ensaios cinéticos com a fração microsomal obtida do tecido branquial de C. vittatus. Os dados obtidos revelaram a presença de um único pico com atividade ATPase. Os dados obtidos a partir da hidrólise do substrato ATP revelaram a presença de dois sítios, um de alta afinidade que apresenta interação sítio-sítio (nH=1,9; K0,5= 63,8 ± 2,9 nM e V= 19,1 ± 0,8 U/mg) e outro de baixa afinidade, com características Michaelianas (nH=1,0; KM= 44,1 ± 2,6 mM e VM= 123,5 ± 6,1 U/mg). Além disso, foi observada interação do tipo sítio-sítio (nH= 1,8) para estimulação dos íons magnésio (V= 132,0 ± 5,3 U/mg e K0,5= 0,36 ± 0,02 mM). Por outro lado, as interações dos íons sódio (K0,5= 7,4 ± 0,4 mM), potássio (K0,5= 1,51 ± 0,05 mM) e amônio (K0,5= 4,5 ± 0,2 mM) obedeceram a uma cinética Michaeliana. Os dados obtidos mostraram que em condições saturantes de íons potássio, a atividade enzimática aumenta de maneira concentração-dependente quando na presença de íons amônio (V= 290,8 ± 14,4 U/mg e KM= 2,9 ± 0,1 mM). A presença da ouabaína no meio reacional acarretou 66% de inibição (KI= 117,3 ± 3,5 mM), indicando a presença de outras ATPases. A atividade K+-fosfatase, medida usando o substrato sintético PNFF revelou a presença de um único sítio de hidrólise (V= 47,4 ± 1,9 U/mg e KM= 1,0 ± 0,04 mM) com características Michaelianas (nH= 1,1). Entretanto, para os íons Mg2+ (nH= 2,6 e K0,5= 0,6 ± 0,1 mM), K+ (nH= 1,4 e K0,5= 3,7 ± 0,1 mM) e NH4 + (nH= 1,9 e K0,5= 19,3 ± 0,7 mM) foram observadas interações sítio-sítio. Em conjunto, os resultados cinéticos obtidos para a (Na+,K+)-ATPase branquial de C. vittatus, reforçam a possibilidade de que essa enzima contribui eficientemente com o mecanismo adaptativo desencadeado em resposta à exposição a altas concentrações externas de amônia. É importante ressaltar que o presente trabalho representa o primeiro estudo de caracterização cinética da enzima (Na+,K+)- ATPase no ermitão C. vittatus, um animal inserido em um microambiente constituído pela concha. Finalmente, este trabalho agrega informações relevantes relacionadas ao grupo dos Decapoda, em relação ao papel da (Na+,K+)-ATPase nos processos metabólicos e de osmorregulação nos crustáceos. / (Na+,K+)-ATPase is an essential component of osmotic and iono-regulatory system of crustacean gill and plays a relevant role in NH4 + excretion. Thus, the kinetic characterization of Clibanarius vittatus gill microsomal (Na+,K+)-ATPase, can provide crucial data to the understanding of osmoregulating and excretion processes of these animals in different environments, especially the shell microenvironment. In this way, kinetic assays were performed with gill microsomal fraction. The results showed a single protein peak with ATPase activity. The results from ATP hydrolysis revealed the presence of two different sites. One of them is related to the high-affinity with site-site interaction (nH=1.9; K0.5= 63.8 ± 2.9 nM and V= 19.1 ± 0.8 U/mg) and the other shows low-affinity, obeying Michaelis-Menten kinetics (nH=1.0; KM= 44.1 ± 2.6 mM and VM= 123.5 ± 6.1 U/mg). Moreover, site-site interaction (nH= 1.8) was observed to the magnesium ions stimulation (V= 132.0 ± 5.3 U/mg and K0.5= 0.36 ± 0.02 mM). On the other hand, the stimulations of Na+ (K0.5= 7.4 ± 0.4 mM), K+ (K0.5= 1.51 ± 0.05 mM) and NH4 + (K0.5= 4.5 ± 0.2 mM), followed Michaelis-Menten kinetics. At saturating concentrations of potassium ions, the enzyme activity was increased in a dependent-concentration manner with increasing ammonium ions concentration (V= 290.8 ± 14.4 U/mg and KM= 2.9 ± 0.1 mM). Ouabain inhibited 66% of (Na+,K+)-ATPase activity (KI= 117.3 ± 3.5 mM) of the gill microsomal enzyme, indicating the presence of other ATPase activities. The K+-fosfatase activity was also measured using PNPP, a synthetic substrate. PNPP hydrolysis resulted in single site hydrolysis site, obeying the Michaelis-Menten kinetics (nH= 1.1). However, it was observed site-site interactions for Mg2+ (nH= 2.6; K0.5= 0.6 ± 0.1 mM), K+ (nH= 1.4; K0.5= 3.7 ± 0.1 mM) and NH4 + (nH= 1.9; K0.5= 19.3 ± 0.7 mM) ion estimulations. Taken together, these results provide important informations on the kinetic properties of gill (Na+,K+)-ATPase of C. vittatus, emphasizing the synergiistic stimulation induced by K+ and NH4 +, which appear to contribute to the efficient adaptive mechanism triggered by exposure of high external ammonia concentrations. It is important to emphasize that this is the first study on the kinetic properties of (Na+,K+)-ATPase enzyme of the hermit crab C. vittatus. Finally, this study provide information concerning the (Na+,K+)-ATPase role in the metabolic and osmoregulating mechanisms of this Decapoda group

Os crustáceos são originariamente marinhos; ao longo da evolução, diversas espécies invadiram ambientes de salinidades menores, chegando à água doce. A capacidade dos crustáceos colonizarem com sucesso o ambiente dulcícola depende do desenvolvimento de mecanismos eficientes de hiperosmorregulação. A osmolalidade e a composição iônica da hemolinfa de um crustáceo, em meios diluídos, refletem o equilíbrio dinâmico entre a perda de íons por difusão e pela urina e sua reabsorção do meio externo, através das brânquias. A (Na,K)-ATPase branquial desempenha um papel chave no processo de captura de Na+ a partir de ambientes diluídos e suas características cinéticas vem sendo investigadas recentemente, embora as enzimas de caranguejos dulcícolas sejam pouco conhecidas. Segundo o modelo atual, a afinidade por Na+ é o parâmetro cinético mais variável entre as enzimas de diferentes espécies, refletindo a salinidade do habitat do animal, de modo que enzimas de espécies bem adaptadas à água doce apresentam afinidades maiores por Na+. Entretanto, vários resultados conflitantes têm sido relatados nos últimos anos. Recentemente, foi proposto que uma V-ATPase também desempenha papel essencial na captação de Na+ através das brânquias dos crustáceos dulcícolas. Esta enzima ainda é praticamente desconhecida: suas características cinéticas não foram estudadas e a relação entre a magnitude da sua atividade e a salinidade do meio externo não está estabelecida. Este projeto teve por objetivo a caracterização das enzimas (Na,K)-ATPase e V-ATPase das brânquias posteriores do caranguejo hololimnético Dilocarcinus pagei, considerado um antigo invasor da água doce. A (Na,K)-ATPase foi caracterizada em animais mantidos em água doce, a fim de comparar suas propriedades cinéticas com aquelas das enzimas de outras espécies de caranguejos, habitantes de meios mais salinos, visando melhorar o entendimento das adaptações bioquímicas associadas à invasão da água doce. A V-ATPase foi caracterizada em animais mantidos em água doce ou expostos por diferentes intervalos de tempo à salinidade de 21‰ ou ainda aclimatados por 10 dias a diferentes salinidades (5-21‰), visando estabelecer uma relação entre a magnitude da atividade e a salinidade do meio, além de investigar os mecanismos de regulação da atividade da enzima. A análise da fração microsomal branquial de D. pagei mantido em água doce em gradiente contínuo de sacarose mostrou dois picos protéicos (25-35% e 35-45% de sacarose), ambos com atividades K+-fosfatase, (Na,K)-ATPase e V-ATPase. Estes resultados indicam a presença de frações de membrana com densidades distintas, apresentando, em ambos os casos, as principais bombas de íons envolvidas na captação de Na+. Estas membranas podem ser originárias de locais distintos do epitélio branquial posterior assimétrico deste caranguejo. A análise por Western blotting revelou duas bandas imunoespecíficas (Mr 116 kDa e 105 kDa) correspondentes à subunidade α da (Na,K)-ATPase, sugerindo a presença de duas isoformas nas brânquias posteriores do animal. A estimulação da atividade K+-fosfatase da (Na,K)-ATPase pelo PNFF envolveu interações sítio-sítio (nH= 1,4), com V= 43,4 ± 2,2 U mg-1 e K0,5= 1,13 ± 0,06 mmol L-1. A estimulação da atividade da enzima por K+ (V= 39,9 ± 1,9 U mg-1 e K0,5= 4,2 ± 0,2 mmol L-1), Mg2+ (V= 45,0 ± 2,2 U mg-1, K0,5= 0,82 ± 0,04 mmol L-1) e NH4+ (V= 31,7 ± 1,6 U mg-1, K0,5= 19,0 ± 0,9 mmol L-1) também ocorreu por meio de interações sítio-sítio. A afinidade aparente da enzima pelo PNFF e Mg2+ foi similar às relatadas para enzimas de outros crustáceos, incluindo caranguejos habitantes de meios mais salinos. Entretanto, a enzima de D. pagei apresentou menor afinidade aparente por íons K+ que as outras espécies já estudadas. A atividade K+-fosfatase da (Na,K)-ATPase branquial de D. pagei mantido em água doce foi estimulada sinergicamente por K+ e NH4+ sugerindo a presença de dois sítios de ligação para estes íons na molécula da enzima. Ouabaína (4 mmol L-1) inibiu a atividade PNFFase total da preparação (≈ 89%), por meio de uma curva monofásica (KI= 225,6, ± 11,3 µ mol L-1), sugerindo que, se presentes na fração microsomal, as duas isoenzimas da (Na,K)-ATPase apresentam sensibilidades próximas para o inibidor. Ortovanadato (1µmol L-1) inibiu 95% da atividade PNFFase total por meio de uma curva bifásica, reforçando a sugestão da presença de duas isoenzimas na preparação. A hidrólise do ATP pela (Na,K)-ATPase branquial de D. pagei mantido em água doce ocorreu em sítios de alta (V= 6,4 ± 0,32 U mg-1 e K0,5 = 0,34 ± 0,02 µmol L-1) e baixa afinidade (V= 127,1 ± 6,2 U mg-1e KM = 84 ± 4,1 µmol L-1). Não foi encontrada uma correlação direta entre a afinidade pelo ATP e o habitat de diferentes espécies de caranguejos. A atividade (Na,K)-ATPase específica de D. pagei mantido em água doce foi cerca de 3 vezes menor que relatada para Potamon edulis, única espécie de caranguejo dulcícola para a qual este parâmetro foi relatado. Atividades específicas muito maiores foram encontradas para caranguejos estuarinos, particularmente quando aclimatados a salinidades baixas. A baixa atividade específica determinada para D. pagei pode ser atribuída ao baixo gradiente osmoiônico que este animal mantém entre a hemolinfa e o meio externo, comparado a outros caranguejos dulcícolas, que o caracteriza como uma espécie particularmente bem adaptada ao ambiente dulcícola. A estimulação da atividade da enzima por íons Na+ (V = 133,8 ± 7,3 U mg-1e K0,5= 4,7 ± 0,3 mmol L-1), Mg2+ (V= 136,5 ± 8,0 U mg-1, K0,5= 0,62 ± 0,04 mmol L-1), K+ (V = 131,7± 7,9 U mg-1 e K0,5= 0,47 ± 0,03 mmol L-1) e NH4+ (V= 125,6 ± 6,3 U mg-1, K0,5= 1,90 ± 0,09 mmol L-1) ocorreu por meio de interações sítio-sítio. A afinidade aparente por Na+ da enzima de D. pagei é baixa, se comparada às relatadas para outros animais dulcícolas, e similar às encontradas para espécies estuarino/marinhas. Em contraste, a afinidade aparente por K+ é 2,5 a 5 vezes maior que as determinadas para espécies habitantes de meios mais salinos e aparentemente está mais relacionada ao habitat do animal que a afinidade por Na+. Esta possibilidade é coerente com o fato da (Na,K)-ATPase branquial dos crustáceos apresentar os sítios de ligação de K+ expostos para a hemolinfa, o que possibilita a modulação da atividade da enzima pela concentração de K+ na hemolinfa. Ao contrário do observado para várias outras espécies de caranguejos, a atividade (Na,K)-ATPase branquial de D. pagei não foi estimulada sinergisticamente por K+ e NH4+. Entretanto, a presença de um dos íons no meio reacional provoca o aumento da afinidade aparente da enzima pelo outro em cerca de 3 vezes. Fisiologicamente, esta característica cinética pode ser importante para garantir o transporte de ambos os íons pela enzima, mesmo em presença de concentrações relativamente elevadas do outro. Ouabaína (3 mmol L-1) inibiu a atividade ATPase total (≈ 78%) por meio de uma curva bifásica (KI= 6,21 ± 0,32 µmol L-1 e 101,2 ± 5,1 µmol L-1), reforçando os resultados anteriores no sentido de demonstrar a existência de duas isoenzimas da (Na,K)-ATPase nas brânquias posteriores de D. pagei. Observou-se também uma inibição bifásica por ortovanadato (10 µmol L-1), que inibiu a atividade ATPase total em 85%. O pH ótimo para a atividade V-ATPase branquial de D. pagei foi de 7,5. A modulação da atividade V-ATPase do animal mantido em água doce por ATP (V= 26,5 ± 1,3 U mg-1; K0,5= 3,9 ± 0,2 mmol L-1) e Mg2+ (V = 27,9 ± 1,4 U mg-1; K0,5 =0,80 ± 0,04 mmol L-1) ocorreu por meio de interações cooperativas. Já a inibição da atividade ATPase insensível ao ortovanadato por bafilomicina A1 ocorreu segundo uma curva monofásica (KI= 55,0 ± 2,8 nmol L-1). Cerca de 44 % da atividade ATPase total foi inibida, correspondendo à V-ATPase. A atividade V-ATPase branquial de D. pagei diminuiu acentuadamente em resposta à exposição à salinidade de 21‰. Após 1h de exposição, a atividade diminuiu cerca de 3 vezes, chegando a 4 vezes após 24h, o que indica a atuação de mecanismos eficientes de regulação a curto prazo. Curiosamente, a atividade V-ATPase foi cerca de 2 vezes maior para um tempo de aclimatação de 120h a 21‰, comparado a 24 h, embora 2 vezes menor que a estimada em água doce. Passadas 240 h, a atividade voltou aos baixos níveis observados entre 1h e 24h, o que indica a ação de mecanismos de regulação a longo prazo. Além da diminuição da atividade específica também foi observado aumento da afinidade da enzima por ATP (12 vezes) e Mg2+ (3 vezes) em resposta à exposição dos animais a 21‰. Similarmente, ocorreu um aumento de até 190 vezes na afinidade da enzima por bafilomicina A1. Propõe-se que, em resposta à alteração de salinidade, ocorrem mudanças conformacionais tanto em V1 (onde se encontram os sítios de ligação de ATP e Mg2+) quanto V0 (onde se localiza o sítio de ligação de bafilomicina), resultando numa maior exposição do sítio para o inibidor e no aumento da afinidade por Mg2+ e ATP. Como os aumentos de afinidade são observados já após 1h de exposição, este mecanismo parece ser independente da expressão protéica e, portanto, não estaria relacionado à expressão de isoformas diferentes de alguma das subunidades da enzima. A diminuição da atividade V-ATPase branquial de D. pagei em resposta à exposição a uma salinidade elevada é compatível com os mecanismos propostos para a atuação desta enzima no processo de captura ativa de Na+ em crustáceos dulcícolas. Após 10 dias de aclimatação ainda se tem atividade V-ATPase detectável nas frações microsomais das brânquias posteriores do animal, possivelmente envolvida nas funções de regulação ácido-base e excreção de amônia. Os resultados obtidos para a aclimatação de D. pagei por um período de 10 dias a salinidades entre 5 e 21‰ mostraram também uma diminuição acentuada da atividade V-ATPase em resposta ao aumento da salinidade. Entretanto, com exceção da salinidade mais baixa (5‰) não se observou aumento da afinidade da enzima por bafilomicina, sugerindo que esta alteração seja limitada a tempos de aclimatação mais curtos. Entretanto, também se verificou um aumento acentuado da afinidade da enzima por ATP e Mg2+. / Crustacean arose in the sea but, during evolution, several species invaded lower salinity biotopes, reaching fresh water. The ability of crustaceans to successfully colonize the freshwater biotope depends on efficient mechanisms of hyperosmoregulation. In dilute media, crustaceans\' hemolymph osmolality and ionic composition reflect a balance between diffusive and urinary ion losses, and active ion capture through the gills. The gill (Na,K)- ATPase plays a pivotal role in Na+ capture from dilute environments and its kinetic characteristics are under investigation in recent years, although freshwater crab enzymes are poorly known. According to the most recent model, the apparent affinity for Na+ is the most variable kinetic parameter among gill enzymes from different species, and reflects the salinity of the species\' habitat. Thus, enzymes from species which are well adapted to freshwater usually present higher affinities for Na+. However, several recent results are incompatible with this model. On the other hand, it has been proposed that a V-ATPase is also involved in Na+ capture through the gills of hololimnetic crustaceans. This enzyme is almost completely unknown: its kinetic characteristics have not been studied yet and the relationship between the magnitude of its activity in the gills and the external medium salinity has not been established. This work aimed to characterize the (Na,K)-ATPase and V-ATPase from the posterior gill from the holimnetic crab Dilocarcinus pagei, considered an old fresh water colonizer. The (Na,K)- ATPase was characterized in animals maintained in fresh water, in order to establish a comparison of its kinetic properties with those of enzymes from other crab species that inhabit more saline media. This comparison may enhance our understanding of the biochemical adaptations associated to fresh water invasion. V-ATPase was characterized in animals kept in fresh water or exposed for varying time intervals to a medium of 21? salinity, or else acclimated for 10 days to media of different salinities (5-21?), aiming to establish a relationship between the enzyme specific activity in the gill tissue and the external salinity, and also investigate the mechanisms involved in enzyme activity regulation. The analysis of D. pagei gill microsomes in a continuous-density sucrose gradient revealed two protein peaks (25-35% and 35-45% sucrose), both showing K+-phosphatase, (Na,K)-ATPase and V-ATPase activities. These results indicate the presence of membrane fractions of distinct densities, both presenting the main ion pumps involved in Na+ capture. These membranes may originate from different places in the asymmetric posterior gill epithelium from this crab. Western compared to those reported for other freshwater animals, but similar to those found for estuarine/marine species. In contrast, the apparent affinity for K+ is 2.5 to 5-fold higher than those estimated for species that inhabit more saline media, and is apparently more related to the animals\' habitat than Na+ affinity. This possibility is consistent with the location of the (Na,K)-ATPase in crabs gill tissue, with K+ binding sites exposed to the hemolymph, allowing the direct modulation of enzyme activity by hemolymph K+ concentration. In contrast to data reported for other crab species, D. pagei gill (Na,K)-ATPase activity was not synergistically stimulated by K+ and NH4 +. However, the presence of one of these ions in the reaction medium results in an increase of about 3-fold in the apparent affinity of the enzyme for the other. This kinetic characteristic may be physiologically relevant to assure the transport of both ions, even in the presence of elevated concentrations of the other. Ouabain (3 mmol L-1) inhibited total ATPase activity (? 78%) through a biphasic curve (KI= 6.21 ± 0.32 mol L-1 and 101.2 ± 5.1 mol L-1) reinforcing previous results suggesting the presence of two isoenzymes in the microsomal preparations. A biphasic inhibition by orthovanadate (10 mol L-1) to about 15% residual activity was also observed. Optimal pH for D. pagei gill V-ATPase activity was 7.5. The modulation of enzyme activity of the animal kept in fresh water by ATP (V= 26.5 ± 1.3 U mg-1; K0.5= 3.9 ± 0.2 mmol L-1) and Mg2+ (V = 27.9 ± 1.4 U mg-1; K0.5 =0.80 ± 0.04 mmol L-1) occurred with positive cooperativity. The inhibition of the orthovanadate insensitive ATPase activity by bafilomycin A1 followed a monophasic curve (KI= 55.0 ± 2.8 nmol L-1). About 44 % of total ATPase activity was inhibited, corresponding to the V-ATPase. Dilocarcinus pagei gill V-ATPase activity substantially decreased in response to animal\'s exposure to 21? salinity. After 1h exposure, the activity diminished about 3-fold, reaching 4- fold after 24h, indicating the action of efficient short-time regulation mechanisms. Interestingly, V-ATPase activity was about 2-fold higher after 120h exposure, compared to 24h, although 2- fold lower compared to that estimated in fresh water. After 240h, the activity returned to the low levels observed for 1 and 24 h, indicating efficient long-term regulation. Besides the decrease in specific activity, it was also observed an increase in enzyme\'s apparent affinity for ATP (12 fold) and Mg2+ (3 fold) in response to animal\'s exposure to 21? salinity. Simultaneously, the enzyme\'s affinity for bafilomycin A1 increased up to 190-fold. We propose that, in response to salinity alteration, conformational changes take place both in V1 (in which the ATP and Mg2+ binding sites are located) and V0 (which contains the bafilomycin A1 bindind site), resulting in higher exposition of the inhibitor binding site and also higher affinity for Mg2+ and ATP. As the affinity increases are observed after just 1h exposure, this regulatory mechanism seems to be independent of protein expression and, thus, should not be related to the expression of distinct isoforms of some enzyme subunit. The lowering of gill V-ATPase activity in D. pagei in response to exposure to an elevated salinity is consistent with the mechanisms proposed for the role of this enzyme in active Na+ capture in hololimnetic crustaceans. After 10 days at 21, the gill microsomal fractions still show a little V-ATPase activity, possibly related to acid-base regulation and ammonia excretion processes. The results obtained for the acclimation of D. pagei for 10 days at salinities in the range 5 to 21? also showed a substantial decrease of V-ATPase activity in response to the increase in medium salinity. However, except for 5?, it was not observed an increase of enzyme\'s affinity for bafilomycin, suggesting that this alteration is limited to shorter periods of exposure. However, a significant increase in the enzyme\'s affinity for ATP and Mg2+ was also observed.

A (Na+,K+)-ATPase é uma proteína integral da membrana plasmática que está sujeita a uma complexa regulação. Na fauna dos manguezais, dentre os crustáceos se destaca o caranguejo Cardisoma guanhumi (Latreille, 1825), um crustáceo decápode que desempenha um papel significativo na dinâmica deste ecossistema, considerado relevante recurso pesqueiro. Este estudo fornece o efeito das poliaminas, das enzimas do estresse oxidativo, da toxidade do amônio, e também investiga atividade K+-fosfatase e atividade (Na+,K+)-ATPase por estimulação sinérgica de K+/ NH4+ e NH4+/K+ na fração microsomal de brânquias do guaiamum. A atividade K+-fosfatase e a atividade (Na+,K+)-ATPase foram determinadas continuamente, a 25°C, em um espectrofotômetro Shimadzu U1800 equipado com células termostatizadas. Todos os experimentos foram feitos em duplicata utilizando-se pelo menos três preparações diferentes (N 3). A atividade PNFFase insensível à ouabaína representa 40% da atividade PNFFase total, e valor do KI foi de 370,0 18,5mol L-1. A atividade específica máxima estimada foi de 29,30 ± 1,46 nmol Pi min-1 mg-1 e o KM = 2,90 ± 0,14 mmol L-1. Por outro lado, a utilização do substrato fisiológico (ATP) permitiu a determinação de parâmetros cinéticos da atividade (Na+,K+)-ATPase em relação aos moduladores ATP, potássio, sódio, magnésio, amônio e, ouabaína. A atividade ATPase total na fração microsomal do tecido branquial de C. guanhumi recém-capturado (16 S) foi aproximadamente 166 nmol Pi min-1 mg-1 e uma atividade ATPase insensível à ouabaína de 26,55 nmol Pi min-1 mg-1, enquanto que aclimatado a 22 S a atividade ATPase total foi de 303,28 ± 15,16 nmol Pi min-1 mg-1 e a atividade insensível à ouabaína de 68,60 ± 3,43 nmol Pi min-1 mg-1. A (Na+,K+)-ATPase presente nessas duas preparações, não apresentam uma estimulação sinergística por K+ e NH4+. Houve alterações na afinidade da enzima para o ATP nas três diferentes concentrações de NH4Cl (120 mg/L; 240 mg/L; 360 mg/L) em comparação com o controle sem NH4Cl (KM= 0,1 ± 0,005 mmol L-1).Não foram observados efeitos significativos utilizando aminas biogênicas. Nossas análises mostraram também que as enzimas do estresse oxidativo estão atuando nestas diferentes preparações para combater os oxirradicais. Análise por Western blotting com anticorpo monoclonal revelou a presença de uma banda correspondente a subunidade da (Na+,K+)-ATPase com massa molecular 110 kDa. A imunolocalização mostrou que a subunidade da (Na+,K+)-ATPase encontra-se predominantemente distribuída por todo o citoplasma das células pilares branquiais, incluindo a região apical abaixo da cutícula. Identificamos o gene constitutivo da sequência parcial de nucleotídeos do cDNA da proteína ribosomal L10 (PRL10) das brânquias deCardisoma guanhumi. O estudo demonstrou que a (Na+,K+)-ATPase constitui um importante regulador da osmorregulação nesta espécie, contribuindo para um melhor entendimento dos papéis exercidos por essa enzima nos processos de osmorregulação e excreção de amônia nos crustáceos. / The (Na+,K+)-ATPase is an integral plasma membrane protein that is subject to complex regulation. In the mangrove fauna, the crustaceans include Cardisoma guanhumi crab (Latreille, 1825), a decapod crustacean that plays a significant role in the dynamics of this ecosystem, considered a relevant fishing resource. This study provides the effect of polyamines, oxidative stress enzymes, ammonium toxicity, and also investigates K+-phosphatase activity and (Na+,K+)-ATPase activity by synergistic K+/NH4+ and NH4+/ K+ stimulation in the microsomal fraction of guaiamum gills. The K+-phosphatase activity and (Na+,K+)-ATPase activity were determined continuously at 25°C on a Shimadzu U1800 spectrophotometer equipped with thermostated cells. All experiments were done in duplicate using at least three different preparations (N 3). The PNFFase activity insensitive to ouabain represents 40% of the total PNFFase activity, and KI value was 370,0 18,5mol L-1. The maximum specific activity estimated was 29.30 ± 1.46 nmol Pi min-1 mg-1 and KM = 2.90 ± 0.14 mmol L-1. On the other hand, the use of the physiological substrate (ATP) allowed the determination of kinetic parameters of the activity (Na+,K+)-ATPase in relation to the modulators ATP, potassium, sodium, magnesium, ammonium and ouabain.The total ATPase activity in the microsomal fraction of freshly caught C. guanhumi (16 S) gill tissue was approximately 166 nmol Pi min-1 mg-1 and a 26.55 nmol Pi min-1 mg-1 ouabain ATPase activity, while acclimated at 22 S the total ATPase activity was 303.28 ± 15.16 nmol Pi min-1 mg-1 and the ouabain insensitive activity of 68.60 ± 3.43 nmol Pi min-1 mg-1. The (Na+,K+)-ATPase present in these two preparations, do not present a synergistic stimulation by K+ and NH4+. There were changes in the enzyme affinity for ATP at the three different concentrations of NH4Cl (120 mg / L, 240 mg / L, 360 mg / L) compared to the control without NH4Cl (KM = 0.1 ± 0.005 mmol L-1). No significant effects were observed using biogenic amines. No significant effects were observed using biogenic amines. Our analyzes have also shown that oxidative stress enzymes are acting in these different preparations to combat oxirradicals. Analysis by Western blotting with monoclonal antibody revealed the presence of a band corresponding to sub subunit of (Na+,K+)-ATPase with molecular mass 110 kDa. Immunolocalization showed that the (Na+,K+)-ATPase sub subunit is predominantly distributed throughout the cytoplasm of the gill pillars, including the apical region below the cuticle. We identified the constitutive gene of the nucleotide partial sequence of the cDNA of ribosomal protein L10 (PRL10) of the gills of Cardisoma guanhumi. The study demonstrated that (Na+,K+)-ATPase is an important regulator of osmoregulation in this species, contributing to a better understanding of the roles played by this enzyme in the processes of osmoregulation and excretion of ammonia in crustaceans.

O caranguejo de mangue Ucides cordatus é um forte hiper-hipo-osmorregulador que se encontra iso-osmótico ao ambiente na salinidade próxima a 20‰. A osmorregulação é realizada por diversos órgãos, mas principalmente pelas brânquias posteriores, enquanto as brânquias anteriores relacionam-se com a respiração. A regulação iônica é feita por muitas enzimas, sendo a principal a Na+-K+-ATPase (NKA). Tal enzima pode variar sua atividade em diversas condições ambientais, como a salinidade e/ou temperatura; é alterada por características físicas das membranas, como fluidez; e também modulada por ácidos graxos de fosfolipídios de membrana encontrados nas brânquias. O objetivo deste trabalho foi elucidar a conformação dos fosfolipídios de membrana, no que tange aos ácidos graxos destes, em animais submetidos a diferentes salinidades. Os caranguejos foram divididos e submetidos a três situações (n=4 por grupo): controle /iso-osmótico (salinidade 20‰), hipo-osmótico (10‰) e hiper-osmótico (30‰). Um grupo de animais foi exposto a um período de curto prazo (6 horas) e outro grupo a um período de 120 horas. As brânquias foram removidas e as frações lipídicas extraídas para configurar o perfil de ácidos graxos. Após montado o perfil das classes dos ácidos graxos, os mesmos foram determinados por cromatografia gasosa. A atividade específica da NKA foi mensurada com base na diferença entre a taxa de liberação de fosfato a partir de ATP. Os resultados mostraram um aumento dos ácidos graxos poliinsaturados (PUFA) sob o estresse hipo-osmótico em brânquias posteriores em ambas as frações, fosfatidilcolina (FC) e fosfatidiletanolamina (FE), em animais submetidos ao tratamento de 120 horas. PUFA tende a aumentar a fluidez de membrana, portanto, nesta condição a membrana talvez estivesse sob tal estado, mais permeável. No estresse hiper-osmótico, por outro lado, o FE de brânquias posteriores mostrou um aumento dos ácidos graxos saturados em animais também expostos a 120 horas. Tais ácidos graxos fazem com que a conformação da membrana se torne menos fluida, e menos permeável a solutos. Não houve diferença no perfil de ácidos graxos para animais expostos a 6 horas em diferentes salinidades. A atividade da NKA variou entre as diferentes exposições. / The mangrove\'s crab Ucides cordatus is a good hyper-hyposmoregulator that is isosmotic in a 20‰ salinity environment. The osmoregulation is performed by many organs, however the most important structure is the posterior gills. On the other hand, anterior gills are related to breathing. Ionic regulation is performed by several pumps, primarily by Na+-K+-ATPase (NKA). This enzyme performs its role due to environmental conditions such as salinity and/or temperature, but also to membrane\'s physics characteristics such as fluidity and composition of fatty acids. The purpose of this study was to evaluate the membrane\'s conformation in relation to fatty acids of phospholipids, when acclimated to different salinities. The crabs were divided into three groups (n = 4 per group): isosmotic/control (20‰ salinity), hyposmotic (10‰ salinity) and hyperosmotic (30‰ salinity). A group of animals were exposed to a short-term period (6 hours) and another group to a long-term period (120 hours). The gills were removed and their total lipids was extracted to set up the fatty acids profile (phospholipid class). The fatty acids profile were determined as phospholipid class by gas chromatography. The specific activity of NKA was based upon measurement of the phosphate released through the breakdown of ATP. The results showed that phosphatidylethanolamine (PE) and phosphatidylcoline (PC) from posterior gills exposed to 10‰ salinity for long-term had significantly higher levels of polyunsaturated fatty acids (PUFA). PUFA tends to increase membrane\'s fluidity, thus in the hyposmotic stressful situation, the membrane\'s conformation could be more fluid. When exposed to 30‰ salinity for long term, the PE of posterior gills showed increased levels of saturated fatty acids that implies in a less fluid membrane\'s conformation. There were no significant differences among fatty acids of phospholipids in gills of crabs exposed to a short-term period (6 hours). The specific activity of NKA ranged among the different salinities.

A caracterização bioquímica da (Na+,K+)-ATPase, uma importante enzima envolvida no controle osmo-iônico nos crustáceos osmorreguladores, foi realizada a partir de centrifugação diferencial de frações microsomais do tecido branquial do siri eurialino C. danae, coletado na Baía de Ubatuba e mantido a 33o/oo de salinidade (animais recém-capturados). A ultracentrifugação da fração microsomal em um gradiente contínuo de sacarose (10-50%) revelou a presença de um único pico de atividade (Na+, K+)-ATPase, coincidente com o pico de atividade K+-fosfatase. Ambas as atividades foram inibidas completamente pela ouabaína. O Western blotting da fração microsomal apresentou uma única banda imunoespecífica contra a subunidade alfa da (Na+, K+)-ATPase, sugerindo a presença de uma única isoforma para a cadeia alfa da enzima. A hidrólise do ATP ocorreu em sítios de alta afinidade que apresentaram interações sítio-sítio (nH=3,6) com uma atividade específica V= 35,4 ± 2,1 U/mg e K0,5= 54,0 ± 4,0 nM, bem como em sítios de baixa afinidade, que obedeceram uma cinética Michaeliana, com V= 271,5 ± 17,2 U/mg e KM = 55,0 ± 3,0 uM. A estimulação da atividade da enzima pelos íons Na+ (V= 302,1 ± 14,1 U/mg e K0,5= 5,80 ± 0,3 mM), Mg2+ (V= 309,7 ± 15,7 U/mg e K0,5= 0,48 ± 0,02 mM) e K+ (V= 294,0 ± 11,8 U/mg e K0,5= 1,61 ± 0,06 mM) ocorreu através de interações sítio-sítio, enquanto a estimulação pelos íons NH4+ obedeceu a uma cinética Michaeliana com V= 377,8 ± 22,7 U/mg e KM= 4,61 ± 0,27 mM). Interessantemente, os íons NH4+ estimularam sinergisticamente a atividade específica da enzima em cerca de 90% (V= 557,0 ± 28,3 U/mg), sugerindo que esses íons se ligam em diferentes sítios na molécula. A (Na+,K+)-ATPase do tecido branquial de C. danae hidrolisou o PNFF com V= 125,4 ± 7,5 U/mg, K0,5= 1,2 ± 0,1 mM, através de interações cooperativas (nH= 1,5). Além disso, essa atividade K+-fosfatase foi inibida competitivamente pelo ATP (KI= 57,2 ± 2,6 µM), sugerindo que os dois substratos foram hidrolisados no mesmo sítio da enzima. A estimulação da atividade K+-fosfatase da (Na+,K+)-ATPase pelos íons K+ (V= 121,0 ± 6,1 U/mg; K0,5= 2,1 ± 0,1 mM), Mg2+ (V= 125,3 ± 6,3 U/mg; K0,5= 1,0 ± 0,1 mM) e NH4+ (V= 126,1 ± 4,8 U/mg; K0,5= 13,7 ± 0,5 mM) ocorreram através de interações sítio-sítio, similarmente ao observado para o ATP. A ouabaína e o ortovanadato inibiram completamente a atividade (Na+,K+)-ATPase (KI= 147,2 ± 7,2 uM; KI= 11,2 ± 0,6 nM, respectivamente). Entretanto, para a atividade K+-fosfatase os valores determinados foram significativamente superiores (KI= 830,3 ± 42,5 uM; KI= 34,0 ± 1,4 nM, respectivamente). A inibição da atividade da (Na+,K+)-ATPase por essas duas substâncias foi afetada pela presença de íons NH4+. Entretanto, o mesmo não ocorreu com a atividade K+-fosfatase da enzima. A representação de Arrhenius revelou a ocorrência de uma transição de fase próximo a 19°C, com deltaH1= 15.939 cal/mol e outra a 38°C com deltaH2= 7.719 cal/mol. Temperaturas acima de 43°C provocaram uma rápida inativação da (Na+,K+)-ATPase. Esta é a primeira demonstração da presença de um sítio de alta afinidade para o ATP na (Na+,K+)-ATPase de crustáceo. Os resultados obtidos sugerem que as atividades (Na+,K+)-ATPase e K+-fosfatase pertencem à mesma enzima e que a preparação não apresenta contaminações por outras ATPases e/ou fosfatases. Do ponto de vista fisiológico, os resultados deste trabalho são relevantes em relação à excreção ativa dos íons NH4+ pelos crustáceos. / The modulation by Mg+2, Na+, K+, NH4+ ions and ATP of the (Na+, K+)-ATPase activity in a microsomal fraction from Callinectes danae gills was analyzed. ATP was hydrolyzed at high-affinity binding sites at a maximal rate of V= 35.4 ± 2.1 U/mg and K0.5= 54.0 ± 3.6 nM, obeying cooperative kinetics (nH= 3.6). At low-affinity sites, the enzyme hydrolyzed ATP obeying Michaelis-Menten kinetics with KM= 55.0 ± 3.0 uM and V= 271.5 ± 17.2 U/mg. This is the first demonstration of a crustacean (Na+, K+)-ATPase possessing two ATP hydrolyzing sites. Stimulation by sodium (K0.5= 5.80 ± 0.30 mM), magnesium (K0.5= 0.48 ± 0.02 mM) and potassium ions (K0.5= 1.61 ± 0.06 mM) exhibited site-site interactions, while that by ammonium ions obeyed Michaelis-Menten kinetics (KM= 4.61 ± 0.27 mM). Ouabain (KI= 147.2 ± 7.2 uM) and orthovanadate (KI= 11.2 ± 0.6 nM) completely inhibited ATPase activity, indicating the absence of contaminating ATPase and/or neutral phosphatase activities. Ammonium and potassium ions synergistically stimulated the enzyme, increasing specific activities up to 90%, suggesting that these ions bind to different sites on the molecule and that the presence of each ion modulates enzyme stimulation by the other. The kinetic properties of a microsomal gill (Na+,K+)-ATPase were also analyzed using p-nitrophenylphosphate as substrate. The (Na+,K+)-ATPase hydrolyzed the substrate obeying cooperative kinetics (n= 1.5) at rates of V= 125.4 ± 7.5 U/mg and K0.5= 1.2 ± 0.1 mM and ATP competitively inhibited K+-phosphatase activity (KI= 57.2 ± 2.6 µM). Enzyme stimulation by potassium (V= 121.0 ± 6.1 U/mg; K0.5= 2.1 ± 0.1 mM) and magnesium ions (V= 125.3 ± 6.3 U/mg; K0.5= 1.0 ± 0.1 mM) was cooperative. Ammonium ions stimulated the enzyme through site-site interactions to a rate of V= 126.1 ± 4.8 U/mg with K0.5= 13.7 ± 0.5 mM. However, the K+-phosphatase activity was not synergistically stimulated using potassium plus ammonium ions. Sodium ions (KI= 36.7 ± 1.7 mM), ouabain (KI= 830.3 ± 42.5 uM) and orthovanadate (KI= 34.0 ± 1.4 nM) completely inhibited K+-phosphatase activity. The data show that the K+-phosphatase activity corresponds strictly to the (Na+,K+)-ATPase. This is the first invertebrate (Na+,K+)-ATPase shown to exhibit both high- and low-affinity sites for ATP hydrolysis and synergistic stimulation by potassium and ammonium ions (Masui et al., 2002). Further characterization of the K+-phosphatase activity will reveal its specific kinetic characteristics and may become a useful tool in comparative osmoregulatory studies.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Epilepsy is a disease that affects about 1-2% of the general population. Considering the high number of patients with epilepsy who are refractory to currently available drugs, it is important to search for new anticonvulsant drugs. For this it is important that reproduces model epilepsy, such as the pilocarpine model, a muscarinic agonist causing limbic seizures and status epilepticus, which after a latency period is characterized by a temporal lobe epilepsy. A potential drug target in the treatment of epilepsy is the Na+,K+-ATPase, which is characterized by being a plasma membrane protein having important role in the maintenance of cellular ionic homeostasis, changes in the Na+,K+-ATPase activity directly affect cell signaling via neurotransmitters and neuronal activity. In this context, a impair the functioning of the Na+,K+-ATPase leads to an increased or decreased neuronal excitability, depending on the degree of inhibition induced neuronal and type affected. Therefore, the present study searched for the role of Na+,K+-ATPase and the specific antibody that enhances the activity of Na+,K+-ATPase (DRRSAb) in the pilocarpine model in C57BL/6 mice challenged with pentylenetetrazol (PTZ). It was seen that the activity of Na+,K+-ATPase was decreased in hippocampus of epileptic mice, 60 days after status epilepticus (SE). Furthermore, the Michelis-Menten constant for different ATP concentrations increased in the SE. Reduced activity of Na+,K+-ATPase appears to involve the nitration of α subunit, but no changes in the expression or its phosphorylation state at Ser943 was found. Interestingly, activation of Na+,K+-ATPase intrahippocampal injection with a specific antibody (DRRSAb) produced against a regulatory site of the α subunit, decreases susceptibility to myoclonic seizures induced by PTZ in epileptic animals. On the other hand, the administration of DRRSAb in the hippocampus of naive animals facilitated the onset of seizures induced by PTZ. Quantitative analysis of hippocampal EEG recordings revealed that DRRSAb increased the percentage of total power contributed by delta frequency band (0-3 Hz) to large irregular amplitude pattern of hippocampal EEG. On the other hand, no DRRSAb-induced changes were found regarding the theta functional state. Therefore, activation of Na+,K+-ATPase activity as a novel approach in seizure disorders, may become a potential target for epilepsy. / A epilepsia é uma doença que atinge cerca de 1 % da população em geral. Embora vários tratamentos farmacológicos sejam utilizados, um elevado número de pacientes com epilepsia são refratários às drogas disponíveis atualmente o que torna importante à busca por novas drogas anticonvulsivantes. Para isso, é necessário um modelo que reproduza a epilepsia, como é o caso do modelo da pilocarpina, um agonista muscarínico que causa convulsões límbicas e status epilepticus (SE), que após crises recorrentes se caracteriza por uma epilepsia do lobo temporal. Um possível alvo farmacológico na terapia da epilepsia é a enzima Na+, K+-ATPase, que se caracteriza por ser uma proteína de membrana plasmática que tem um papel importante na manutenção da homeostase iônica celular cuja mudança na atividade da Na+, K+-ATPase afeta diretamente a sinalização celular via neurotransmissores e a atividade neuronal. Neste contexto, um prejuízo ao funcionamento da Na+, K+-ATPase ocasiona aumento ou diminuição da excitabilidade neuronal, dependendo do grau de inibição induzido e do tipo neuronal afetado. Portanto, o presente estudo, procurou o papel da Na+, K+-ATPase e de um anticorpo específico que aumenta a atividade da Na+, K+-ATPase (DRRSAb), no modelo da pilocarpina em camundongos C57BL/6 e sobre a susceptibilidade ao pentilenotetrazol (PTZ). Foi constatado que a atividade da Na+, K+-ATPase está diminuída no hipocampo de camundongos 60 dias após o SE. Além disso, a constante de Michelis-Menten para as diferentes concentrações de ATP aumentou no grupo pós-SE. A redução da atividade da Na+,K+-ATPase parece envolver a nitração da subunidade α, mas nenhuma alteração na expressão ou no estado de fosforilação na Ser943 foi encontrada. Interessantemente, a ativação da Na+, K+-ATPase, com uma injeção intrahipocampal do anticorpo DRRSAb produzido contra um local regulador da subunidade α, diminui a susceptibilidade para crises mioclônicas induzida por PTZ nos animais epilépticos. Por outro lado, a administração de DRRSAb no hipocampo de animais normais facilitou o aparecimento de convulsões induzidas por PTZ. A análise quantitativa do registro eletroencefalográfico (EEG) no hipocampo, revelou que o DRRSAb aumentou a porcentagem de poder total na frequência da banda delta (0-3 Hz), quando analisado padrão de atividade irregular de grande amplitude (LIA). Por outro lado, não houve alterações induzidas pelo DRRSAb sobre o estado funcional do ritmo teta. Portanto, a ativação Na+, K+-ATPase, como uma nova abordagem em distúrbios convulsivos, pode tornar-se um alvo farmacológico em potencial na epilepsia.