Alguns organismos podem biossintetizar L-prolina (L-Pro) principalmente via L-glutamato (L-Glu). A Δ1-pirrolina-5-carboxilato (P5C) sintase (P5CS) converte o L-Glu ao intermediário da via, o P5C que uma vez formado é reduzido a L-Pro via P5C redutase (P5CR). Nesse trabalho, verificou-se a possível ocorrência dessa via em Tritryps. Em Trypanosoma cruzi toda a via é operativa, em Trypanosoma brucei está ausente, enquanto que em Leishmania amazonensis acontece parcialmente. A biossíntese de L-Pro em T. cruzi é abordada com mais detalhes. Ambas as enzimas da via foram expressas e tiveram sua localização determinada no citosol, compartimento distinto das enzimas do catabolismo de L-Pro. Ainda realizou-se a caracterização bioquímica da TcP5CR, que curiosamente sofre inibição incompetitiva pelo NADPH, e por isso é candidata a regular esse metabolismo. Por fim, evidenciou-se a saída do P5C da mitocôndria, possibilitando a existência de um mecanismo de transidrogenação via a interconversão de L-Pro em P5C e vice versa. / Some organisms biosynthesize L-proline (L-Pro) mainly from L-glutamate (L-Glu). The Δ1-pyrroline-5-carboxylate (P5C) synthase (P5CS) converts L-Glu into the intermediate P5C, which in turn, is reduced to L-Pro by a P5C reductase (P5CR). In this study, we verified the possible occurrence of this pathway in Tritryps. In Trypanosoma cruzi the entire route is operative. In Trypanosoma brucei, is absent, while Leishmania amazonensis this pathway is partially operative. In T. cruzi, both enzymes were expressed and had their location determined in the cytosol, differently from those of the catabolism of L-Pro. In addition, the biochemical characterization of TcP5CR showed an uncompetitive inhibition by NADPH, and therefore it is a candidate to be a regulation point of the pathway. Finally, it was observed the exit of PC5 from the mitochondria, a condition for the existence of a transhydrogenation mechanism via the interconversion between Pro and P5C.

Capítulo 1 A transformação (metaciclogênese) das formas proliferativas epimastigotas do Trypanosoma cruzi em formas não proliferativas e infectivas - tripomastigotas metacíclicos - é um passo crucial que ocorre naturalmente no trato digestivo do inseto vetor reduviídeo. Este processo pode ser reproduzido in vitro em condições químicas definidas quando o meio de diferenciação TAU é suplementado com L-prolina e L-glutamato. Está bem estabelecido que prolina é uma fonte importante de energia e de carbono nos tripanossomatídeos, mas são poucas as evidências de sua participação na diferenciação intracelular do parasita no hospedeiro vertebrado. Este fato nos levou a desenvolver um modelo experimental para verificar se havia uma relação entre concentração de prolina e eclosão de formas tripomastigotas. Culturas mantidas sem L-prolina produziram consistentemente menos formas tripomastigotas quando comparadas a culturas mantidas em L-prolina, 20 - 200 µM. A atividade de transporte de L-prolina foi 15 vezes e 23 vezes maior nos epimastigotas intracelulares em relação a amastigotas e tripomastigotas, respectivamente. A concentração de prolina medida nos epimastígotas intracelulares (0,73 ± 0101 mM) é bem menor que a de amastigotas (6,61 ± 0,01 mM) e tripomastigotas (2,74 ± 0,02 mM). Todos os estágios, no entanto, apresentaram concentração de prolina bem maior do que as células hospedeiras, na ordem de 0,27 ± 0,03 mM. A análise do efeito de prolina sobre os diferentes estágios intracelulares mostrou a importância desse aminoácido na transformação de epimastigotas intracelulares a tripomastigotas. Capítulo 2 A diferenciação das formas infecciosas tripomastigotas do Trypanosoma cruzi a formas amastigotas não-infectivas e replicativas ocorre normalmente no citoplasma de células infectadas. Um estudo sobre o envolvimento de proteínas fosfatase do tipo 1 e 2A na diferenciação extracelular a 37ºC e 33ºC de tripomastigotas a formas amastigotas foi realizado, utilizando-se o clone CL-14 de T cruzi. Demonstrou-se que Caliculina A (um inibidor de proteínas fosfatase 1 e 2A) desencadeia a transformação de tripomastigotas a amastigotas em pH neutro, através da passagem por formas intermediárias flageladas semelhantes aos epimastigotas. O tratamento de tripomastigotas com duas concentrações de Caliculina A (1nM e 5 nM) resultou, após 6 horas de incubação, em mais de 50% de formas epimastigota-símiles. Após 8 horas de tratamento, todos os tripomastigotas estavam diferenciados a formas amastigotas ou epimastigota símiles. Tripomastigotas metacíclicos do clone CL-14 submetidos ao mesmo tratamento com Caliculina A não apresentaram alterações morfológicos dentro do período de incubação de 8 horas. Capítulo 3 Fatores ambientais, como a temperatura, e a presença ou ausência de metabólitos tais como a L-prolina influenciam a diferenciação intracelular do Trypanosoma cruzi do clone CL-14. Estes fatos, juntamente com a ausência de dados na literatura sobre o perfil proteico de epimastigotas intracelulares levou-nos a estudar o perfil de expressão de proteínas durante a transformação de epimastigotas intracelulares a tripomastigotas em culturas celulares mantidas a 37ºC (temperatura restritiva), comparando-as com aquelas cuja manutenção foi feita a 33ºC (temperatura permissiva). Também foram comparados os perfis proteicos quando os parasitas foram obtidos de culturas celulares mantidas na ausência ou presença de diferentes concentrações de L-prolina. Para tanto, foram feitas preparações de frações enriquecidas em membranas e frações citossólicas dos diferentes estágios do parasita para posterior resolução por eletroforese bidimensional. Através desta análise foi possível identificar polipeptídeos comuns entre os diferentes estágios bem como polipeptídeos específicos de cada estágio de desenvolvimento. / Chapter 1 The transformation of the proliferative epimastigotes of Trypanosoma cruzi into the non-proliferative and infective metacyclic trypomastigotes (metacyclogenesis) is a crucial step occuring naturally in the digestive tract of the reduviid insect vector. This process can be reproduced, in vitro, under chemically defined conditions. It is well established that L-proline is an important energy and carbon source for trypanosomatids but no evidence for its participation in the differentiation of vertebrate host stages of the parasite exists in the literature. This fact prompted us to develop an experimental model to study whether a correlation exits between proline concentration and trypomastigote bursting. In fact, cultures maintained in the absence of L-proline consistently produced fewer trypomastigote forms when compared to cultures maintained in 20 - 200 µM L-proline. The transport activity of L-proline was 15-fold and 23-fold higher in intracellular epimastigote-like forms as compared to amastigotes and trypomastigotes, respectively. Interestingly, proline concentration in intracellular epimastigote-like parasites was 0.73 ± 0.01 mM, as compared to 6.61 ± 0.01 mM for amastigotes and 2.74 ± 0.02 mM for trypomastigotes, while host cells showed an intracellular proline concentration of 0.27 ± 0.03 mM. The data suggest the importance of L-proline in the transformation of intracellular epimastigote-like forms to trypomastigotes. Chapter 2 Differentiation of the infective trypomastigote form of Trypanosoma cruzi to the non-infective and replicative amastigotes normally occurs in the cytoplasm of infected cells. A study about the envolvement of protein phosphatases type 1 and 2A in the extracellular differentiation at 37ºC and 33ºC from trypomastigotes to amastigotes was undertaken using the CL-14 clone of T. cruzi. Calyculin A (an inhibitor of protein phosphatases 1and 2A) triggers the transformation of trypomastigotes to amastigotes at neutral pH through epimastigote-like intermediate forms. Treatment of trypomastigotes for 6 hours with two Calyculin A concentrations (1 nM and 5 nM) resulted in more than 50% of epimastigote-like forms. After 8 hours, all trypomastigotes were differentiated to amastigotes or epimastigotes-like forms. Metacyclic trypomastigotes from the CL-14 clone submitted to the same treatment with Calyculin A showed no morphological changes.

En les últimes dècades, el fenomen de l’enantioselectivitat ha adquirit una importància creixent per a la indústria farmacèutica a l’hora del desenvolupament de nous fàrmacs. Això és degut a la observació d’una diferent resposta per part de l’organisme en funció de l’estereoquímica de la molècula exògena administrada, ocasionada per l’elevada estereoselectivitat dels processos fisiològics. Diferents exemples es poden trobar a la literatura a partir del desastre produït pel fàrmac anomenat talidomida, en què es va responsabilitzar la forma S de l’efecte teratogen mentre s’assignà l’acció sedant a la R. Molts altres fàrmacs quirals presenten una dicotomia d’efecte pels enantiòmers. A mode d’exemple l’anestèsic prolocaïna presenta diferències d’activitat entre enantiòmers. En aquest cas la forma de configuració S posseix majoritàriament l’acció anestèsica, mentre que la R és responsable dels efectes tòxics del fàrmac, que pot produir metahemoglobinèmia. Així, doncs, l’adiministració, i per tant la comercialització de fàrmacs enantiomèricmanet purs, simplifica aspectes farmacològics, farmacocinètics, terapèutics i toxicològics de l’acció dels fàrmacs. Altres avantatges que s’aconsegueixen amb aquest procedir són la disminució de la dosi de fàrmac requerida per a produir l’efecte desitjat i la menor variabilitat interpersonal de l’efecte produït per una determinada dosi. Degut a la importància de l’administració de fàrmacs enantiomèricament purs, en el present treball s’estudia l’aplicació de la cromatografia en contracorrent (CPC/CCC) en la separació de mescles racèmiques. La CCC/CPC és una variant de la cromatografia líquida, en la què la fase mòbil i la fase estacionària estan formades per dos líquids immiscibles entre sí. Així, s’han dissenyat i sintetitzat noves entitats quirals derivades de l’aminoàcid L-prolina. Una vegada caracteritzades, s’ha estudiat la seva aplicació en la separació de racèmics, a la vegada que s’ha estudiat el seu mecanisme d’enantioreconeixment per poder establir unes pautes a l’hora de dissenyar nous selectors quirals (SQ). D’altra banda, la CCC/CPC al tractar-se d’una tècnica que es dona entre dos líquids immiscibles. S’ha estudiat l’aplicació de nous sistemes de dissolvents menys contaminats, com es el cas de l’etoxinonafluorobutà. Així, s’han construït diferents sistemes de dissolvents que contenen el dissolvent fluorat, a l’hora que s’han utilitzat SQs fluorats. / Nowdays, the significance of the enantiomèric purity in the chiral active ingredients used in drug manufacture is well recognized. In addition, the strict regulations established by health authorities on the commercialisation of chiral drugs, has led to the requirement for analytical and preparative methods for enantioseparation. Although diverse procedures exist, chromatographic techniques are amongst the most used to resolve mixtures of enantiomers at a preparative level. In the present doctoral thesis we intend to study the enantioselectivity phenomena of L-proline derivatives as chiral selectors in countercurrent chromatography (CCC) using diferent solvent systems. CCC is an effective separation technique base don the differences in partitioning of solutes in a sample between two non-miscible solvents or solutions that constitute the solvent system. Therefore, the mobile and the stationary phases in the chromatographic process are liquids. The absence of a solid support opens a whole range of possibilities to apply alternative elution modes alternatives to the classic one. The exchange between mobile phase and stationary phase during the separation, that CCC only involves the change of a valve position, allows the dual and mutidual mode. Also, the application of ph-zone refining, a kind of displacement chromatography that involve the addition of a displacement agent in the mobile phase, has been evaluated in order to improve the separation of ionizable racemates. Finally, the evaluation of the enantioselectivite capacity of fluorinated solvents and chiral selectors has been tested in CCC and in liquid membranes.

Capítulo 1 A transformação (metaciclogênese) das formas proliferativas epimastigotas do Trypanosoma cruzi em formas não proliferativas e infectivas - tripomastigotas metacíclicos - é um passo crucial que ocorre naturalmente no trato digestivo do inseto vetor reduviídeo. Este processo pode ser reproduzido in vitro em condições químicas definidas quando o meio de diferenciação TAU é suplementado com L-prolina e L-glutamato. Está bem estabelecido que prolina é uma fonte importante de energia e de carbono nos tripanossomatídeos, mas são poucas as evidências de sua participação na diferenciação intracelular do parasita no hospedeiro vertebrado. Este fato nos levou a desenvolver um modelo experimental para verificar se havia uma relação entre concentração de prolina e eclosão de formas tripomastigotas. Culturas mantidas sem L-prolina produziram consistentemente menos formas tripomastigotas quando comparadas a culturas mantidas em L-prolina, 20 - 200 µM. A atividade de transporte de L-prolina foi 15 vezes e 23 vezes maior nos epimastigotas intracelulares em relação a amastigotas e tripomastigotas, respectivamente. A concentração de prolina medida nos epimastígotas intracelulares (0,73 ± 0101 mM) é bem menor que a de amastigotas (6,61 ± 0,01 mM) e tripomastigotas (2,74 ± 0,02 mM). Todos os estágios, no entanto, apresentaram concentração de prolina bem maior do que as células hospedeiras, na ordem de 0,27 ± 0,03 mM. A análise do efeito de prolina sobre os diferentes estágios intracelulares mostrou a importância desse aminoácido na transformação de epimastigotas intracelulares a tripomastigotas. Capítulo 2 A diferenciação das formas infecciosas tripomastigotas do Trypanosoma cruzi a formas amastigotas não-infectivas e replicativas ocorre normalmente no citoplasma de células infectadas. Um estudo sobre o envolvimento de proteínas fosfatase do tipo 1 e 2A na diferenciação extracelular a 37ºC e 33ºC de tripomastigotas a formas amastigotas foi realizado, utilizando-se o clone CL-14 de T cruzi. Demonstrou-se que Caliculina A (um inibidor de proteínas fosfatase 1 e 2A) desencadeia a transformação de tripomastigotas a amastigotas em pH neutro, através da passagem por formas intermediárias flageladas semelhantes aos epimastigotas. O tratamento de tripomastigotas com duas concentrações de Caliculina A (1nM e 5 nM) resultou, após 6 horas de incubação, em mais de 50% de formas epimastigota-símiles. Após 8 horas de tratamento, todos os tripomastigotas estavam diferenciados a formas amastigotas ou epimastigota símiles. Tripomastigotas metacíclicos do clone CL-14 submetidos ao mesmo tratamento com Caliculina A não apresentaram alterações morfológicos dentro do período de incubação de 8 horas. Capítulo 3 Fatores ambientais, como a temperatura, e a presença ou ausência de metabólitos tais como a L-prolina influenciam a diferenciação intracelular do Trypanosoma cruzi do clone CL-14. Estes fatos, juntamente com a ausência de dados na literatura sobre o perfil proteico de epimastigotas intracelulares levou-nos a estudar o perfil de expressão de proteínas durante a transformação de epimastigotas intracelulares a tripomastigotas em culturas celulares mantidas a 37ºC (temperatura restritiva), comparando-as com aquelas cuja manutenção foi feita a 33ºC (temperatura permissiva). Também foram comparados os perfis proteicos quando os parasitas foram obtidos de culturas celulares mantidas na ausência ou presença de diferentes concentrações de L-prolina. Para tanto, foram feitas preparações de frações enriquecidas em membranas e frações citossólicas dos diferentes estágios do parasita para posterior resolução por eletroforese bidimensional. Através desta análise foi possível identificar polipeptídeos comuns entre os diferentes estágios bem como polipeptídeos específicos de cada estágio de desenvolvimento. / Chapter 1 The transformation of the proliferative epimastigotes of Trypanosoma cruzi into the non-proliferative and infective metacyclic trypomastigotes (metacyclogenesis) is a crucial step occuring naturally in the digestive tract of the reduviid insect vector. This process can be reproduced, in vitro, under chemically defined conditions. It is well established that L-proline is an important energy and carbon source for trypanosomatids but no evidence for its participation in the differentiation of vertebrate host stages of the parasite exists in the literature. This fact prompted us to develop an experimental model to study whether a correlation exits between proline concentration and trypomastigote bursting. In fact, cultures maintained in the absence of L-proline consistently produced fewer trypomastigote forms when compared to cultures maintained in 20 - 200 µM L-proline. The transport activity of L-proline was 15-fold and 23-fold higher in intracellular epimastigote-like forms as compared to amastigotes and trypomastigotes, respectively. Interestingly, proline concentration in intracellular epimastigote-like parasites was 0.73 ± 0.01 mM, as compared to 6.61 ± 0.01 mM for amastigotes and 2.74 ± 0.02 mM for trypomastigotes, while host cells showed an intracellular proline concentration of 0.27 ± 0.03 mM. The data suggest the importance of L-proline in the transformation of intracellular epimastigote-like forms to trypomastigotes. Chapter 2 Differentiation of the infective trypomastigote form of Trypanosoma cruzi to the non-infective and replicative amastigotes normally occurs in the cytoplasm of infected cells. A study about the envolvement of protein phosphatases type 1 and 2A in the extracellular differentiation at 37ºC and 33ºC from trypomastigotes to amastigotes was undertaken using the CL-14 clone of T. cruzi. Calyculin A (an inhibitor of protein phosphatases 1and 2A) triggers the transformation of trypomastigotes to amastigotes at neutral pH through epimastigote-like intermediate forms. Treatment of trypomastigotes for 6 hours with two Calyculin A concentrations (1 nM and 5 nM) resulted in more than 50% of epimastigote-like forms. After 8 hours, all trypomastigotes were differentiated to amastigotes or epimastigotes-like forms. Metacyclic trypomastigotes from the CL-14 clone submitted to the same treatment with Calyculin A showed no morphological changes.