A obesidade é atualmente um dos problemas públicos de saúde mais visível e negligenciado. Ainda, essa condição pode causar sérios problemas de saúde como doenças cardiovasculares, diabetes, hipertensão arterial e diversos problemas fisiológicos. Dietas alimentares e/ou o uso de fármacos tem demonstrado pouca eficiência (e grandes efeitos colaterais) em reduzir a incidência de sobrepeso e obesidade no mundo. Dessa forma outras estratégias são requeridas para auxiliar no controle desta epidemia global. Nesse contexto, alguns ácidos graxos específicos podem desempenhar um importante papel na regulação da expressão de genes que possuem a habilidade de modular metabolismo. O ácido linoléico conjugado (CLA, 18:2) e o ácido oléico (18:1) tem sido descritos com propriedades anti-obesidade: a respeito de CLA, são bem conhecidos os seus efeitos adipotróficos; quanto ao oléico, são bem conhecidos os seus efeitos anti-diabetes; outros efeitos desses ácidos graxos sobre o metabolismo corporal são desconhecidos ou controversos. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da suplementação da dieta de camundongos (C57bl6) com esses dois ácidos graxos, individualmente ou em conjunto, na modulação do metabolismo corporal e mitocondrial como uma possível estratégia de combate à obesidade. Foram analisados parâmetros bioquímicos, moleculares, fisiológicos, morfológicos e funcionais. Nossos resultados demonstram que o ácido graxo indutor de aumento do gasto energético corporal e mitocondrial hepático é o CLA e não o oléico; quando suplementados em conjunto, os efeitos metabólicos do CLA se sobrepõem aos do oléico, mantendo esses metabolismos elevados. O aumento de metabolismo mitocondrial está relacionado ao aumento de expressão/atividade de proteínas desacopladoras, as quais parecem ser controladas por espécies reativas de O2 mitocondriais. Demonstramos também que no tecido adiposo branco o ácido oléico não exerce efeitos atróficos como o CLA, os quais estão relacionados a inibição da expressão de PPAR1. Por outro lado, verificamos que a suplementação conjunta com ácido oléico previne efeitos adversos da suplementação da dieta com CLA, como a hipertrofia hepática e resistência a insulina. Concluímos dessa forma que a suplementação da dieta com CLA aumenta o metabolismo corporal e mitocondrial; a suplementação com ácido oléico em conjunto não potencializa os efeitos do CLA, porém previne seus efeitos adversos como a hipertrofia hepática e resistência a insulina. Em conjunto esses ácidos graxos constituem uma boa estratégia alimentar contra o ganho de peso corporal. / Obesity is one of the major public health problems. This condition can leads to the development of other complications such as cardiovascular disease, diabetes and hypertension. Diet and/or drug treatments have shown low efficiency (and major side effects) in reducing the incidence of overweight and obesity in worldwide. On the other hand, some specific fatty acids may play an important role regulating the expression of genes that modulate the metabolism. Conjugated linoleic acid (CLA, 18:2) and oleic acid (18:1) have been known for their anti-obesity properties: CLA is well described inducer of atrophy in adipose tissue, while oleic acid is known by its anti-diabetic effects; other effects of these fatty acids on body metabolism are unknown or controversial. Therefore, the aim of this study was to evaluate the effects of a murine diet supplemented with CLA and oleic acid, individually or together, in the modulation of body and mitochondrial metabolism. Biochemical, molecular, physiological, morphological and functional parameters were analyzed in mice. Our results show that CLA, and not oleic acid, is the fatty acid inductor of increase in body metabolism and liver mitochondrial energy expenditure; when supplemented together, the metabolic effects of CLA overlap the oleic effects, maintaining the high metabolism. Increased mitochondrial metabolism is associated with an increased expression/activity of uncoupling proteins, which appear to be controlled by mitochondrial oxygen reactive species. It was also demonstrated that, in white adipose tissue, oleic acid exerts no atrophic effects as compared to CLA, which are related to inhibition of PPAR1 expression. On the other hand, we demonstrated that the supplementation with oleic acid prevents adverse effects of dietary supplementation with CLA, such as liver hypertrophy and insulin resistance in mice. In conclusion, supplementing the murine diet with CLA increases body and mitochondrial metabolism and reduces the adiposity; in addition, supplementation with oleic acid does not potentialize the metabolic effects of CLA, but prevents its adverse effects. Together CLA and oleic in conjunction appears as a good dietary strategy against the excessive weight gain.

A temperatura é um fator abiótico fundamental que influencia diretamente o comportamento e a sobrevivência dos organismos, incluindo peixes. Por serem ectotérmicos, peixes respondem diretamente à variação de temperatura. Eles possuem mecanismos celulares de termoestabilidade, com diferentes expressões, ajustados evolutivamente às condições do meio. O presente trabalho tem como objetivo estudar os efeitos do aumento gradual da temperatura (2°C/h) a partir da temperatura ambiente de inverno (22°C) até 26, 30, 32, 34 e 36°C e temperatura crítica de sobrevivência (TCS) em peixes pampo, Trachinotus carolinus. Analisou-se o comportamento a partir de vídeos; a expressão das proteínas relacionadas à hipóxia tecidual HIF-1~a e VEGF em músculo e fígado através da técnica de imuno-histoquímica; e análises celulares através da quantificação de mitocôndrias e mensuração de sua área. Os resultados mostraram que o comportamento dos pampos é alterado com o aumento da temperatura, apresentando um padrão definido. As maiores expressões proteicas foram em temperaturas elevadas, a 34°C no caso do VEGF e a 36°C no caso do HIF-1 ~a. Houve aumento no número de mitocôndrias e queda em sua área conforme o aumento da temperatura. Portanto, a temperatura tem influência em todos os níveis de organização estudados, ou seja, celular, tecidual e do organismo / Temperature is an important abiotic factor that influences directly the behavior and survival of organisms, including fish. Fishes are ectothermic, and respond directly to temperature variation. They have cellular mechanisms of thermostability that were adjusted during evolution to environmental conditions. The present work aims to study the effects of the gradual increase in temperature (2°C / h) from the winter temperature (22°C) to 26, 30, 32, 34 and 36°C and critical survival temperature (TCS) in fish pompano, Trachinotus carolinus. We analyzed the behavior out of vídeos; the expression of proteins related to tissue hypoxia HIF-1 ~a and VEGF in muscle and liver through the technique of immunohistochemistry; and determined the number and the área of cellular mitochondria. The results showed that the behavior of pampano changes with increasing temperature, in a gradual scale pattern. The protein expressions were higher at elevated temperatures, at 34°C in the case of VEGF and at 36°C in the case of HIF-1 ~a. An increase in the number of mitochondria, and a decrease in their area were observed with increasing temperature. Therefore, temperature had measurable effects at all levels of organization studied, i.e., cellular, tissular and organismic

Patologias causadas por mutações no DNA mitocondrial (mtDNA) constituem um importante grupo de doenças genéticas em humanos. Todavia, devido ao desconhecimento dos mecanismos que governam a herança mitocondrial, não existem métodos eficientes que permitam prever ou intervir na herança destas patologias. Estudos recentes indicam que mutações no mtDNA são seletivamente eliminadas na linhagem germinativa. O presente projeto investigou se o embrião é capaz de eliminar mitocôndrias disfuncionais durante o desenvolvimento pré-implantação. Para tanto, zigotos de camundongo foram tratados com clorometil-X-rosamina (MitoTracker Red CMXRos) e fotossensibilizados por 0, 2,5, 5, 10, 20 e 60 s. Houve diminuição da taxa de blastocisto, com bloqueio total do desenvolvimento quando a fotossensibilização foi realizada por período igual ou superior a 20 s. A fotossensibilização também resultou em disfunção mitocondrial, como indicado por diminuição do potencial de membrana mitocondrial. No entanto, a transferência de citoplasma de zigotos NZB/BINJ (NZB) fotossensibilizados por 20 s não afetou o desenvolvimento de embriões C57BL/6 (B6). A quantidade de mtDNA NZB também não diferiu entre os zigotos B6, independente de terem recebido citoplasma exposto ou não à fotossensibilização (30,6% ± 1,73 vs. 30,8% ± 1,73). Porém, a quantidade de mtDNA NZB foi menor (P = 0,008) nos blastocistos que receberam citoplasma fotossensibilizado (31,4% ± 1,43 vs. 24,7% ± 1,43). Como a quantidade total de mtDNA não diferiu entre os grupos, estes resultados sugerem que as mitocôndrias disfuncionais introduzidas foram destruídas. A análise de autofagossomos indicou, no entanto, que as mitocôndrias NZB não foram eliminadas por mitofagia. Diferente do esperado, o cultivo na presença de rapamicina reverteu o efeito causado pela introdução de citoplasma fotossensibilizado, resultando em níveis semelhantes de mtDNA NZB em comparação com os blastocistos que receberam citoplasma não fotossensibilizado. Concluiu-se que o embrião de camundongo é capaz de destruir mitocôndrias disfuncionais durante o desenvolvimento à blastocisto. Novos estudos deverão fornecer evidências adicionais e esclarecer os mecanismos moleculares que fundamentam esses achados. / Pathologies caused by mutations in mitochondrial DNA (mtDNA) represent an important group of genetic diseases in humans. Nonetheless, due to our limited understanding of the molecular mechanisms of mitochondrial inheritance there are no efficient methods to predict or intervene in the inheritance of these diseases. Recent studies indicate that mutations in mtDNA are selectively eliminated in the germline. This project investigated the ability of the embryo to target and eliminate dysfunctional mitochondria during early development. To test that, mouse zygotes were treated with chloromethyl-X-rosamina (MitoTracker Red CMXRos) and photosensitized for 0, 2.5, 5, 10, 20 and 60 s. There was a decrease in the rate of blastocyst development and a developmental arrest when the photosensitization was performed for a period equal to or greater than 20 s. Photosensitization also resulted in mitochondrial dysfunction, as indicated by a decreased of mitochondrial membrane potential. However, cytoplasmic transfer from NZB/BINJ (NZB) zygotes photosensitized for 20 s resulted in no effect on development of C57BL/6 (B6) embryos. The amount of NZB mtDNA introduced also did not differ between B6 zygotes, regardless of whether they received or not photosensitized cytoplasm (30.6% ± 1.73 vs. 30.8 ± 1.73%). On the other hand, the amount of NZB mtDNA was lower (P = 0.008) in the blastocysts receiving photosensitized cytoplasm (31.4% ± 24.7% ± 1.43 vs. 1.43). Since the total amount of mtDNA was not different between the groups, these results suggest that dysfunctional mitochondria introduced by cytoplasmic transfer were destroyed. Analysis of autophagosomes indicated, however, that the NZB mitochondria were not eliminated by mitophagy. Different than expected, culture in the presence of rapamycin reversed the effect caused by introduction of photosensitized cytoplasm, resulting in similar levels of NZB mtDNA compared to blastocysts receiving cytoplasm not photosensitized. It was concluded that the mouse embryo may destroy dysfunctional mitochondria during development into blastocysts. Further studies should provide additional evidence and elucidate the molecular mechanisms underlying these findings.

Os efeitos benéficos do exercício físico aeróbico (EFA) frente à prevenção e ao tratamento de doenças ocorrem por meio de adaptações agudas e crônicas em diversos tecidos e sistemas orgânicos, dentre os quais o tecido muscular esquelético assume papel de destaque. Considerando que a musculatura esquelética é rica em mitocôndrias, não surpreende o fato de que o aumento da capacidade e potência aeróbicas induzido pelo EFA ocorra principalmente em função das adaptações mitocondriais. Contudo, os mecanismos moleculares envolvidos nessas adaptações mitocondriais induzidas pelo EFA não são completamente compreendidos. Considerando-se que a atividade nervosa simpática aumenta consideravelmente durante a realização de uma sessão de EFA, parte das respostas mitocondriais ao EFA poderia ser mediada pela ativação dos receptores \'beta\'-adrenérgicos (\'beta\'-AR) na musculatura esquelética, representados predominantemente pelo subtipo \'beta\'2 (~ 90%). Com isso, na primeira parte do presente estudo, testou-se a hipótese de que a sinalização \'beta\'2-AR contribuiria para as respostas de função e dinâmica mitocondriais induzidas pela ativação adrenérgica aguda na musculatura esquelética. Para isso, o agonista \'beta\'-AR não seletivo isoproterenol foi administrado na presença ou ausência do antagonista \'beta\'2-AR específico, ICI 118,551, tanto em miotúbulos diferenciados a partir da linhagem de células C2C12 como em camundongos da cepa FVB. Os dados demonstraram que a ativação \'beta\'-AR aumentou significativamente a respiração mitocondrial em miotúbulos e em fibras musculares isoladas do músculo tibial anterior de camundongos, e que tal resposta foi dependente da ativação dos receptores \'beta\'2-AR via eixo proteína Gαs-AMPc-PKA. Em relação à dinâmica mitocondrial, os dados obtidos demonstraram que a ativação dos receptores \'beta\'2-AR aumentou a fusão mitocondrial na musculatura esquelética, e que esta resposta estava associada a um aumento da proteína de fusão Mfn1. Na segunda parte do presente estudo, testou-se a hipótese de que a ativação \'beta\'2-AR contribuiria para as respostas mitocondriais agudas induzidas pelo EFA na musculatura esquelética. Para isso, camundongos FVB foram submetidos a uma sessão de EFA em esteira rolante com e sem o bloqueio dos receptores \'beta\'2-AR com o antagonista ICI 118,551, e parâmetros de função e dinâmica mitocondriais foram avaliados. O EFA foi capaz de aumentar a respiração máxima mitocondrial em fibras musculares isoladas, e este efeito foi parcialmente prevenido pelo bloqueio dos receptores \'beta\'2-AR. Além disso, assim como observado com o tratamento com isoproterenol, o EFA promoveu aumento da fusão mitocondrial na musculatura esquelética, sendo que a ativação \'beta\'2-AR estava associada a essa resposta, porém em uma menor magnitude em relação aos efeitos observados com o estímulo farmacológico. Assim como observado no tratamento com isoproterenol, a expressão de Mfn1 foi aumentada pela sessão de EFA, a qual não foi atenuada pelo bloqueio dos receptores \'beta\'2-AR com ICI 118,551. Dessa forma, a partir dos resultados obtidos no presente estudo, pode-se concluir que os receptores \'beta\'2-AR têm papel importante no metabolismo muscular esquelético, modulando a função e a dinâmica mitocondriais. Essa resposta é evidente mediante ativação direta via agonistas \'beta\'-AR no músculo esquelético, no entanto, os receptores \'beta\'2-AR modulam parcialmente as respostas mitocondriais em resposta à uma sessão de EFA / The beneficial effects of aerobic exercise (AE) for prevention and treatment of diseases are due to acute and chronic adaptations in several organ systems, including skeletal muscle, one of the main tissues involved in these adaptations. Since skeletal muscle contains high amounts of mitochondria, the increased aerobic capacity induced by AE occurs mainly due to mitochondrial adaptations. However, the molecular mechanisms underlying skeletal muscle mitochondrial adaptations induced by AE are not fully understood. One of the mechanisms by which these mitochondrial adaptations may occur is sympathetic activation mediated by \'beta\'2-adrenergic receptors (\'beta\'-AR) in skeletal muscle, predominantly represented by \'beta\'2 subtype (~90%). Considering that sympathetic activity increases during AE, \'beta\'2-AR signaling might be involved in skeletal muscle mitochondrial adaptations in response to AE. Thus, in the first part of this study, we tested the hypothesis that acute \'beta\'2-AR activation contributes to mitochondrial function and dynamics adaptations in skeletal muscle. For this, both differentiated C2C12 myotubes and FVB mice were treated with the nonselective \'beta\'-AR agonist isoproterenol in the presence or absence of the specific \'beta\'2-AR antagonist, ICI 118,551. The data showed that β-AR activation significantly increased mitochondrial respiration in myotubes and muscle fiber bundles isolated from mice tibialis anterior, and that this response was dependent on \'beta\'2-AR receptors activation via protein G\' alpha\'s-cAMP-PKA signaling cascade. Regarding mitochondrial dynamics, the data showed that \'beta\'2-AR receptor activation increased mitochondrial fusion in skeletal muscle and that this response was associated to an increase in Mfn1. In the second part of this study, we tested the hypothesis that \'beta\'2-AR activation would contribute to acute mitochondrial responses induced by AE in skeletal muscle. For this, FVB mice underwent one session of AE on a treadmill with and without \'beta\'2-AR receptor blockade with ICI 118,551, and parameters of mitochondrial function and dynamics were evaluated. AE was able to increase maximal mitochondrial respiration in isolated muscle fibers, and this effect was partially prevented by blocking \'beta\'2-AR receptors. Furthermore, as observed with isoproterenol treatment, AE increased mitochondrial fusion in skeletal muscle. \'beta\'2-AR activation was associated with this response, but in a smaller magnitude compared to the effects observed with pharmacological stimulation. As observed with the isoproterenol treatment, Mfn1 expression was increased by AE, which was not attenuated by blocking \'beta\'2-AR receptors with ICI 118,551. Therefore, one can conclude that \'beta\'2-AR receptors play an important role in skeletal muscle metabolism, modulating mitochondrial function and dynamics. This response is evident by direct activation through \'beta\'-AR agonists in skeletal muscle, however, \'beta\'2-AR receptors partially modulate mitochondrial responses induced by AE

A ribonucleoproteína heterogênea nuclear K (hnRNP K) é uma proteína envolvida em processos de expressão gênica e tem sido proposta como ligante de RNAs mensageiros mitocondriais. Apesar de ser considerada um marcador de pior prognóstico no câncer de cabeça e pescoço, o papel da hnRNP K nesta doença ainda é pouco conhecido. O objetivo deste trabalho foi estudar o envolvimento da hnRNP K na mitocôndria com ênfase na bioenergética e na identificação de novos potenciais ligantes de hnRNP K. As linhagens celulares utilizadas foram de carcinoma de cabeça e pescoço (HN13 e CAL 27) com silenciamento de RNA para hnRNP K e células HEK293 com super-expressão de hnRNP K. O efeito do acúmulo celular da hnRNP K na cadeia transportadora de elétrons mitocondrial foi avaliado por meio da atividade dos complexos mitocondriais I, II e V em células HN13. A redução do nível de hnRNP K usando RNA de interferência promoveu uma diminuição da atividade dos complexos nas células HN13, indicando o envolvimento da proteína na eficiência do transporte de elétrons na cadeia respiratória mitocondrial. Células HEK293 com super-expressão da hnRNP K (HEK293/hnRNP K) e as linhagens HN13 e CAL 27 com silenciamento e redução estável de hnRNP K foram utilizadas para determinar o papel de hnRNP K no potencial de membrana mitocondrial, níveis de ATP, produção de lactato e consumo de oxigênio. Células HEK293/hnRNP K comparadas ao controle apresentaram maior nível de ATP, menor potencial de membrana mitocondrial, menor consumo de oxigênio e maior produção de lactato. As células HN13 com redução da hnRNP K apresentaram níveis mais baixos de ATP, com menor liberação de lactato para o meio extracelular e maior consumo de oxigênio. Esses resultados sugerem que o acúmulo da proteína hnRNP K tem ação importante na mitocôndria por alterar o metabolismo bioenergético celular de fosforilação oxidativa para glicólise anaeróbica. A estratégia de co-imunoprecipitação usando anticorpos para hnRNP K, digestão de proteínas com tripsina e cromatografia líquida acoplada a espectrômetria de massa foi usada para encontrar novos potenciais ligantes de hnRNP K. A análise dos dados com o software SEPro identificou 57 proteínas candidatas a ligantes da hnRNP K. Três proteínas foram validadas por co-IP e Western blotting: o fator de transcrição mitocondrial PTCD3, YB1 e PSF. Propomos que a hnRNP K apresenta função na energética mitocondrial, e provavelmente, a sua interação com PTCD3 participa desta função. / Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K (hnRNP K) is a protein involved in gene expression processes, which has been proposed to bind mitochondrial mRNAs. Despite it to be considered a prognostic marker in cancer, the hnRNPK role in this disease is unknown. We addressed the involvement of hnRNP K in mitochondria with emphasis on bioenergetics and identification of new potential ligands of hnRNP K. The cell lines used were from head and neck squamous cell carcinoma (HN13 and CAL 27) with RNA silencing for hnRNP K , and HEK293 cells with overexpression of hnRNP K. The effects of cellular accumulation of hnRNP K in mitochondrial electron chain carriers were assessed by the activity of mitochondrial complexes I, II and V in HN13 cells. Reduced levels of hnRNP K using RNA interference promoted a decrease in the activity of the complexes in HN13 cells, indicating the involvement of the protein in the efficiency of the electron transport in mitochondrial respiratory chain. HEK293 cells with overexpression of hnRNP K (HEK293/hnRNP K) and HN13 and CAL 27 cells with silencing and stable reduction of hnRNP K were used to determine the role of hnRNP K in mitochondrial membrane potential, ATP levels, lactate production and oxygen consumption. HEK293/hnRNP K, compared to control cells, showed higher levels of ATP, reduced mitochondrial membrane potential, lower oxygen consumption and higher production of lactate. HN13 cells with reduced hnRNP K had lower ATP levels, with lower release of lactate to the extracellular medium and higher oxygen consumption. These results suggest that accumulation of hnRNP K protein plays a role in mitochondria by changing the cellular energetic metabolism from oxidative phosphorylation to glycolysis. The strategy of co-immunoprecipitation using antibodies for hnRNP K, protein digestion with trypsin, and liquid chromatography, coupled to mass spectrometer, were used to search for new potential ligands of hnRNP K. Data analysis with software SEPro identified 57 candidate proteins binding to hnRNP K. Three proteins were validated by co-IP and Western blotting: the mitochondrial transcription factor PTCD3, YB1, and PSF. We propose that hnRNP K plays a role in the mitochondrial energetics, and probably its interaction with PTCD3 participates in this function.

Atualmente no Brasil mais da metade da população adulta tem excesso de peso e 21% estão obesos. A obesidade é uma doença que se encontra em evidente crescimento, sendo considerada a epidemia do século XXI. Como alternativa de tratamento e prevenção, o uso de ácidos graxos que possuem habilidade de induzir a expressão de genes com importante papel em modulações metabólicas e mitocondriais têm sido estudados. O ácido linoleico conjugado (CLA, 18:2) é da família ômega-6, descrito por sua propriedade antiobesidade relacionada à diminuição da adiposidade e ao aumento do metabolismo corporal. O óleo de peixe (OP) é uma mistura de ácidos graxos poli-insaturados eicosapentaenóico (EPA, 20:5) e docosahexaenóico (DHA, 22:6) da família ômega-3, conhecido por aumentar a sensibilidade à insulina, o colesterol-HDL, pelas suas propriedades antiinflamatórias e sua ação protetora sobre o sistema nervoso. O objetivo deste estudo foi verificar os efeitos da suplementação da dieta de camundongos C57BL6 com CLA em conjunto com OP durante 60 dias sobre aspectos bioquímicos, moleculares e fisiológicos do metabolismo mitocondrial e corporal. Verificamos que a suplementação da dieta com CLA e OP in vivo: aumenta o metabolismo corporal, efeito atribuído à ambos os óleos; prejudica o metabolismo da glicose circulante, proporcionado exclusivamente pelo CLA; reduz o nível de movimentação, proporcionado exclusivamente pelo OP. No fígado: aumenta a expressão de UCP2, a atividade de proteínas desacopladoras e a ?- oxidação, efeito atribuído à ambos os óleos; aumenta o número de mitocôndrias, proporcionado exclusivamente pelo OP. CLA aumenta a produção de espécies reativas de O2 (EROs) a qual é revertida pelo OP em conjunto. No músculo sóleo: aumenta a biogênese mitocondrial via PGC- 1? e a expressão de UCP2, proporcionados pelo OP. Por fim, no hipocampo: aumenta o número de mitocôndrias, estimulo dado por ambos os óleos; aumenta a atividade desacopladora e reduz a produção de EROs, proporcionados exclusivamente pelo CLA. Concluímos que na suplementação conjunta os efeitos do OP são predominantes nos metabolismos corporal, hepático e muscular, e na movimentação corporal, enquanto que o efeito predominante do CLA é a diminuição na sensibilidade à insulina. Já no cérebro, o OP potencializa os efeitos do CLA. / Currently in Brazil more than a half of adult population has overweight, and 21% are obese. This evident growing disease is considered the 21th century\'s epidemy. Some fatty acids have been considered an alternative treatment and prevention strategy for obesity due to their ability to stimulate gene expression with important role in cellular and mitochondrial metabolisms. Conjugated linoleic acid (CLA, 18:2) from omega-6 family, with anti-obesity properties related to diminution of adiposity and increments in body metabolism. The fish oil (FO) is a mixture of the poli-unsaturated fatty acids eicosapentaenoic (EPA, 20:5) and docosahexaenoic (DHA, 22:6) from omega-3 family, known for improving insulin sensibility and HDL-cholesterol, anti-inflammatory properties and protective action over the central nervous system. The objective of this study was to examine the effects of dietary supplementation of CLA in conjunction with FO during 60 days over biochemical, molecular and physiological aspects of mitochondrial and body metabolism in C57BL6 mice. Diet supplementation with CLA and FO in vivo: raise body metabolism, an effect attributed to both oils; affect glucose metabolism, exclusively proportionate by CLA; diminish the level of mice movement, exclusively proportionate by FO. In liver: increase UCP2 expression, uncoupling proteins activity and ?-oxidation, stimulated by both oils; increase mitochondrial density, exclusively proportionate by FO. CLA also raises the reactive oxygen species (ROS) production, which is reversed by FO in conjunction. In soleus muscle: increase mitochondrial biogenesis through PGC-1? and the UCP2 expression, exclusively proportionate by FO. Lastly, in hippocampus: increase mitochondrial density, stimulated by both oils; stimulate uncoupling activity and diminish ROS production, exclusively proportionate by CLA. In conclusion, in the dietary supplementation with CLA and FO in conjunction the FO effects are prevalent in metabolisms of body, liver and muscle, and in body movement, while the CLA effects are prevalent in decreasing insulin sensitivity. However in the brain, the FO potentiates the effects of CLA.

O DNA está constantemente exposto a danos causados tanto por agentes endógenos quanto exógenos. Estes podem causar diferentes tipos de lesões incluindo modificações de bases e do açúcar, além de quebras de fitas simples ou duplas. As quebras de duplas fitas, quando comparadas às demais, constituem as mais citotóxicas e podem resultar em deleções no DNA e instabilidade genética. Deleções no DNA mitocondrial (mtDNA) causam diversas doenças e estão envolvidas no processo de envelhecimento. No núcleo, as quebras de duplas fitas no DNA podem ser reparadas por recombinação homóloga (HR), ligação de pontas não homólogas (NHEJ) e anelamento de fita simples (SSA). No entanto, em mitocôndrias de células de mamíferos, o reparo de quebras de duplas fitas ainda não foi completamente caracterizado. Experimentos in vitro usando extratos mitocondriais de células de roedores mostraram que estes são capazes de reparar essas quebras, no entanto pouco é sabido sobre quais proteínas são responsáveis por cada etapa de reparo, bem como sua implicação na manutenção da integridade do genoma mitocondrial. Sendo assim, nesse trabalho investigamos a localização e função mitocondrial das proteínas ATM, Rad51, Rad52, Ku70/86 e DNA-PKCs, que são sabidamente envolvidas em reparo de quebras de duplas fitas no núcleo. Para identificar essas proteínas em mitocôndrias de células de mamíferos, mitocôndrias foram isoladas a partir de células da linhagem HEK293T, usando centrifugação diferencial seguida por gradiente de Percoll. Para as proteínas de recombinação homóloga, ATM e Rad51, imunodetectamos isoformas semelhantes em todos os compartimentos celulares. Já para a proteína Rad52 o mesmo anticorpo imunodetectou duas bandas distintas na mitocôndria ao passo que no núcleo foram quatro. Além disso, verificamos que baixos níveis de proteína Rad52, induzidos pela expressão de shRNA (short hairping RNA) específico, resultam em diminuição do número de cópias de mtDNA bem como acúmulo de deleções no genoma mitocondrial. Para as proteínas de NHEJ, DNA-PKCs e a subunidade Ku70, identificamos isoformas semelhantes em todos os compartimentos celulares. Já para a subunidade 86 do heterodímero Ku70/86 o anticorpo detectou, somente em mitocôndrias, uma banda menor de 50 kDa, a qual difere na região N-terminal da subunidade detectada no núcleo (86 KDa). Experimentos de co-imunprecitação de proteínas mostraram que essa isoforma menor compõe o heterodímero mitocondrial juntamente com a subunidade 70 (mtKu70/50) e que esse interage com DNA ligase III mitocondrial. Nossos resultados também mostraram que a estabilidade proteica de mtKu70/50 é regulada por ATM. Tratamento das células com peróxido de hidrogênio, que induz quebras de duplas fitas, aumentou a associação do heterodímero mtKu70/50 com o mtDNA, de forma independente de aumento da concentração proteica intra-mitocondrial. Já a diminuição dos níveis proteicos de Ku, induzida através de shRNA, resultou em diminuição do número de cópias de mtDNA e acumulo de danos nesse genoma. Extratos mitocondriais de células knockdown para Ku apresentaram menor atividade de reparo NHEJ em um ensaio in vitro, sugerindo que o acúmulo de danos nestas células é provavelmente devido a deficiências na via de NHEJ. Em conjunto, nossos dados sugerem que tanto HR quanto NHEJ operam em mitocôndrias. Além disso, a via de NHEJ mitocondrial utiliza o heterodímero mitocondrial Ku70/50 o qual está envolvido na manutenção do mtDNA. Ademais, nossos resultados mostram uma grande conservação molecular e funcional entre as vias de reparo de NHEJ e HR no núcleo e na mitocôndria, o que reforça sua importância para a manutenção da estabilidade genômica mitocondrial e, provavelmente a função mitocondrial. / DNA is constantly exposed to damaging agents from both endogenous and exogenous sources. These can cause different types of DNA lesions that include base and sugar modifications and single and double strand breaks. DNA doublestrand breaks (DSBs) are among the most cytotoxic DNA lesions, which can result in deletions and genetic instability. Deletions in the mitochondrial DNA (mtDNA) cause numerous human diseases and drive normal aging. DSBs in the nuclear DNA are repaired by non-homologous DNA end joining (NHEJ), homologous recombination (HR) or Single Strand Annealing (SSA). Yet, repair of DSBs in mammalian mitochondria has not been fully characterized. Mitochondrial extracts from rodent cells are proficient in ligating DNA ends in vitro, but little is known about which proteins are responsible for each enzymatic step and its implication in mitochondrial genome maintenance. Thus, we investigated mitochondrial localization and function of DSBR (double strand break repair) proteins ATM, Rad51, Rad52, the Ku70/86 heterodimer and DNA-PKCs.To identify DSBR proteins in mammalian mitochondria, highly purified mitochondria from HEK293T cells were isolated using differential centrifugation followed by Percoll gradient. For HR proteins, we detected similar isoforms for ATM and Rad51 proteins in all cellular compartments. Two mitochondriaspecific isoforms of Rad52 were detected, while the same antibody detected four isoforms in the nucleus. In addition, lower Rad52 protein levels, induced by specific shRNA expression, result in decreased mtDNA copy number and accumulation of deleted mitochondrial genomes. For NHEJ proteins, similar isoforms of DNA-PKcs and the Ku70 subunit were detected in all cellular compartments. On the other hand, antibodies against the Ku86 subunit detected a smaller band in mitochondrial extracts (50 KDa), lacking the N-terminal region of the canonical isoform detected in the nucleus (86 KDa). The mitochondrial Ku70/50 heterodimer interacts with mitochondrial DNA ligase III, suggesting a role in DSBR. Moreover, stability of the mtKu heterodimer is regulated by ATM. Hydrogen peroxide treatment, which induces DSBs, increases mtKu70/50 association with the mtDNA and cells with reduced Ku levels, also induced by shRNA transfection, have lower mtDNA copy number and accumulate mtDNA damage. Moreover, mitochondrial extracts from Ku knockdown cells show lower NHEJ repair activity in an in vitro assay, suggesting that damage accumulation in these cells is likely due to deficiencies in NHEJ. Together, our data suggest that both HR and NHEJ operate in mitochondria. Also, mtNHEJ requires the Ku heterodimer and is involved in mtDNA maintenance. Moreover, our results indicate that there is a significant molecular and functional conservation between NHEJ and HR repair pathways in the nucleus and in mitochondria, which reinforces their importance for maintenance of mitochondrial genomic stability and, likely mitochondrial function.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Indivíduos obesos apresentam maior risco de morbidade e mortalidade atribuída às doenças cardiovasculares. A composição da dieta é um fator que prediz o fenótipo cardíaco em resposta a obesidade e, o tipo de ácido graxo pode afetar de forma diferencial a estrutura e a função do miocárdio. Estudos têm mostrado que a disfunção mitocondrial exerce um papel chave na patogênese da insuficiência e hipertrofia cardíaca, e as alterações mitocondriais observadas em falhas cardíacas apontam para defeitos em sítios específicos da cadeia transportadora de elétrons. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar a função contrátil ventricular em camundongos, alimentados com dieta hiperlipídica, rica em ácidos graxos poliinsaturados, buscando elucidações através da bioenergética mitocondrial. Após desmame, camundongos machos C57Bl/6 passaram a receber dieta manipulada contendo 7% (C) ou 19% (HF) de óleo de soja, até os 135 dias de idade. A ingestão alimentar e a massa corporal foram monitoradas e foi realizado teste de tolerância à glicose. No final do período experimental, os animais foram anestesiados e submetidos à avaliação da composição corporal por Absortimetria de Raios X de Dupla Energia (DXA), e em seguida, sacrificados por exsanguinação. No plasma foram determinados o perfil lipídico e a insulina. O coração, o tecido adiposo intra-abdominal e o subcutâneo foram coletados, pesados, processados para análise histomorfológica. Fibras cardíacas do ventrículo esquerdo foram utilizadas para análise da respiração mitocondrial através de oxígrafo. O coração também foi utilizado para a técnica de perfusão de coração isolado de Langendorff, e para análise da expressão de proteínas relacionadas à bioenergética de cardiomiócitos, através de Western Blotting. O índice de HOMA e de adiposidade foram calculados. O grupo HF apresentou maior adiposidade, sem alteração na ingestão alimentar. Foi observada intolerância a glicose, hiperinsulinemia e resistência à insulina, além de alterações desfavoráveis no perfil lipídico. Foi observado alteração na morfologia cardíaca e quadro de cardiomiopatia hipertrófica, refletindo em alteração hemodinâmica, determinando maior contratilidade, maior pressão ventricular e função diastólica prejudicada. Em relação à atividade mitocondrial dos cardiomiócitos foi observada menor oxidação de carboidratos (-47%) e de ácidos graxos (-60%). Porém, sem alteração na expressão de proteínas relacionadas à bioenergética de cardiomiócitos, CPT1, UCP2, GLUT1, GLUT4, AMPK e pAMPK. A partir desses resultados, concluímos que o tipo e a quantidade de ácidos graxos predizem o fenótipo cardíaco na obesidade, promovendo alteração na capacidade oxidativa mitocondrial, na morfologia e na hemodinâmica cardíaca / Obese individuals have a higher risk of morbidity and mortality attributed to cardiovascular disease. The diet composition is one factor that predicts the cardiac phenotype in response to obesity and the type of fatty acid differentially influences the myocardial structure and function. Studies have showed that mitochondrial dysfunction is considered to play a key role in the pathogenesis of cardiac hypertrophy and failure, also the mitochondrial alterations present in heart failure indicate to defects at specific sites in electron transport chain. Thus, the aim of the study was evaluated the ventricular contractile function in mice fed high fat diet, rich in polyunsaturated fatty acids, looking through mitochondrial bioenergetics. After weaning, mouse C57Bl/6 received manipulated diet containing 7% (C) or 19% (HF) of soybean oil, until 135 days of age. The food intake and the body mass were monitored, and the glucose tolerance test was realized. At the end of the experimental period, the animals had their body composition evaluated by Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA), after, were sacrificed by exsanguination. In plasma was determined the lipid profile and insulin. The heart, intraabdominal and subcutaneous adipose tissue were collected, weighted and processed to morphological analysis. The left ventricular myocardial fibers were used to analyze mitochondrial respiration by technique of high resolution respirometry. The heart was used to the Langendorff technique of isolated heart perfusion, and to analyze the expression of proteins related to the cardiomyocytes bioenergetics, through of Western Blotting. The HOMA-IR and the adiposity index were calculated. The group HF showed higher adiposity, but did not differ about food intake. Was observed glucose intolerance, hiperinsulinemia, insulin resistance and also unfavorable alterations in lipid profile. Was observed alterations in cardiac morphology and hypertrophic cardiomyopathy, reflecting in hemodinamic alterations with increase of contractility, higher ventricular pressure and impaired diastolic function. About the mitochondrial activity of cardiomyocytes was observed lower oxidation of carbohydrates (-47%) and fatty acids (-60%). However, the expression of proteins related to the cardiomyocytes bioenergetics, CPT1, UCP2, GLUT1, GLUT4, AMPK e pAMPK, did not differ between the groups. From these results, we conclude that the type and amount of fatty acids predict the cardiac phenotype in obesity, promoting the impairment of mitochondrial oxidative capacity, alterations in cardiac morphology and hemodynamics

A temperatura é um fator abiótico fundamental que influencia diretamente o comportamento e a sobrevivência dos organismos, incluindo peixes. Por serem ectotérmicos, peixes respondem diretamente à variação de temperatura. Eles possuem mecanismos celulares de termoestabilidade, com diferentes expressões, ajustados evolutivamente às condições do meio. O presente trabalho tem como objetivo estudar os efeitos do aumento gradual da temperatura (2°C/h) a partir da temperatura ambiente de inverno (22°C) até 26, 30, 32, 34 e 36°C e temperatura crítica de sobrevivência (TCS) em peixes pampo, Trachinotus carolinus. Analisou-se o comportamento a partir de vídeos; a expressão das proteínas relacionadas à hipóxia tecidual HIF-1~a e VEGF em músculo e fígado através da técnica de imuno-histoquímica; e análises celulares através da quantificação de mitocôndrias e mensuração de sua área. Os resultados mostraram que o comportamento dos pampos é alterado com o aumento da temperatura, apresentando um padrão definido. As maiores expressões proteicas foram em temperaturas elevadas, a 34°C no caso do VEGF e a 36°C no caso do HIF-1 ~a. Houve aumento no número de mitocôndrias e queda em sua área conforme o aumento da temperatura. Portanto, a temperatura tem influência em todos os níveis de organização estudados, ou seja, celular, tecidual e do organismo / Temperature is an important abiotic factor that influences directly the behavior and survival of organisms, including fish. Fishes are ectothermic, and respond directly to temperature variation. They have cellular mechanisms of thermostability that were adjusted during evolution to environmental conditions. The present work aims to study the effects of the gradual increase in temperature (2°C / h) from the winter temperature (22°C) to 26, 30, 32, 34 and 36°C and critical survival temperature (TCS) in fish pompano, Trachinotus carolinus. We analyzed the behavior out of vídeos; the expression of proteins related to tissue hypoxia HIF-1 ~a and VEGF in muscle and liver through the technique of immunohistochemistry; and determined the number and the área of cellular mitochondria. The results showed that the behavior of pampano changes with increasing temperature, in a gradual scale pattern. The protein expressions were higher at elevated temperatures, at 34°C in the case of VEGF and at 36°C in the case of HIF-1 ~a. An increase in the number of mitochondria, and a decrease in their area were observed with increasing temperature. Therefore, temperature had measurable effects at all levels of organization studied, i.e., cellular, tissular and organismic

O DNA é um alvo constante de modificações químicas, as quais resultam na ativação dos programas de reparo de danos no DNA. O DNA mitocondrial (DNAmt), uma molécula circular contendo aproximadamente 16,6 kb de extensão, é constantemente exposto às espécies reativas de oxigênio (EROs) devido a sua proximidade da cadeia transportadora de elétrons, presente na membrana mitocondrial interna. Quase todas as vias de reparo de DNA presentes no núcleo atuam também na mitocôndria, entretanto, a regulação das vias mitocondriais não é bem compreendida. As proteínas p53, ATM, mTOR e PGC1α participam, dentre outros papéis, do controle do metabolismo energético e das respostas a lesões no DNA nuclear. Dessa forma, decidimos gerar linhagens celulares com níveis reduzidos dessas proteínas como uma ferramenta para o estudo dos seus papéis na manutenção do DNAmt. Para isso, foram geradas linhagens celulares de HEK293 expressando constitutivamente shRNAs alvo-específicos, cuja diminuição da expressão das proteínas alvo foi confirmada através de western blotting. Neste trabalho, também foi estudado o papel de p53 na resposta ao estresse oxidativo mitocondrial provocado por azul de metileno (AM). O AM é um corante fotoativo capaz de atravessar membranas biológicas e, em células de mamíferos, se acumula em organelas, tais como a mitocôndria. Uma vez que p53 participa de diversas funções celulares e transloca para a mitocôndria sob condições de estresse, onde pode induzir apoptose ou modular o reparo de DNAmt, nós investigamos se p53 está envolvido na indução de morte celular após tratamento com AM fotoativado. Para isso, foram utilizados 2 clones com níveis reduzidos de p53 obtidos na primeira etapa deste trabalho. Sob condições normais, foi demonstrado que o silenciamento de p53 induziu uma forte redução do número de cópias de DNAmt e estimulou a proliferação celular quando fornecemos glicose ou galactose como substratos energéticos. A depleção de p53, ou a sua inibição farmacológica, resultaram em uma ligeira proteção quando as células foram submetidas ao tratamento com AM. Também foi demonstrado que AM provoca morte celular apoptótica de uma maneira dependente de p53, uma vez que a depleção dessa proteína protegeu a população do acúmulo de células em sub-G1. Portanto, nossos resultados sugerem que AM induz morte celular apoptótica em células HEK293, de uma maneira dependente de p53. Esse efeito pode ser mediado diretamente por p53, ou ainda, pelo seu papel na manutenção do número de cópias do DNAmt. / DNA is constantly being chemically modified, which results in activation of the DNA damage response program. The mitochondrial DNA (mtDNA), a circular molecule of 16.6 kb in length, is primary target of reactive oxygen species (ROS) due its proximity to the electron transport chain, in the mitochondrial inner membrane. Almost all known DNA damage repair pathways operating in the nucleus were also found in the mitochondrion; however, their regulation remains not well understood. The proteins p53, ATM, mTOR e PGC1α have many cellular functions, including control of energy metabolism and cell fate after stress. Thus, we hypothesized that those proteins could participate in maintaining of mtDNA, through direct or indirect roles. To test this hypothesis, we generated isogenic knockdown cell lines to further use them to study their role in the mtDNA damage response. For that, were generated HEK293 knockdown cell lines that stably express target-specific shRNAs. Efficient knockdown was checked using western blotting. Here, we also studied the role of p53 in the cellular response to mitochondrial oxidative stress induced by methylene blue (MB). MB is a photoactive dye that crosses biological membranes due to its lypophylic character and, in mammalian cells, accumulates in organelles such as mitochondria; however, its cytotoxic mechanism is not well understood. As the p53 protein participates in several cellular functions and translocates to mitochondria under stress conditions, where it can induce apoptosis or modulate mtDNA repair, we investigated whether p53 was involved in MB + light-induced cell death using p53 knockdown clones selected from the cell lines generated in the first phase of this work. Under normal conditions, p53 knockdown caused a decrease in mtDNA copy number and stimulated cellular growth supported by either glucose or galactose. After MB treatment, p53-kd cells showed a slight decrease in cell death compared to scrambled shRNA controls. Evaluation of cell death after MB treatment, using flow cytometry analysis, indicated that MB was able to induce significant levels of apoptotic cell death, which was dependent on p53 levels. Taken together, our results suggest that MB induces cell death, probably via apoptosis, in a p53 dependent manner. This effect may be mediated by p53 directly or by its role in mtDNA copy number maintenance.