Orientador: José Barreto Campello Carvalheira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:00:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Katashima_CarlosKiyoshi_M.pdf: 6242705 bytes, checksum: 14f5c6a197ed1c006f1c1b224511fe54 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O hipotálamo é uma região do sistema nervoso central que angaria informações do status nutricional e governa a liberação de múltiplos sinais metabólicos, tais como insulina e leptina para manutenção da homeostase energética. Entretanto, o aumento da prevalência de obesidade vem se revelando como um dos importantes fenômenos clínico-epidemiológicos da atualidade. Fatores como o hábito alimentar e o estilo de vida sedentário desempenham papel relevante na patogênese desta doença: Observação: O resumo, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The hypothalamus is a region of the central nervous system which raises and nutritional status information governing the release of multiple metabolic signals, such as leptin and insulin for maintenance of energy homeostasis. However, the increased prevalence of obesity is becoming one of the important clinical-epidemiological phenomena today. Factors such as eating habits and sedentary lifestyles play an important role in the pathogenesis of this disease ...Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Clinica Medica / Mestre em Clinica Medica

Óxido nítrico (NO) é um segundo mensageiro biosintetizado a partir de L-Arginina e envolvido em sinalização celular por diferentes mecanismos: ativação da produção de cGMP pela Guanilil Ciclase; regulação de enzimas pela interação com seus centros metálicos; ou pela S-nitrosilação de cisteína e nitração de tirosina, modificações pós-traducionais, capazes de modular a atividade de diversas proteínas. Neste trabalho buscou-se investigar se a interação de Trypanosoma cruzi, o agente etiológico da doença de Chagas, com a matriz extracelular (ECM) era capaz de modular a sinalização por NO em T. cruzi. Tripomastigotas de T. cruzi incubados com ECM apresentaram diminuição na atividade de NOS e menor produção de NO. Da mesma maneira, observou-se, por imunofluorescência indireta e imunoblotting, uma diminuição no padrão geral de S-nitrosilação e nitração de proteínas do parasita incubado com ECM. Além disto, os perfis de proteínas S-nitrosiladas e nitradas foram modificados, predominando a denitrosilação e denitração (de 40 para 22 proteínas nitradas após a adesão a ECM), embora em alguns casos tenha sido observado um aumento de nitração, como em proteínas de citoesqueleto (de 2,5% para 9,1% após adesão). O mesmo padrão foi observado em relação a proteínas nitradas, com diminuição de 48 para 20 proteínas após adesão a ECM e novamente com modificação no percentual de proteínas nitradas pertencentes a processos biológicos distintos, como proteínas relacionadas à síntese proteica (35,4% das proteínas nitradas no grupo controle e apenas 5,0% no grupo incubado com ECM). Apesar do perfil de denitração, algumas classes de proteínas têm aumento no número de alvos nitrados, como proteínas relacionadas a metabolismo (de 18,8% para 35,0%), além de alguns alvos específicos que têm aumento na nitração, como enolase. Em suma, os resultados sugerem que a sinalização intracelular por NO em tripomastigotas de T. cruzi é modulada durante a adesão do parasita a componentes da matrix extracelular, tanto através da via clássica de produção de óxido nítrico, quanto por modificações pós-traducionais induzidas por NO. / Nitric oxide (NO) is a second messenger biosynthesized from L-Arginine and involved in cell signaling by different mechanisms: activation of cGMP production by guanilyl cyclase; regulation of enzymes by interaction with their metallic centers; or by S-nitrosylation of cysteine and nitration of tyrosine, posttranslational modifications capable of modulating the activity of several proteins. In this work, we sought to investigate whether the interaction between extracellular matrix (ECM) and Trypanosoma cruzi, the etiological agent of Chagas\' disease, was capable of modulating NO signaling in the parasite. Trypomastigotes incubated with ECM presented a decrease in NOS activity and NO production. Accordingly, a decrease in S-nitrosylation and tyrosine nitration of proteins from ECM-incubated parasites was also observed, as evidenced by indirect immunofluorescence and immunoblotting. In addition, S-nitrosylated and tyrosine nitrated proteins profiles were modified in ECM-incubated parasites, with an enhancement in protein denytrosylation and denitration. A decrease from 40 to 22 of S-nitrosylated proteins was detected after parasite adhesion to ECM, more evident in some protein groups (as for example 52.5% hypothetical proteins modified in the control group against 36.4% after adhesion). On the other hand, an increase of S-nitrosylation was detected in other groups of proteins, such as cytoskeleton proteins (from 2.5% of total S-nitrosylated proteins to 9.1% after adhesion). The same general pattern was observed in relation to tyrosine-nitrated proteins, with a decrease in the number of modified proteins from 48 to 20 after incubation with ECM, exemplified by those related to protein synthesis, with a contribution of 35.4% in the control group versus 5.0% after treatment with ECM. Despite this general denitration profile, some protein classes have an increase in nitration, such as metabolic proteins (from 18.8% to 35.0%), in addition to some specific targets, such as enolase. Taken together, the results suggest that NO signaling is modulated during adhesion of T. cruzi to components of the extracellular matrix, probably by the classical nitric oxide pathway and by NO-induced post translational modifications.

Ao longo dos últimos anos, o radical livre gasoso óxido nítrico (NO) vem ganhando destaque como uma importante molécula sinalizadora em respostas fotomorfogênicas em plantas. Sua produção e dagradação parecem incluir uma diversificada gama de rotas bioquímicas, entretanto, a importância relativa de cada um dos sistemas capazes de regular sua disponibilidade e toxidade nos tecidos vegetais ainda permanece pouco compreendida. Dentre as possíveis rotas de conjugação e degradação do NO em tecidos vegetais, postula-se que a glutationa (GSH) desempenhe um papel de destaque no armazenamento desse radical livre por meio da formação reversível da S-nitrosoglutationa (GSNO), sendo possível sua subsequente degradação através da ação da enzima S-nitrosoglutationa redutase (GSNOR). No presente trabalho investigamos a influência da luz sobre o metabolismo de NO em duas etapas de desenvolvimento vegetal caracterizados pela ocorrência de eventos de diferenciação plastidial: (I) o desestiolamento de plântulas e (II) o amadurecimento de frutos carnosos de tomateiro (Solanum lycopersicum). Além do genótipo selvagem Micro-Tom (MT), também foram utilizados os mutantes fotomorfogênicos aurea (au) e high pigment 1 e 2 (hp1 e hp2). Durante o desestiolamento das plântulas de tomateiro constatou-se um incremento progressivo tanto nos teores endógenos quando nas taxas de degradação de NO, bem como na atividade da enzima GSNOR. Sob condições luminosas similares, mutantes com respostas exageradas à luz apresentaram incrementos ainda mais evidentes nesses parâmetros do que aqueles observados no genótipo selvagem. A aplicação de inibidores de S-nitrosilação de proteínas, bem como a avaliação do conteúdo de espécies reativas de oxigênio (ROS) indicaram que tanto a formação de S-nitrosotiois quanto a interação do NO com ROS contribuíram para a determinação da capacidade de remoção de NO nos tecidos fotossinteticamente ativos de tomateiro. Em frutos, observou-se uma correlação positiva entre a atividade da enzima nitrato redutase (NR) e o padrão temporal de produção de NO, uma vez que ambos os parâmetros apresentaram maiores níveis em frutos imaturos. O amadurecimento desses frutos foi acompanhado por uma diminuição transitória dos conteúdos de NO ao passo que as taxas de degradação de NO mantiveram-se bastante reduzidas durante todo o processo de amadurecimento, sugerindo a existência de um estoque de NO na forma de GSNO ou algum outro S-nitrosotiol. A sinalização luminosa influenciou positivamente tanto a produção quanto a degradação de NO em frutos imaturos de tomateiro. Em conjunto, os resultados obtidos permitem concluir que o metabolismo do NO em tomateiro é fortemente controlado pela luz, a qual é capaz de modular conjuntamente as taxas de produção e degradação desse importante composto sinalizador. / In recent years, the gaseous free radical nitric oxide (NO) has emerged as an important signaling molecule in plant photomorphogenic response. NO production and degradation seems to include a wide range of biochemical routes; however, the relative importance of which one of the systems capable of regulating NO availability and toxicity in plant tissues remains elusive. Among all potential NO degradation and conjugation routes in plant tissues, it has been suggested that gluthathione (GSH) plays a key role in NO storage due to the formation of S-nitrosogluthathione (GSNO), being possible its subsequent degradation by the action of enzyme S-nitrosoglutathione reductase (GSNOR). In this work, we have investigated the light influence on NO metabolism during two plant developmental events characterized by the occurrence of plastidial differentiation: (I) seedling de-etiolation and (II) fruit ripening of tomato (Solanum lycopersicum). Besides the wild-type Micro-Tom (MT) genotype, the tomato photomorphogenic mutants aurea (au) and high pigment 1 and 2 (hp1 and hp2) were also employed in this study. During the de-etiolation of tomato seedlings, a progressive increment was observed in the NO endogenous levels and degradation rates as well as in the GSNOR activity. Under similar light conditions, light hypersensitive mutants exhibited more conspicuous increases in these parameters than those detected in the wild-type genotype. Feeding protein S-nitrosylation inhibitors and measurements of reactive oxygen species (ROS) production indicated that both S-nitrosothiols formation and NO interaction with ROS may to contribute for determining the NO removal capacity in photosynthetically active tissues of tomato. In fruits, a positive correlation was observed between nitrate reductase (NR) activity and the temporal pattern of NO production since both parameters exhibited increased levels in immature fruits. The ripening of theses fruits was accompanied by a transitory reduction in endogenous NO levels whereas its degradation rates were maintained reduced all over the ripening process, thereby suggesting the existence of a more stable NO reservoir such as GSNO or some other S-nitrosothiol. In general light signaling positively influenced both NO production and degradation in mature green tomato fruits. Altogether, the data obtained indicated that tomato NO metabolism is significantly influenced by light, which is able to simultaneous modulate both the production and degradation of this important signaling compound.

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Acteurs des mécanismes moléculaires de signalisation cellulaire, les espèces réactives de l'oxygène (ROS) et les espèces réactives de l'azote (RNS) agissent comme des molécules signal transférant des informations extracellulaires ou intracellulaires et induisant des réponses spécifiques. Les ROS/RNS agissent principalement via un ensemble de modifications post-traductionnelles réversibles des résidus thiols sur les protéines parmi lesquelles la nitrosylation et la glutathionylation apparaissent comme des éléments jouant un rôle important dans de nombreux processus cellulaires fondamentaux et impliqués dans nombre de maladies humaines. Bien que présents chez les organismes photosynthétiques, ces modifications ont été moins étudiées. Mon projet était d'étudier, in vivo, chez l'algue Chlamydomonas reinhardtii, la dynamique de la nitrosylation et de la glutathionylation, en utilisant une combinaison d'approches multidisciplinaires incluant protéomique, biochimie et biologie moléculaire. En réponse au stress nitrosatif, 492 protéines S-nitrosylées in vivo et 392 sites de nitrosylation ont été identifiés par spectrométrie de masse. Ces protéines participent à un large éventail de processus biologiques tels que la photosynthèse et la réponse au stress. Avec une stratégie similaire, l’analyse de la glutathionylation en réponse à des stresses physiologiques de forte lumière et de choc thermique, a révélé des voies spécifiques de réponse au stress. En parallèle, la dépendance redox des mécanismes moléculaires sous-jacents a été examinée pour la GAPDH cytoplasmique et l’isocitrate lyase, mais aussi la triosephosphate isomérase et la phosphoglycérate kinase chloroplastiques. / Actors of the molecular mechanism of cell signaling, reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) act as signaling molecules to transfer extracellular or intracellular information and elicit specific responses. ROS/RNS mainly act through a set of reversible post-translational modifications of thiol residues on proteins among which nitrosylation and glutathionylation have emerged as key elements playing a major role in numerous fundamental cell processes and implicated in a broad spectrum of human diseases. Despite ROS and RNS are present in photosynthetic organisms, such modifications have been less studied. My project was to investigate in the green algae Chlamydomonas reinhardtii, the in vivo dynamics of nitrosylation and glutathionylation, using a combination of multidisciplinary approaches including proteomic, biochemistry and molecular biology. In response to nitrosative stress, 492 in vivo s-nitrosylated proteins and 392 sites of nitrosylation were identified by mass spectrometry. These proteins were found to participate in a wide range of biological processes and pathway such as photosynthesis, stress response and carbohydrate metabolism. Employing a similar strategy, analysis of glutathionylation in response to physiological stresses, specifically high light and heat stress revealed specific stress dependent targeted pathways. In a second part, the redox dependence of the underlying molecular mechanisms was examined for the cytoplasmic GAPDH and ICL, but also the chloroplastic TPI and PGK. This work has highlighted the existence of a strong interplay between these redox modifications. a complex redox network

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Le but de cette étude était d'élucider les mécanismes biochimiques qui régulent les canaux K$\sp+$ de type (GK$\rm\sb{Ca}),$ impliqués dans le contrôle du tonus des muscles lisses des voies respiratoires (MLVR). Des mesures pharmacologiques ont permis de démontrer que le 3-morpholino-sydnonimine (SIN-1) relaxe des fragments de bronches de rat précontractées par 0.2 $\mu$M carbachol, de façon concentration-dépendante. Par contre, lorsque la contribution de la conductance potassique (GK) est éliminée, en présence de 135 mM KCl dans le milieu extracellulaire ou lorsque la guanylate cyclase soluble (GCs) est inhibée par 10 $\mu$M de bleu de méthylène (BM), l'effet relaxant du SIN-1 est moins efficace, ce qui suggère que le monoxyde d'azote (NO$\sp\cdot)\sp*$ pourrait activer plusieurs effecteurs pour induire son effet relaxant via deux voies: une voie dépendante du GMPc et une autre qui serait indépendante de ce messager. Un autre objectif envisagé était de démontrer que le NO avait un effet relaxant indépendant du GMPc, et qu'il pourrait être dû, en partie, à une activation directe des GK$\rm\sb{Ca}.$ Les tests pharmacologiques montrent que 100 nM de charybdotoxine (ChTX), un inhibiteur spécifique des GK$\rm\sb{Ca},$ changent la sensibilité des MLVR au SIN-1 lorsque la GCs est inhibée, ce qui indique que les GK$\rm\sb{Ca}$ pourraient être activées directement par le NO. Ces résultats ont été confirmés au niveau moléculaire, suite à la reconstitution des canaux dans les BLP. Le SIN-1 (NO), mais pas ses métabolites, active les GK$\rm\sb{Ca}$ avec une EC$\sb{50}$ évaluée à 30 $\mu$M SIN-1. Afin de vérifier le mode d'activation direct des GK$\rm\sb{Ca}$ par le NO, des expériences ont été réalisées en présence de 5 mM DTT, un agent réducteur qui empêche le NO d'activer les GK$\rm\sb{Ca},$ seulement lorsqu'il est ajouté du côté intracytoplasmique (trans) du canal. Ces résultats tendent à prouver que l'activation directe des GK$\rm\sb{Ca}$ des MLVR, résulterait d'une interaction du NO avec les groupements des chaînes latérales d'acides aminés, situés sur les boucles intracellulaires de la sous-unité $\alpha,$ selon un mécanisme de nitrosylation**. En revanche, le DTT n'est plus capable de renverser l'effet du NO, ce qui suggère l'implication de d'autres groupements autres que les SH avec lesquels interagit le NO. En conclusion, cette étude a permis de montrer, pour la première fois, que le NO pourrait augmenter la P$\rm\sb{o}$ des canaux K$\sp+$ de type GK$\rm\sb{Ca}$ des MLVR par un mécanisme indirect (phosphorylation) catalysée par la PKG en présence du GMPc et par une interaction directe (nitrosylation) avec la sous-unité $\alpha$ du canal, sans altérer la conductance ni la sensibilité du canal au Ca$\sp{2+}$ et au voltage, ce qui fait de ce type de canal un effecteur sensible et efficace dans le contrôle de la relaxation des MLVR Le NO dans un milieu biologique se trouve dans un état radicalaire NO actif. $\sp{**}$nitrosylation est un terme qui désigne l'interaction covalente entre le NO et les groupements SH des protéines. [Symboles non conformes]

Neste trabalho foram investigados os mecanismos e o perfil cinético de processos nitrosativos do ponto de vista da nitrosação do indicador 4,5-diamino fluoresceina (DAF2) em células do tipo RAW 264.7. Também foi investigado o papel que ferro lábil (LIP) exerce em tais processos. O estudo cinético mostrou que a nitrosação do DAF2 é dependente de superóxido intracelular e se processa por dois mecanismos distintos denominados nitrosilação oxidativa e nitrosação. Observou-se que o perfil cinético da nitrosaçao do DAF2 sofre uma transição passando de dependente para independente com relação à concentração de NO, quando a concentração de NO se aproxima de 100-110nM. Este perfil está relacionado com a dinâmica de recombinação entre NO e O2¯ que dispara todo o processo de nitrosação do DAF2. No trabalho fica claro que processos nitrosativos que ocorrem pelos mesmos mecanismos podem apresentar perfis cinéticos completamente diferentes dependendo da localização onde ocorre a recombinação entre NO e O2¯. O ponto mais interessante foi a constatação de que quelantes permeáveis à membranas biológicas estimulam a nitrosação do DAF2 intracelular. Este efeito é decorrente da remoção de LIP intracelular que, surpreendementemente, apresenta papel antinitrosativo nas condições experimentais estudadas. O papel incomum antinitrosativo apresentado por LIP é analizado do ponto de vista da reação entre LIP e ONOO¯ que tem como produto nitrito, uma espécie não nitrosante. Estes resultados podem alterar a forma como LIP é visto em processos oxidativos e nitrosativos. / In this work, we investigated the mechanisms and kinetic profiles of nitrosative processes using fluorescent indicator 4,5-diaminofluorescein (DAF2) in RAW 264.7 cells. The labile iron pool (LIP) influence in nitrosative processes was also evaluated. Intracellular DAF2 nitrosation is superoxide dependent and proceeds by two distinct mechanisms: Oxidative nitrosylation and nitrosation. The former mechanism is the most relevant under all experimental conditions tested. Interestingly, the DAF2 nitrosation rate increases linearly with NO concentration of up 100-110 nM but thereafter undergoes a sharp transition and becomes insensitive to NO. This peculiar kinetic behavior has never been reported and it is linked with NO and superoxide recombination dynamics. When NO reaches a concentration capable to outcompete superoxide dismutase for superoxide, the rate of DAF2 nitrosation becomes insensitive to NO. The most striking finding is the LIP´s influence in nitrosative processes. LIP removal by cell membrane permeable metal chelantors increases DAF2 nitrosation rate significantly, suggesting tha LIP can act as an anti-nitrosant species. This increase is probably related with LIP´s direct reaction with peroxynitrite, wich produces non-nitrosant species like nitrite. This controversial LIP´s anti-nitrosative role in cellular systems is rather interesting since it can change the way we understand it´s role in nitrosative and oxidative processes.