Perfringolysin O (PFO), a cytolytic toxin from by the pathogenic bacterium Clostridium perfringens, perforates mammalian cell membranes by forming large aqueous pores. Secreted as water-soluble monomers, the toxin molecules bind to cholesterol-containing membranes, form large, circular oligomeric complexes on the membrane surface and then insert into the bilayer to create pores with diameters near 300 à . Using multiple independent fluorescence techniques as primary tools, the mechanisms of PFO membrane binding and oligomerization have been identified. Domain 4 (D4) of the protein interacts first with the membrane and is responsible for cholesterol recognition. Remarkably, only the short hydrophobic loops at the tip of the D4 β-sandwich are exposed to the bilayer interior, while the remainder of D4 projects from the membrane surface. Thus, a very limited interaction of D4 with the bilayer core appears to be sufficient to accomplish cholesterol recognition and initial PFO binding to the membrane. Upon PFO membrane binding, a structural element in domain 3 (D3) of the molecule moves to expose the edge of a previously-hidden β-strand that forms the monomer-monomer interface. The β-strands that form the interface each contain a single aromatic residue, and these aromatics appear to stack to align the transmembrane β-hairpins of adjacent monomers in the proper register for insertion. Membrane-dependent structural rearrangements are thus required to initiate and regulate PFO oligomerization. Fluorescence resonance energy transfer measurements reveal that the elongated toxin monomer arrives at the membrane in an ‘end-on’ orientation, with its long axis oriented nearly perpendicular to the plane of the membrane bilayer. This orientation is largely retained even after monomer association to form a prepore complex. In particular, the D3 polypeptide segments that form the transmembrane β-hairpins remain far above the membrane surface both at the membrane-bound monomer and prepore stages of pore formation. However, upon pore formation, the height of the oligomeric complex above the membrane surface is significantly reduced. The major topographical changes that occur during the prepore-to-pore transition of the PFO oligomer, therefore appears to result primarily from a collapsing of the extended domain 2 (D2) conformation in the monomer.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7818_DISSERTAÇÃO - Elson Galvão.pdf: 3652272 bytes, checksum: 9e46e8ceb3256b343f93fe81b672d17d (MD5) Previous issue date: 2014-06-06 / Neste estudo, foi avaliado o potencial de formação do ozônio troposférico (PFO) a partir da influência dos compostos orgânicos voláteis (COV) presentes na atmosfera da Região Metropolitana da Grande Vitória (RMGV) entre os períodos de 05/02/2013 a 05/04/2013 e entre 16/05/2013 a 21/06/2013. Cada espécie de COV reativo possui um determinado potencial na formação do ozônio, por isso, a importância no conhecimento dessas espécies presentes na atmosfera local é de suma importância na proposição de medidas de controle da poluição do ar. Por meio de amostradores passivos um total de 96 amostras foram coletadas em três estações da rede de monitoramento da qualidade do ar (RAMQAr) da RMGV, localizadas nos bairros Laranjeiras, Enseada do Suá e Ibes. A caracterização qualitativa e quantitativa dos COV possibilitou quantificar o PFO da região através do método de escala de reatividade máxima por incremento (MIR) proposta por Carter (1994). Os resultados indicaram que o grupo de COV predominante na RMGV é dos ácidos orgânicos, seguido pelos álcoois e aromáticos substituídos. Entre os COV com maior potencial de formação do ozônio, os compostos undecano, tolueno, etilbenzeno e o,m,p-xileno são os de maior abundância na RMGV, apresentando médias, respectivamente, de 0,855 μg m-3, 0,365 μg m-3 , 0,259 μg m-3 e 0,289 μg m-3 no período entre 16/05/2013 a 21/06/2013. Os resultados ainda indicaram que os BTEX, grupo constituído por benzeno, tolueno, etilbenzeno e o,m,p-xilenos, encontraram-se abaixo dos valores considerados prejudiciais a saúde da população na RMGV. O PFO na RMGV calculado a partir de todos os compostos do grupo COV precursores foi de 22,55 μg m-3 para o período de 05/02/2013 a 05/04/2013 e de 32,11 μg m-3 para o período de 16/05/2013 a 21/06/2013, sendo que, os compostos, tolueno e o-xileno foram responsáveis por aproximadamente 37% de todo o PFO produzido a partir do grupo COV precursores. Uma avaliação revelou que o valor geral da razão COV/NOx para a RMGV foi de aproximadamente 1,71, indicando que a região apresenta uma condição COV-limitante na produção do ozônio. Portanto, a adoção de medidas apenas para remoção de NOx da atmosfera da RMGV poderá favorecer as reações entre o OH e os COV, formando radicais que possibilitam regenerar o NO2 e favorecendo o aumento da taxa líquida de produção do ozônio na região.

The role of patent foramen ovale (PFO) in stroke was debated for decades. Randomized clinical trials (RCTs) have shown fewer recurrent events after PFO closure in patients with cryptogenic stroke (CS). However, in clinical practice, treating stroke patients with coexisting PFO raises some questions. This brief review summarizes current knowledge and challenges in handling stroke patients with PFO and identifies issues for future research. The rationale for PFO closure was initially based on the concept of paradoxical embolism from deep vein thrombosis (DVT). However, RCTs did not consider such details, limiting their impact from a pathophysiological perspective. Only a few studies explored the coexistence of PFO and DVT in CS with varying results. Consequently, the PFO itself might play a role as a prothrombotic structure. Transesophageal echocardiography thus appears most appropriate for PFO detection, while a large shunt size or an associated atrial septum aneurysm qualify for a high-risk PFO. For drug-based treatment alone, studies did not find a definite superiority of oral anticoagulation over antiplatelet therapy. Remarkably, drug-based treatment in addition to PFO closure was not standardized in RCTs. The available literature rarely considers patients with transient ischemic attack (TIA), over 60 years of age, and competing etiologies like atrial fibrillation. In summary, RCTs suggest efficacy for closure of high-risk PFO only in a small subgroup of stroke patients. However, research is also needed to reevaluate the pathophysiological concept of PFO-related stroke and establish strategies for older and TIA patients and those with competing risk factors or low-risk PFO.

Neste trabalho, foram fabricados biossensores amperométricos a partir do uso da polifenol oxidase (PFO), obtida do abacate como fonte enzimática, imobilizada em filmes de polipirrol (PPI) e que foram eletrossintetizados em meio de três diferentes eletrólitos de suporte (NaCl e NaClO4 e NaDDS). O método de imobilização enzimática foi o da adsorção, sendo a solução de enzima adicionada à solução com o pirrol e o eletrólito durante o processo de eletropolimerização. Os filmes de PPI/PFO foram caracterizados por técnicas eletroquímicas, principalmente por voltametria cíclica. A detecção de compostos fenólicos (catecol e pirogalol) foi realizada pela técnica de cronoamperometria após se variar a concentração do analito. A morfologia dos filmes foi estudada por microscopia de força atômica (AFM), sendo observado que a presença da enzima no filme polimérico assim como o uso de diferentes eletrólitos de suporte levou a diferenças na superfície dos filmes. Além disto, verificou-se que o biossensor construído a partir do uso do NaCl, apresentava uma resposta mais eficiente, ou seja, ele foi capaz de detectar catecol e pirogalol em um menor limite de detecção. / In this study amperometric biosensors were manufactured from the use of polyphenol oxidase (PPO) obtained from avocado as a source of enzyme immobilized in polypyrrole (PPY) films that were electrosynthesized with three different support electrolytes (NaCl, NaClO4 and NaDDS). The method of enzyme immobilization was the adsorption. The PPO was added in the solution containing pyrrole and electrolyte during electropolymerization. The PPY/PPO films were characterized by electrochemical techniques mainly by cyclic voltammetry. Detection of phenolic compounds (catechol and pyrogallol) was performed by the technique of chronoamperometry after varying the concentration of the analyte. The morphology of the films was studied by the atomic force microscopy (AFM) and observed that the presence of the enzyme in the polymer film and the use of different electrolytes support led to differences in the surface of films. However it was found that the biosensor constructed from the use of NaCl showed more efficient response and it was able to detect catechol and pyrogallol in a lower limit of detection.

Nesta dissertação, a polifenol oxidase (PFO) como extrato bruto de abacate (Persea americana) foi imobilizada em filmes de polipirrol (PPI) sintetizados eletroquimicamente utilizando o glutaraldeído (GA) como um agente de ligação entrecruzada. Os filmes PPI e PPI/PFO-GA foram caracterizados por eletroquímica, principalmente voltametria cíclica, sendo avaliadas a eletroatividade e a reversibilidade eletroquímica. A detecção de compostos fenólicos em soluções padrão foi feita por cronoamperometria, tendo um controle sobre a concentração dos compostos. O processo de transferência de massa foi monitorado com uma microbalança de cristal de quartzo eletroquímica. Os resultados indicaram uma boa reprodutibilidade das medidas na detecção dos compostos fenólicos. A estabilidade do biossensor em uma solução tampão manteve-se durante 27 dias, um resultado aceitável já que é encontrado na literatura um tempo de vida estável para sistemas semelhantes em tomo de 30 dias / In this dissertation, polyphenol oxidase (PPO) as crude extract of avocado (Persea americana) was immobilized on electrochemical1y synthesized polypyrrole (PPY) films using glutaraldehyde (GA) as a crosslinking agent. PPY and PPY/PPO-GA films were electrochemical1y characterized, mainly by cyclic voltametry, where electroactivity and electrochemical reversibility were evaluated. The detection of phenolic compounds in standard samples was made by chronoamperometry with a control over the compound concentration. The process of mass transfer was monitored with an electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). Our results indicated a good repeatability of the measurements for the detection of phenolic compounds. The stability of biosensor in a buffer solution has remained for 27 days, a result acceptable since it is found in the literature a time of life stable for similar systems around 30 days

Nesta dissertação, a polifenol oxidase (PFO) como extrato bruto de abacate (Persea americana) foi imobilizada em filmes de polipirrol (PPI) sintetizados eletroquimicamente utilizando o glutaraldeído (GA) como um agente de ligação entrecruzada. Os filmes PPI e PPI/PFO-GA foram caracterizados por eletroquímica, principalmente voltametria cíclica, sendo avaliadas a eletroatividade e a reversibilidade eletroquímica. A detecção de compostos fenólicos em soluções padrão foi feita por cronoamperometria, tendo um controle sobre a concentração dos compostos. O processo de transferência de massa foi monitorado com uma microbalança de cristal de quartzo eletroquímica. Os resultados indicaram uma boa reprodutibilidade das medidas na detecção dos compostos fenólicos. A estabilidade do biossensor em uma solução tampão manteve-se durante 27 dias, um resultado aceitável já que é encontrado na literatura um tempo de vida estável para sistemas semelhantes em tomo de 30 dias / In this dissertation, polyphenol oxidase (PPO) as crude extract of avocado (Persea americana) was immobilized on electrochemical1y synthesized polypyrrole (PPY) films using glutaraldehyde (GA) as a crosslinking agent. PPY and PPY/PPO-GA films were electrochemical1y characterized, mainly by cyclic voltametry, where electroactivity and electrochemical reversibility were evaluated. The detection of phenolic compounds in standard samples was made by chronoamperometry with a control over the compound concentration. The process of mass transfer was monitored with an electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). Our results indicated a good repeatability of the measurements for the detection of phenolic compounds. The stability of biosensor in a buffer solution has remained for 27 days, a result acceptable since it is found in the literature a time of life stable for similar systems around 30 days

Neste trabalho, foram fabricados biossensores amperométricos a partir do uso da polifenol oxidase (PFO), obtida do abacate como fonte enzimática, imobilizada em filmes de polipirrol (PPI) e que foram eletrossintetizados em meio de três diferentes eletrólitos de suporte (NaCl e NaClO4 e NaDDS). O método de imobilização enzimática foi o da adsorção, sendo a solução de enzima adicionada à solução com o pirrol e o eletrólito durante o processo de eletropolimerização. Os filmes de PPI/PFO foram caracterizados por técnicas eletroquímicas, principalmente por voltametria cíclica. A detecção de compostos fenólicos (catecol e pirogalol) foi realizada pela técnica de cronoamperometria após se variar a concentração do analito. A morfologia dos filmes foi estudada por microscopia de força atômica (AFM), sendo observado que a presença da enzima no filme polimérico assim como o uso de diferentes eletrólitos de suporte levou a diferenças na superfície dos filmes. Além disto, verificou-se que o biossensor construído a partir do uso do NaCl, apresentava uma resposta mais eficiente, ou seja, ele foi capaz de detectar catecol e pirogalol em um menor limite de detecção. / In this study amperometric biosensors were manufactured from the use of polyphenol oxidase (PPO) obtained from avocado as a source of enzyme immobilized in polypyrrole (PPY) films that were electrosynthesized with three different support electrolytes (NaCl, NaClO4 and NaDDS). The method of enzyme immobilization was the adsorption. The PPO was added in the solution containing pyrrole and electrolyte during electropolymerization. The PPY/PPO films were characterized by electrochemical techniques mainly by cyclic voltammetry. Detection of phenolic compounds (catechol and pyrogallol) was performed by the technique of chronoamperometry after varying the concentration of the analyte. The morphology of the films was studied by the atomic force microscopy (AFM) and observed that the presence of the enzyme in the polymer film and the use of different electrolytes support led to differences in the surface of films. However it was found that the biosensor constructed from the use of NaCl showed more efficient response and it was able to detect catechol and pyrogallol in a lower limit of detection.

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Clostridium perfringens is the causative agent of gas gangrene. A lethal infection in mice requires a large inoculum suggesting that the immune system is involved in inhibiting disease. Human monocytic cells and neutrophils killed C. perfringens in vitro when complement was present. Macrophages and neutrophils co-localized with C. perfringens in vivo when bacterial numbers were low. Depletion of neutrophils and monocytes in mice revealed that monocytic cells play a role in inhibiting C. perfringens gas gangrene in mice infected with an intermediate dose. C. perfringens can persist in the tissues and this could be mediated by persistence within macrophages. To examine if the toxin perfringolysin O (PFO) could mediate this, less active variants of PFO were used to examine what occurs between phagosomal escape and cell lysis. The mutant forms of PFO did mediate phagosomal escape in macrophages and were found within macrophages at higher numbers than wild-type C. perfringens. Our data were preliminary but may indicate that less active PFO mediates intracellular persistence. To investigate the role of sialidase in C. perfringens gas gangrene we made nanI-, nanJ-, and nanI-/nanJ- mutants. We observed that NanI is responsible for the majority of sialidase activity of C. perfringens strain 13, that NanJ is an extracellular sialidase, and that these genes are transcriptionally regulated by sialic acid. Murine infection trials revealed that these sialidases may be protective for mice during infection. In conclusion, murine monocytes inhibit disease onset and C. perfringens sialidase enhances mouse survival. However, the toxin PFO if less active promotes the survival of C. perfringens with macrophages. / Master of Science

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