Mycoplasma hyopneumoniae é a bactéria causadora da pneumonia micoplásmica suína, que afeta o rebanho suíno em nível mundial. Durante o processo de infecção, o sistema imune de organismos afetados produz espécies reativas de oxigênio (ERO), conhecidas por causarem uma variedade de lesões celulares, como uma das estratégias para neutralização do patógeno. Embora a presença de enzimas antioxidantes clássicas seja esperada em M. hyopneumoniae, genes importantes relacionados à proteção contra ERO como superóxido-dismutase, catalases e glutationa-peroxidase não foram identificados por homologia na anotação de seqüências genômicas. Entre os poucos genes de M. hyopneumoniae codificando proteínas possivelmente envolvidas na supressão da resposta do hospedeiro através da produção de ERO, foi identificado um codificando uma peroxirredoxina. Análises de seqüência e filogenéticas mostram que a peroxirredoxina de M. hyopneumoniae (MhPrx) está relacionada com a subfamília das peroxirredoxinas 2-Cys atípica, embora ela tenha apenas uma cisteína em sua seqüência. A seqüência de DNA codificadora (CDS) da MhPrx foi clonada e expressa em Escherichia coli para a produção de uma MhPrx recombinante (rMhPrx), a qual foi purificada e usada para a imunização de camundongos para produzir um anti-soro policlonal anti-MhPx. Este anti-soro foi utilizado para investigar extratos protéicos de M. hyopneumoniae e demonstrou a expressão de MhPrx nas três cepas testas (J, 7422 e 7448). A atividade da rMhPrx foi determinada com uso de um sistema de oxidação catalisado por metais, que mostrou que esta enzima pode proteger moléculas de DNA do dano causado por ERO e deve ter uma função essencial durante a infecção. / Mycoplasma hyopneumoniae is the causative agent of the porcine enzootic pneumonia, which affects swineherds worldwide causing heavy economical losses. In the infection process, the host generates reactive oxygen species (ROS) as one of the strategies used to neutralize the pathogen. Although the presence of classical antioxidant enzymes would be expected in M. hyopneumoniae, important genes directly related to protection against ROS, like superoxide-dismutase, catalases and glutathione-peroxidase were not identified by sequence homology in the genome sequence annotation. Among the few identified M. hyopneumoniae genes coding for proteins possibly involved with suppression of the host ROS-mediated response, one coding for a peroxiredoxin was recognized. Sequence and phylogenetic analysis indicate that M. hyopneumoniae peroxiredoxin (MhPrx) is closely related to the atypical 2-Cys peroxiredoxin subfamily, although it has only one cysteine in its sequence. The MhPrx coding DNA sequence was cloned and expressed in Escherichia coli to produce a recombinant MhPrx (rMhPrx), which was purified and used to immunize mice and produce an anti-MhPrx polyclonal antiserum. This antiserum was used to probe M. hyopneumoniae extracts and demonstrated that MhPrx is expressed in all three tested strains (J, 7422 and 7448). A metal catalyzed oxidation system was used to assay the activity of rMhPrx, showing that it can protect DNA from ROSmediated damage and may play an essential role during infection.

Mycoplasma hyopneumoniae é a bactéria causadora da pneumonia micoplásmica suína, que afeta o rebanho suíno em nível mundial. Durante o processo de infecção, o sistema imune de organismos afetados produz espécies reativas de oxigênio (ERO), conhecidas por causarem uma variedade de lesões celulares, como uma das estratégias para neutralização do patógeno. Embora a presença de enzimas antioxidantes clássicas seja esperada em M. hyopneumoniae, genes importantes relacionados à proteção contra ERO como superóxido-dismutase, catalases e glutationa-peroxidase não foram identificados por homologia na anotação de seqüências genômicas. Entre os poucos genes de M. hyopneumoniae codificando proteínas possivelmente envolvidas na supressão da resposta do hospedeiro através da produção de ERO, foi identificado um codificando uma peroxirredoxina. Análises de seqüência e filogenéticas mostram que a peroxirredoxina de M. hyopneumoniae (MhPrx) está relacionada com a subfamília das peroxirredoxinas 2-Cys atípica, embora ela tenha apenas uma cisteína em sua seqüência. A seqüência de DNA codificadora (CDS) da MhPrx foi clonada e expressa em Escherichia coli para a produção de uma MhPrx recombinante (rMhPrx), a qual foi purificada e usada para a imunização de camundongos para produzir um anti-soro policlonal anti-MhPx. Este anti-soro foi utilizado para investigar extratos protéicos de M. hyopneumoniae e demonstrou a expressão de MhPrx nas três cepas testas (J, 7422 e 7448). A atividade da rMhPrx foi determinada com uso de um sistema de oxidação catalisado por metais, que mostrou que esta enzima pode proteger moléculas de DNA do dano causado por ERO e deve ter uma função essencial durante a infecção. / Mycoplasma hyopneumoniae is the causative agent of the porcine enzootic pneumonia, which affects swineherds worldwide causing heavy economical losses. In the infection process, the host generates reactive oxygen species (ROS) as one of the strategies used to neutralize the pathogen. Although the presence of classical antioxidant enzymes would be expected in M. hyopneumoniae, important genes directly related to protection against ROS, like superoxide-dismutase, catalases and glutathione-peroxidase were not identified by sequence homology in the genome sequence annotation. Among the few identified M. hyopneumoniae genes coding for proteins possibly involved with suppression of the host ROS-mediated response, one coding for a peroxiredoxin was recognized. Sequence and phylogenetic analysis indicate that M. hyopneumoniae peroxiredoxin (MhPrx) is closely related to the atypical 2-Cys peroxiredoxin subfamily, although it has only one cysteine in its sequence. The MhPrx coding DNA sequence was cloned and expressed in Escherichia coli to produce a recombinant MhPrx (rMhPrx), which was purified and used to immunize mice and produce an anti-MhPrx polyclonal antiserum. This antiserum was used to probe M. hyopneumoniae extracts and demonstrated that MhPrx is expressed in all three tested strains (J, 7422 and 7448). A metal catalyzed oxidation system was used to assay the activity of rMhPrx, showing that it can protect DNA from ROSmediated damage and may play an essential role during infection.

Mycoplasma hyopneumoniae é a bactéria causadora da pneumonia micoplásmica suína, que afeta o rebanho suíno em nível mundial. Durante o processo de infecção, o sistema imune de organismos afetados produz espécies reativas de oxigênio (ERO), conhecidas por causarem uma variedade de lesões celulares, como uma das estratégias para neutralização do patógeno. Embora a presença de enzimas antioxidantes clássicas seja esperada em M. hyopneumoniae, genes importantes relacionados à proteção contra ERO como superóxido-dismutase, catalases e glutationa-peroxidase não foram identificados por homologia na anotação de seqüências genômicas. Entre os poucos genes de M. hyopneumoniae codificando proteínas possivelmente envolvidas na supressão da resposta do hospedeiro através da produção de ERO, foi identificado um codificando uma peroxirredoxina. Análises de seqüência e filogenéticas mostram que a peroxirredoxina de M. hyopneumoniae (MhPrx) está relacionada com a subfamília das peroxirredoxinas 2-Cys atípica, embora ela tenha apenas uma cisteína em sua seqüência. A seqüência de DNA codificadora (CDS) da MhPrx foi clonada e expressa em Escherichia coli para a produção de uma MhPrx recombinante (rMhPrx), a qual foi purificada e usada para a imunização de camundongos para produzir um anti-soro policlonal anti-MhPx. Este anti-soro foi utilizado para investigar extratos protéicos de M. hyopneumoniae e demonstrou a expressão de MhPrx nas três cepas testas (J, 7422 e 7448). A atividade da rMhPrx foi determinada com uso de um sistema de oxidação catalisado por metais, que mostrou que esta enzima pode proteger moléculas de DNA do dano causado por ERO e deve ter uma função essencial durante a infecção. / Mycoplasma hyopneumoniae is the causative agent of the porcine enzootic pneumonia, which affects swineherds worldwide causing heavy economical losses. In the infection process, the host generates reactive oxygen species (ROS) as one of the strategies used to neutralize the pathogen. Although the presence of classical antioxidant enzymes would be expected in M. hyopneumoniae, important genes directly related to protection against ROS, like superoxide-dismutase, catalases and glutathione-peroxidase were not identified by sequence homology in the genome sequence annotation. Among the few identified M. hyopneumoniae genes coding for proteins possibly involved with suppression of the host ROS-mediated response, one coding for a peroxiredoxin was recognized. Sequence and phylogenetic analysis indicate that M. hyopneumoniae peroxiredoxin (MhPrx) is closely related to the atypical 2-Cys peroxiredoxin subfamily, although it has only one cysteine in its sequence. The MhPrx coding DNA sequence was cloned and expressed in Escherichia coli to produce a recombinant MhPrx (rMhPrx), which was purified and used to immunize mice and produce an anti-MhPrx polyclonal antiserum. This antiserum was used to probe M. hyopneumoniae extracts and demonstrated that MhPrx is expressed in all three tested strains (J, 7422 and 7448). A metal catalyzed oxidation system was used to assay the activity of rMhPrx, showing that it can protect DNA from ROSmediated damage and may play an essential role during infection.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Cowpea [ Vigna unguiculata (L.) Walpers] is a crop of great importance for the Northeastern Brazil, where it represents one of the basic diet constituents of its population. Although cowpea yield has been crescent every year, the crop suffers from several biotic and abiotic stresses. Under stress conditions, excess reactive oxygen species (ROS) are produced as a result of the plant metabolism alterations. ROS accumulation in various tissues is harmful for nucleic acids, proteins and lipids. Thus, the search for mechanisms that act in the removal of ROS is of fundamental importance. The objectives of this present work were to purify a 2-Cys peroxiredoxins from cowpea leaves, named Vu-2-cys-prx, and characterize some of its biochemical, physiological and molecular properties. Vu-2-cys-prx is an antioxidant enzyme which acts by reducing H 2 O 2 and alkyl hydroperoxides producing water and alcohol, respectively. Vu-2-cys-prx was purified by ammonium sulfate fractionation (30-60%) followed by affinity and ion exchange chromatography on chitin and Resource Q, in that order. Purified Vu-2-cys- prx was able to reduce hydroperoxides using NADPH and DTT reducing power with the aid of thioredoxin. Vu-2-cys-prx presented as a 44 kDa/46 kDa protein as determined by SDS-PAGE and size exclusion chromatography on Superose 12 column, respectively. Under reducing conditions, Vu-2-cys-prx appeared as a 22 kDa protein, indicating that the 44/46 kDa protein is a homodimer linked intermolecularly by disulfide bonds. Vu-2- cys-prx has a pI of 4.7, but by two-dimensional electrophoresis, with and without DTT, it focused as several protein spots indicating different oxidation states. The NH 2 -terminal sequence of Vu-2-cys-prx showed 96% similarity with the peroxiredoxins of Phaseolus vulgaris and Populus tricocarpa and 94% similarity with those of Vigna radiata , Pisum sativum , Ricinus cummunis and Nicitiana tabacum . In addition, Vu-2-cys-prx has a highly conserved cystein residue at position 52 (Cys 52 ). Analysis by ESI-Q-TOF MS/MS showed a molecular mass of 28.622 kDa and pI of 5.18. The circular dichroism spectrum and deconvolution at pH 7.0 showed that the secondary structure of Vu-2-cys-prx is composed of 7.6% α -helix, 39% β -sheet, 22.1% β -turn and 31% random coil. Vu-2-cis- prx was heat stable, with a protein melting point (Tm) of 74 ÂC, optimal activity at pH 7.0, and structural and functional changes under pH 3.0 and 9.0. Vu-2-cis-prx did not inhibit the spore germination of the phytopathogenic fungus Colletrotrichum gloeosporioides , but prevented DNA plamidial degradation by reactive oxygen species (H 2 O 2 ).The transcripts of Vu-2-cys-prx were highly expressed in roots, stems and leaves and the sequence of its corresponding gene showed 100% homology with the cowpea ESTs FG931548.1 and FG883990.1. The predicted amino acid sequence showed 2 conserved cystein residues, and several peptide domains typical of the 2-cys-prx subfamily members. Molecular modeling showed that the redox-active cystein, named peroxidatic cystein, is in a narrow solvent-accessible pocket formed by a loop-helix motif. Cys 52 was located in the first turn of the helix surrounded by Pro 45 , Thr 49 and Arg 128 that are conserved in all 2-cys-peroxiredoxins. Moreover, modeling showed that Vu-2-cys-prx could form oligomers under different oxidative states. In summary, this study describes, for the first time, the purification and characterization of a 2-cys- peroxiredoxin (Vu-2-cys-prx) from cowpea leaves that, similarly to other members of this family, may play a pivotal role in the protection of plant chloroplasts from photo- oxidative stress and thus damage to the photosynthetic apparatus. / O feijÃo-de-corda [Vigna unguiculata (L.) Walpers] à uma das culturas de grande importÃncia para a regiÃo Nordeste, pois representa um dos constituintes bÃsicos da dieta de sua populaÃÃo. Embora a produÃÃo venha aumentando anualmente no paÃs, a cultura enfrenta diversos tipos de estresses de natureza biÃtica e abiÃtica. Durante condiÃÃes de estresses, espÃcies reativas de oxigÃnio (ROS) sÃo produzidas acima da condiÃÃo fisiolÃgica, como consequÃncia de alteraÃÃes do metabolismo. O acÃmulo de ROS, em vÃrios tecidos, à nocivo para Ãcidos nuclÃicos, proteÃnas e lipÃdeos. Sendo assim, a busca de mecanismos que atuem na remoÃÃo e controle da produÃÃo dessas espÃcies reativas à de fundamental importÃncia. O presente trabalho teve como objetivos purificar e caracterizar, nos seus aspectos bioquÃmicos, fisiolÃgicos e moleculares, uma enzima antioxidante de folhas de feijÃo-de-corda, denominada de 2-cis-peroxirredoxina, que atua reduzindo o perÃxido de hidrogÃnio (H2O2) e hidroperÃxidos de alquil, produzindo Ãgua ou Ãlcool, respectivamente. A 2-cis-peroxirredoxina purificada de folha de V. unguiculata, nomeada de Vu-2-cis-prx, foi obtida por fracionamento com sulfato de amÃnio (30-60%), cromatografia de afinidade em matriz de quitina e cromatografia de troca iÃnica em Resource Q. A Vu-2-cis-prx foi capaz de reduzir hidroperÃxidos usando o poder redutor do NADPH e do DTT com auxÃlio do sistema tioredoxina. Apresentou massa molecular de, aproximadamente, 44 kDa/46 kDa, determinada por SDS-PAGE e cromatografia de exclusÃo molecular em coluna Superose 12, respectivamente. Jà em condiÃÃes redutoras, apresentou massa molecular de 22 kDa, indicativo de se tratar de uma proteÃna homodimÃrica, formada pelo estabelecimento de pontes dissulfeto intermoleculares. A Vu-2-cis-Prx apresentou pI de cerca de 4,7 e a anÃlise por eletroforese bidimensional, com e sem DTT, revelou que a Vu-2-cis-Prx foi focalizada em vÃrios spots protÃicos, indicando diferentes estados de oxidaÃÃo. Sua sequÃncia N-terminal revelou haver similaridade de 96% com a peroxirredoxina de Phaseolus vulgaris e de Populus tricocarpa, e de 94% com aquelas de Vigna radiata, Pisum sativum, Ricinus cummunis e Nicitiana tabacum, alÃm de um resÃduo de cisteÃna altamente conservado na posiÃÃo 52 (Cys52). AnÃlises por ESI-Q-TOF MS/MS demonstrou massa molecular e pI de 28,622 kDa/5,18, respectivamente. O espectro de dicroÃsmo circular e desconvoluÃÃo em pH 7,0 revelaram que a estrutura secundÃria à composta de 7,6% de ?-hÃlice, 39% de folha-?, 22,1% de volta-?, e 31% de padrÃo nÃo ordenado. A Vu-2-cis-Prx se comportou estÃvel ao calor e apresentou temperatura de desnaturaÃÃo (Tm) de 74 ÂC. Apresentou, ainda, Ãtimo de atividade em pH 7.0 e mudanÃas estruturais e funcionais em pH 3 e 9. Vu-2-cis-Prx nÃo foi capaz de apresentar atividade antifÃngica contra Colletrotrichum gloeosporioides, contudo foi capaz de prevenir a degradaÃÃo de DNA plamidial por ROS (H2O2). Os transcritos de Vu-2-cis-Prx foram altamente expressos em raÃzes, caules e folhas e a sequÃncia de seu gene demonstrou 100% de homologia com os ESTs FG931548.1 e FG883990.1 de feijÃo-de-corda, depositados no NCBI. A sequÃncia putativa de aminoÃcidos revelou 2 resÃduos de cisteÃna conservados e diversos domÃnios tÃpicos de membros da subfamÃlia de 2-cis-peroxirredoxinas. Modelagem molecular da Vu-2-cis-Prx revelou que o resÃduo de cisteÃna que participa do sÃtio-redox, denominada de cisteÃna peroxidÃsica, està em um bolso no qual o solvente tem acesso, sendo formado por um motivo âloop-hÃliceâ. A Cys52 foi localizada na primeira volta da hÃlice rodeada pelos aminoÃcidos Pro45, Thr49 e Arg128, que sÃo conservados em todas as 2-cis-peroxirredoxinas. AlÃm disso, a Vu-2-cis-Prx se mostrou capaz de formar oligÃmeros com diferentes estados de oxidaÃÃo. Em suma, foi descrito aqui, pela primeira vez, a purificaÃÃo e caracterizaÃÃo de uma 2-cis-peroxirredoxina de feijÃo-de-corda que, semelhantemente a outros membros desta famÃlia, deve desempenhar papel crucial na protecÃÃo dos cloroplastos de plantas contra o estresse foto-oxidativo prevenindo, assim, danos ao aparato fotossÃntÃtico.

Mecanismos redox estão envolvidos em diversos processos, como sobrevivência, proliferação e diferenciação celular, pela modulação da atividade de quinases, fosfatases e fatores de transcrição, entre outros, através da modificação oxidativa e reversível de resíduos de cisteína. Neste trabalho, nós estudamos processos redox subjacentes a diferenciação osteogênica induzida por BMP2, utilizando linhagens de células MC3T3-E1. Nosso objetivo foi investigar modificações redox como possíveis moduladores do processo de diferenciação osteogênica. Para isso, nós primeiramente caracterizamos a diferenciação osteogênica nas células MC3T3-E1 após o tratamento com BMP2, através da expressão do marcador osteogênico Osteocalcina, da fosforilação do complexo Smad 1/5/8 e da deposição de matriz extracelular calcificada. Análises de expressão gênica por qPCR mostraram que o tratamento com BMP2 resultou no aumento de expressão de NOX4, o que provavelmente leva ao aumento na produção de peróxido de hidrogênio intracelular. Nós investigamos também a modulação de peroxiredoxinas nesse processo e análises de expressão gênica mostraram que não há alterações nos níveis de expressão de Prx1 e 2 durante a diferenciação, mas os ensaios de western blot redox indicam que a Prx1 pode ser oxidada após o tratamento com BMP2, de maneira dose dependente. Outras análises in vitro mostram que células expostas a N-acetilcisteína (NAC) e PEG-catalase apresentam diferenciação osteogênica prejudicada, detectada por baixos níveis de deposição de matriz extracelular calcificada, comparado com células não-tratadas. Além disso, a fosforilação de Smad 1/5/8 são reduzidas nessas condições. Nossos dados sugerem que processos redox podem modular a sinalização celular durante o processo de diferenciação osteogência / Redox mechanisms are involved in several processes, such as cell survival, proliferation and differentiation, among other ways by modulating kinases, phosphatases and transcription factors activity that can occur through reversible and oxidative modification of cysteine residues. We were interested in studying redox processes underlying osteogenic differentiation induced by BMP-2, using MC3T3-E1 cell lineage. Our objective was to investigate redox modifications as possible modulators of the osteogenic differentiation process. We first characterized osteogenic differentiation in MC3T3-E1 cells upon BMP2 treatment, through gene expression of the osteogenic marker Osteocalcin, Smad 1/5/8 (belonging to the BMP-2 pathway) protein phosphorylation and extracellular matrix calcification. Gene expression analysis by qPCR showed that BMP2 treatment resulted in NOX4 upregulation, which probably also leads to hydrogen peroxide production. We have investigated peroxiredoxin modulation in this process, and gene expression analysis shows no significant change in peroxiredoxin 1 and 2 expression levels, but redox western blotting assays indicate that Prx1 can be oxidized after BMP2 treatment, in a dose dependent manner. In vitro analysis shows that cells exposed to N-acetyl-L-cysteine (NAC) and PEG-catalase display impaired osteogenic differentiation, detected by lower levels of calcified extracellular matrix deposition compared with non-treated cells. Moreover, phosphorylation of Smad 1/5/8 complex is reduced under these redox treatments. Our data suggest that redox pathways can modulate cell signaling during the osteogenic differentiation process

A família Tiol Peroxidases (TPxs - Peroxirredoxinas e Glutationa peroxidases) purificadas definitivamente reduzem peróxidos rapidamente (peroxinitrito, ONOOH/ONOO; peróxido de hidrogênio, H2O2), mas nenhuma evidência direta desta atividade foi demonstrada em células vivas. Isto é particularmente importante pois o ciclo catalítico da atividade peróxido redutase de TPxs depende de sucessivas reações de trocas de tióis que podem limitar a velocidade de redução do peróxido. Neste trabalho, esta questão foi investigada em Saccharomyces cerevisiae (Sc) por meio de cinética de competição com um indicador fluorescente que é específico para ONOO (ácido borônico de cumarina; CBA), com a expectativa de que quanto maior a atividade peroxinitrito redutase, menor a oxidação do indicador. Também foi investigado o papel de duas peroxirredoxinas (Prxs) específicas na remoção deste peróxido. O estudo mostrou que a oxidação do indicador CBA dependente de ONOO foi sempre significativamente maior em células de Saccharomyces cerevisiae deficientes em TPxs (cepa 8) relativo a cepa nativa (WT). Além disso, a transfecção do gene que codifica a Prx mais abundante em Saccharomyces cerevisiae (Tsa1) na cepa 8 diminui parcialmente a oxidação de CBA. Além disso, a oxidação de CBA foi maior na cepa deficiente apenas da peroxirredoxina Tsa1 (a mais abundante da família) relativo à cepa WT, mostrando a relevância desta isoforma especificamente. De forma adversa, a oxidação de CBA na cepa deficiente da peroxirredoxina Tsa2 foi semelhante à cepa WT. Também, foi constatado que o processo de remoção de ONOO é catalítico (e não estequiométrico) para crescentes fluxos de peroxinitrito em todas as cepas e condições utilizadas no estudo. Finalmente, o estudo sugere que células possuem sistemas catalíticos peroxinitrito redutase redundantes, já que a própria cepa 8 apresenta e pode modular esta atividade. Estes resultados confirmam a expectativa da relevância de TPxs na remoção de ONOO e por extensão de outros peróxidos biologicamente relevantes e são a primeira evidência direta e em tempo real da atividade peroxinitrito redutase de TPxs em células. / The purified Thiol Peroxidases family (TPxs - Peroxiredoxins and Glutathione peroxidases) rapidly reduces peroxides (peroxynitrite, ONOOH/ONOO-, hydrogen peroxide, H2O2), but no direct evidence of this activity has been demonstrated in living cells. This is particularly important since the catalytic cycle of the TPxs peroxide reductase activity depends on successive thiol exchange reactions, which may limit the rate of peroxide reduction. In this work, this question was investigated in Saccharomyces cerevisiae (Sc) by competition kinetics using a fluorescent indicator that is specific for ONOO- (coumarin boronic acid; CBA). It is expected that the higher the peroxynitrite reductase activity, the lower the oxidation of the indicator. The role of two specific peroxiredoxins (Prxs) in the removal of this peroxide has also been investigated. The study showed that the oxidation of ONOO- dependent CBA indicator was always significantly higher in TPxs-deficient Saccharomyces cerevisiae cells (strain 8) compared to the native strain (WT). In addition, the transfection of the gene encoding the most abundant Prx into Saccharomyces cerevisiae (Tsa1) in the 8 strain partially diminishes CBA oxidation. Besides that, CBA oxidation was greater in the deficient strain only of the peroxiredoxin Tsa1 (the most abundant in the family) compared to the WT strain, showing the relevance of this isoform specifically. On the other hand, CBA oxidation in the deficient strain of the Tsa2 peroxiredoxin was similar to the WT strain. Also, it was found that the ONOO- removal process is catalytic (and not stoichiometric) for increasing peroxynitrite fluxes in all strains and conditions used in the study. Finally, the study suggests that cells have redundant peroxynitrite reductase catalytic systems, since the 8 strain itself presents and can modulate this activity. These results confirm the expectation of the relevance of TPxs in the removal of ONOO- and by extension of other biologically relevant peroxides and are the first direct and real-time evidence of peroxynitrite reductase activity of TPxs in cells.

Pseudomonas aeruginosa é uma gamma-proteobacteria ubíqua, sendo a principal causa de infecção hospitalar dentre todos os patógenos relacionados com pneumonia em UTI. A defesa do hospedeiro se dá por vários mecanismos como a liberação, por fagócitos, de espécies reativas de oxigênio, como o ânion superóxido (O2?-), peróxido de hidrogênio (H2O2) e o radical hidroxila (OH?) para combater o patógeno. LsfA pertence à família das peroxirredoxinas (Prx) e ao sub-grupo de Prxs que contém somente uma cisteína catalítica (denominadas 1-Cys Prx). Prxs são enzimas capazes de remover peróxidos (incluindo peroxinitrito) em velocidades muito elevadas. Além disso, LsfA está relacionada a patogenicidade de P. aeruginosa. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho é a caracterização bioquímica e estrutural de LsfA; que pode possibilitar a identificação de inibidores dessa enzima antioxidante. Por outro lado, caracterizando cineticamente reações de oxido-redução de LsfA e caracterizando seus mecanismos de ação, podemos identificar seus substratos biológicos. Dessa maneira, utilizando diferentes técnicas, determinamos as constantes de segunda ordem de LsfA com H2O2 (na ordem de 107 M -1.s -1); para terc-butilhidroperóxido (na ordem de 106 M-1.s-1) e peroxinitrito (na ordem de 107 M-1.s-1). A redução de LsfA por ascorbato foi descrita previamente por nosso grupo (na ordem de 103 M-1.s-1); e aqui apresentamos dados preliminares sobre a redução dessa 1-Cys Prx por GSH. Além disso, fomos capazes de determinar a estrutura cristalográfica de LsfA em sua forma oxidada e superoxidada, com resolução de 2.6 e 2.0 ? respectivamente; que, como esperado, se apresentou no estado dimérico, em ambos os casos. Descrevemos aqui características sobre a estrutura do sítio ativo de LsfA, que apresenta mais eletronegativo, com a cisteína peroxidásica desprotonada, e mais hidrofóbico. Na estrutura de LsfA superoxidada, observamos a co-cristalização dessa enzima com uma molécula de polietileno glicol que pode estar mimetizando um substrato. Portanto, esses estudos levantaram importantes informações estruturais e bioquímicas de uma enzima antioxidante envolvida com a virulência de P. aeruginosa / Pseudomonas aeruginosa is a ubiquous gamma-proteobacteria that is the main cause of hospitalar infections among all pathogens related with pneumonia. Host defenses against pathogens are mainly by phagocytes, which releases reactive oxygen species, such as superoxide (O2?-), hydrogen peroxide (H2O2) and hydroxyl radical (OH?) to fight against pathogen. LsfA belongs to peroxiredoxins (Prx) family; and to the 1-Cys Prx sub-group (Prx6 sub-family) that possess only one catalytic cysteine. Prx are enzymes can remove peroxides with extremely high efficiency. LsfA was already related with P. aeruginosa virulence. So, the aim of the present work is the structural and biochemical characterization of LsfA, which may enable the discovery of inhibitors. Furthermore, the investigation of the kinetics and the mechanism of catalysis of LsfA may give insights on the chemical nature of its biological substrates. Therefore, using different techniques; the second order rate constants of LsfA with H2O2 (107 M -1.s -1), tert-butylhydroperoxide (106 M -1.s -1) and peroxynitrite (107 M -1.s -1) were determined. Our group has already determined the rate constant between ascorbate and LsfA (103 M -1.s -1) and preliminary data on the reduction of this 1-Cys Prx by glutathione is described. Furthermore, two crystallographic structures of LsfA were elucidated in distinct oxidative states (sulfenic and sulfonic acid in the CP), both in the dimeric state; at 2.6 and 2.0 ? resolution respectively. Features in the LsfA active site are also described here, such as poor exposure to the solvent. In the LsfA crystal structure where Cp is hyperoxidized to sulfinic acid, we observed the presence of an electronic density compatible with a PEG molecule that might be mimicking one of the possible substrates. Therefore, relevant structural and biochemical information were gained with our studies about an antioxidant enzyme involved with P aeruginosa virulence

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T11:11:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280528.pdf: 1611312 bytes, checksum: 3081e685dfded754bef4e6834dd39471 (MD5) / Estudo comparativo das atividades das enzimas antioxidantes catalase, glutationa peroxidase e peroxirredoxina em fatias de hipocampo de ratos, células de glioma de ratos (C6) e células de neuroblastoma de camundongos (N2a) expostas aos peróxidos de hidrogênio (H2O2) e cumeno (CuOOH).

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:21:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6401.pdf: 2400183 bytes, checksum: f8f38d926205e1c1f6dbaba3918ee3b0 (MD5) Previous issue date: 2014-02-04 / Financiadora de Estudos e Projetos / Reactive oxygen species (ROS) are produced by the organism under various circumstances, such as the incomplete reduction of oxygen during cell respiration and also by exogenous factors. Have certain roles in the body, however, when in excess are harmful causing lipid peroxidation, DNA damage, cell organelles and even death. So, cells have developed antioxidant systems to maintained ROS at an appropriate level. Participating in this system the antioxidant enzymes such as superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase and peroxiredoxins (PRDX). The latter stands out for its great abundance and reactivity with substrates, in humans six PRDX were described and are located in different cellular compartments, developing important roles in cell signaling and protecting cells from oxidative damage. In erythrocytes, this protein is so abundant that only lost in concentration for the globins, indicating a probable key role in this cell type as the erythrocytes are true targets of damage caused by ROS. However, little attention has been given to the antioxidant role of peroxiredoxins in erythrocytes and there are few studies in the literature relating to some of these proteins with erythrocyte various diseases, especially in relation to haemolytic anemia, which are part dehydrogenase deficiency Glucose-6-phosphate (G6PD) deficiency whose production of NADPH appears to interfere with the catalytic cycle of peroxiredoxins, however the relationship of these proteins in G6PD deficiency and SC hemoglobinopathy has not been explored. Literature data show that the erythrocytes in patients with sickle cell disease are under constant stress, in the case of individuals with SC hemoglobinopathy seems to be a greater rate of autoxidation of hemoglobin due to instability of the hemoglobin in this disease, leading to increased ROS. Then, this study evaluated the role of PRDXs in reticulocyte of patients with diseases described above, compared with reticulocytes of healthy individuals, using real-time PCR and Western blot. The results showed that no significantly statistical difference between the gene expression of PRDX in control and in patients in the two diseases studied. As for protein expression apparently there was also no significant difference. However, when assessing the redox profile at the major PRDX found in erythrocytes, PRDX 2, along with PRDX 1, we found that these patients were more oxidized state in patients than in controls. This suggests that there is a deficiency in the recycling of these proteins due to low activity of thioredoxin reductase, also due to increased ROS in these patients. And as patients do not present a severe hemolytic anemia there may be an increased expression and/or activity of other antioxidant proteins such as glutathione peroxidase and catalase. / As espécies reativas de oxigênio (EROs) são produzidas pelo organismo sob diversas circunstâncias, como por exemplo, pela redução incompleta do oxigênio durante a respiração celular e ainda por fatores exógenos. Apresentam algumas funções no organismo, porém, quando em excesso são prejudiciais causando peroxidação de lipídios, danos ao DNA, organelas e até morte celular. Então, para que as EROs sejam mantidas em um nível adequado as células desenvolveram sistemas antioxidantes. Participam desse sistema as enzimas antioxidantes, como superóxido dismutase (Sod), catalase (Cat), glutationa peroxidase e as peroxirredoxinas (Prdx). Esta última se destaca pela abundância e grande reatividade com os substratos, nos seres humanos, seis Prdx foram descritas e estão localizadas em diferentes compartimentos celulares, desenvolvendo funções importantes na sinalização célular e protegendo as células dos danos oxidativos. Nos eritrócitos, esta proteína é tão abundante que só perde em concentração para as globinas, evidenciando um provável papel fundamental neste tipo celular já que os eritrócitos são verdadeiros alvos de danos causados pelas EROs. Porém, pouca atenção tem sido dada ao papel antioxidante das peroxirredoxinas nos eritrócitos e existem poucos trabalhos na literatura relacionando algumas destas proteínas com as diversas doenças eritrocitárias, principalmente em relação às anemias hemolíticas, as quais fazem parte a deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD) cuja deficiência de produção de NADPH parece interferir no ciclo catalítico das peroxirredoxinas, entretanto a relação destas proteínas na deficiência de G6PD e na hemoglobinopatia SC ainda não foi explorada. Dados de literatura mostram que os eritrócitos de pacientes com anemia falciforme estão sob constante estresse, no caso dos indivíduos com hemoglobinopatia SC parece haver maior taxa de autooxidação da hemoglobina devido a instabilidade da hemoglobina nesta doença, levando a um aumento de EROs. Este estudo avaliou o papel das PRDXs em reticulócitos de pacientes com as doenças descritas acima, comparando com reticulócitos de indivíduos sadios, utilizando PCR em tempo real e Western blot. Os resultados mostraram que não há diferença significamente estatística entre a expressão gênica das PRDX em controle e nos pacientes nas duas doenças estudadas. Quanto a expressão protéica aparentemente também não houve uma diferença considerável. No entanto, ao avaliarmos o perfil redox da principal PRDX encontrada no eritrócito, PRDX 2, juntamente com a PRDX 1, verificamos que estas apresentavam-se em um estado de oxidação maior nos pacientes do que nos controles. Isso sugere que há uma deficiência na reciclagem dessas proteínas devido a baixa atividade da tiorredoxina redutase também devido ao aumento de EROs nesses pacientes. E como os pacientes não apresentam quadro grave de anemia hemolítica, pode estar havendo um aumento da expressão e / ou a atividade de outras proteínas anti-oxidantes, tais como a glutationa peroxidase e catalase.

Mecanismos redox estão envolvidos em diversos processos, como sobrevivência, proliferação e diferenciação celular, pela modulação da atividade de quinases, fosfatases e fatores de transcrição, entre outros, através da modificação oxidativa e reversível de resíduos de cisteína. Neste trabalho, nós estudamos processos redox subjacentes a diferenciação osteogênica induzida por BMP2, utilizando linhagens de células MC3T3-E1. Nosso objetivo foi investigar modificações redox como possíveis moduladores do processo de diferenciação osteogênica. Para isso, nós primeiramente caracterizamos a diferenciação osteogênica nas células MC3T3-E1 após o tratamento com BMP2, através da expressão do marcador osteogênico Osteocalcina, da fosforilação do complexo Smad 1/5/8 e da deposição de matriz extracelular calcificada. Análises de expressão gênica por qPCR mostraram que o tratamento com BMP2 resultou no aumento de expressão de NOX4, o que provavelmente leva ao aumento na produção de peróxido de hidrogênio intracelular. Nós investigamos também a modulação de peroxiredoxinas nesse processo e análises de expressão gênica mostraram que não há alterações nos níveis de expressão de Prx1 e 2 durante a diferenciação, mas os ensaios de western blot redox indicam que a Prx1 pode ser oxidada após o tratamento com BMP2, de maneira dose dependente. Outras análises in vitro mostram que células expostas a N-acetilcisteína (NAC) e PEG-catalase apresentam diferenciação osteogênica prejudicada, detectada por baixos níveis de deposição de matriz extracelular calcificada, comparado com células não-tratadas. Além disso, a fosforilação de Smad 1/5/8 são reduzidas nessas condições. Nossos dados sugerem que processos redox podem modular a sinalização celular durante o processo de diferenciação osteogência / Redox mechanisms are involved in several processes, such as cell survival, proliferation and differentiation, among other ways by modulating kinases, phosphatases and transcription factors activity that can occur through reversible and oxidative modification of cysteine residues. We were interested in studying redox processes underlying osteogenic differentiation induced by BMP-2, using MC3T3-E1 cell lineage. Our objective was to investigate redox modifications as possible modulators of the osteogenic differentiation process. We first characterized osteogenic differentiation in MC3T3-E1 cells upon BMP2 treatment, through gene expression of the osteogenic marker Osteocalcin, Smad 1/5/8 (belonging to the BMP-2 pathway) protein phosphorylation and extracellular matrix calcification. Gene expression analysis by qPCR showed that BMP2 treatment resulted in NOX4 upregulation, which probably also leads to hydrogen peroxide production. We have investigated peroxiredoxin modulation in this process, and gene expression analysis shows no significant change in peroxiredoxin 1 and 2 expression levels, but redox western blotting assays indicate that Prx1 can be oxidized after BMP2 treatment, in a dose dependent manner. In vitro analysis shows that cells exposed to N-acetyl-L-cysteine (NAC) and PEG-catalase display impaired osteogenic differentiation, detected by lower levels of calcified extracellular matrix deposition compared with non-treated cells. Moreover, phosphorylation of Smad 1/5/8 complex is reduced under these redox treatments. Our data suggest that redox pathways can modulate cell signaling during the osteogenic differentiation process