Em condições inflamatórias do sistema vascular, altas concentrações de mieloperoxidase somada à presença do ácido úrico, sugerem a formação local do oxidante hidroperóxido de urato. A ação desse peróxido já foi demonstrada sobre glutationa e peroxirredoxinas, tornando plausível a possibilidade de que outras proteínas tiólicas também pudessem ser alvo de oxidação. A proteína dissulfeto isomerase é uma ditiol-dissulfeto oxidoredutase e chaperona, localizada principalmente no retículo endoplasmático, onde participa do enovelamento de proteínas nascentes. Além disso, um pool dessas enzimas foi identificado na superfície da célula e no meio extracelular (secretada) e parece ser especialmente importante em eventos vasculares como ativação e agregação de plaquetas, trombose e remodelamento vascular. Primeiramente, foi investigado se o hidroperóxido de urato era capaz de oxidar a PDI. Pelo ensaio do DTNB foi verificado que os tióis livres da proteína eram consumidos após reação com o peróxido e, em seguida, por nLC-MS/MS os resíduos de cisteínas dos sítios catalíticos foram identificados como os principais alvos de oxidação. Embora não tenham sido verificadas outras modificações além de dissulfetos, foi observado que o tratamento com hidroperóxido promoveu agregação e inativação da proteína. Os estudos subsequentes envolveram uma linhagem de células endoteliais (HUVECs). Análises preliminares de citotoxicidade (detecção da atividade da enzima lactato desidrogenase no sobrenadante e incorporação de sondas fluorescentes ao DNA) mostraram que tratamentos com concentrações de até 400 µM de hidroperóxido de urato não são letais às células em cultura. Usando alquilantes impermeáveis à membrana celular foi mostrado que o hidroperóxido de urato oxida não só a proteína dissulfeto isomerase, mas também proteínas tiólicas totais expressas na superfície das HUVECs. Experimentos de wound healing foram feitos para avaliação da capacidade de migração das células mediante o tratamento com hidroperóxido de urato, mas nenhuma diferença foi observada. Contudo, a incubação das células com os agentes oxidantes hidroperóxido de urato e diamida, inibidores de PDI e integrina e um alquilante de tiol, resultaram, pelo menos nos trinta primeiros minutos, em menor capacidade de adesão das células à fibronectina. Além disso, as células tratadas com hidroperóxido de urato se tornaram mais sensíveis ao destacamento da placa de cultura e apresentaram alteração na morfologia. O tratamento com o peróxido também afetou a homeostase redox das HUVECs, observado pela diminuição da razão GSH/GSSG. Finalmente foram apresentadas evidênciasindiretas de que o ácido úrico é substrato da peroxidasina, uma heme peroxidase abundantemente expressa no sistema vascular. Primeiro, pelo ensaio do Amplex Red foi observado que a presença de ácido úrico na mistura reacional resultou em menor taxa de oxidação do reagente. Depois, por LC-MS/MS, também em amostra na qual o ácido úrico estava presente, foi identificado o hidroxiisourato, álcool resultante da decomposição do hidroperóxido de urato. Todo o conjunto de dados deverá contribuir para o maior entendimento da participação do hidroperóxido de urato em processos oxidativos vasculares − especialmente a oxidação de proteínas − que pode ser um dos mecanismos responsáveis pela alteração da função endotelial e da homeostase vascular. / During vascular inflammatory conditions, high amounts of myeloperoxidase added to the presence of uric acid, suggest the local formation of urate hydroperoxide. Its oxidative action has already been demonstrated on glutathione and peroxiredoxins, making plausible the possibility that other thiol proteins could also be a target for oxidation. The protein disulfide isomerase is a dithiol-disulfide oxidoreductase and chaperone, located mainly in the endoplasmic reticulum, where it is involved in the correct folding of nascent proteins. Also, a pool of these enzymes has been identified in cell surface and the extracellular (secreted) milieu and appears to be important in vascular events, such as platelet activation and aggregation, thrombosis and vascular remodeling. First, it was investigated whether urate hydroperoxide was capable of oxidizing PDI. By the DTNB assay, it was found that the free thiols of the protein were consumed after reaction with the peroxide and then, by nLC-MS / MS, the active redox cysteine residues were identified as the main oxidation targets. Although no modifications other than disulfides have been found, hydroperoxide treatment has been shown to promote protein aggregation and inactivation. Subsequent studies involved an endothelial cell line (HUVECs). Preliminary cytotoxicity analyzes (detection of lactate dehydrogenase enzyme activity in the supernatant and incorporation of fluorescent probes into DNA) have shown that treatments with concentrations up to 400 µM are not lethal to cells in culture. Then, using alkylating agents impermeable to the cell membrane, urate hydroperoxide was shown to oxidize not only PDI but also total thiol proteins expressed on HUVECs surface. Wound healing experiments were performed to evaluate cell migration after treatment with urate hydroperoxide, but no difference was observed. However, incubation of the cells with the oxidizing agents urate hydroperoxide and diamide, inhibitors of both PDI and integrin and a thiol alkylator, resulted, at least for the first thirty minutes, in reduced cell adhesion to fibronectin. In addition, cells treated with urate hydroperoxide became more sensitive to detachment from the culture dish and exhibited alterations in morphology. Treatment with the peroxide also affected the redox homeostasis of the HUVECs, observed by a decrease in the GSH / GSSG ratio. Finally, indirect evidence was presented that uric acid is a substrate of peroxidasin, a heme peroxidase abundantly expressed in the vascular system. First, with the Amplex Red assay it was observed that the presence of uric acid in the reaction mixture resulted in lower oxidation rates of the reagent. Then, by LC-MS / MS, hydroxyisourate, which is the alcohol derived from urate hydroperoxide decomposition, was also identified in samples containing uric acid. Taken together, the data presented should contribute to a better understanding of the involvement of urate hydroperoxide in vascular oxidative processes − especially protein oxidation − that may be one mechanism associated to disturbances in endothelial function and vascular homeostasis.

Proteína dissulfeto isomerase (PDI) é uma ditiol-dissulfeto óxido redutase ubíqua que é responsável por uma série de funções celulares, inclusive na sinalização celular e nas respostas a eventos que causam dano celular. Entretanto, a PDI pode se tornar disfuncional através das modificações pós-traducionais, incluindo as promovidas por oxidantes biológicos. Estes oxidantes são provavelmente os responsáveis pelas modificações oxidativas pós-traducionais da PDI que foram detectadas em várias condições associadas ao estresse oxidativo, levando à disfunção da proteína. Devido a falta de estudos cinéticos com a PDI nativa e a falta de caracterização dos produtos dessas reações, investigamos se a diminuição da fluorescência da PDI nativa pode ser empregada para estudos da cinética de oxidação com peróxido de hidrogênio. Posteriormente, investigamos a cinética e os produtos da reação entre PDI e peroxinitrito. Nossos experimentos mostraram que a oxidação por excesso de peróxido de hidrogênio levava a uma diminuição da fluorescência de forma dependente do tempo e da concentração do oxidante, permitindo a determinação da constante de velocidade de segunda ordem (k = (17,3±1,3) M-1 s-1, pH 7,4, 25 ºC). Relevantemente, mostramos que o processo era totalmente revertido por DDT, mostrando que o peróxido de hidrogênio oxida quase que exclusivamente os grupos ditióis da PDI (Cys53 e Cys56 e Cys397 e Cys400). Utilizando a mesma abordagem para estudar a oxidação da PDI por peroxinitrito, notamos que o decréscimo da fluorescência intrínseca da PDI nativa e a velocidade só era proporcional à concentrações sub-estequiométricas ou estequiométricas do oxidante em relação aos tióis reativos da PDI. Somente nessas condições o processo se mostrava reversível por DDT, indicando que os ditióis da PDI eram o alvo preferencial do peroxinitrito mas que a oxidação de outros resíduos também ocorria. A reação dos tióis reativos da PDI com peroxinitrito foi considerada relativamente rápida (6,9 ± 0,6 × 104 M-1 s-1, pH 7,4, 25 °C), e os resíduos de Cys reativos dos domínios a e a\' aparentam reagir com constantes de velocidade similares. Experimentos de proteólise limitada, simulações cinética e análises de MS e MS/MS confirmaram que o peroxinitrito oxida preferencialmente os tióis redox ativos da PDI para os ácidos sulfênicos correspondentes, que, subsequentemente, reagem com os tióis vizinhos, produzindo dissulfetos (Cys53- Cys56 e Cys397- Cys400). Entretanto, uma fração de peroxinitrito decai para radicais levando à hidroxilação e nitração de outros resíduos próximos ao sítio redox ativo (Trp52 Trp396 e Tyr393). Assim, investigamos também a oxidação da PDI por excesso de peroxinitrito em relação aos grupos tióis reativos por diferentes metodologias. Experimentos de SDS-PAGE, western-blot e atividade redutase mostraram que o peroxinitrito promove inativação, nitração e agregação da PDI de forma dependente da concentração de peroxinitrito. Análises de MS e MS/MS mostraram que, em excesso, o peroxinitrito promove nitração (Tyr43, Tyr49, Tyr196, Tyr393, Trp52, Trp396) e hidroxilação (Trp52, Trp396) da PDI. Em síntese, nossos estudos contribuem para melhor compreensão da oxidação da PDI por peroxinitrito e de suas possíveis consequências biológicas. / Protein disulfide isomerase (PDI) is a ubiquitous dithiol-disulfide oxidoreductase that performs an array of cellular functions, including in cellular signaling and responses to cell-damaging events. Nevertheless, PDI can become dysfunctional by post-translational modifications, including those promoted by biological oxidants. These oxidants are likely responsible for the oxidative post-translational modifications of PDI, which have detected under various conditions associated with oxidative stress, leading to protein dysfunction. However, the kinetics of the reactions of PDI with biological oxidants received limited studies and the products of these reactions were not characterized. Here, we examined whether the decrease in PDI fluorescence can be employed to follow the kinetics of the reaction of the full-length protein with biological oxidants. Also, we investigated the kinetics and products of the reaction between PDI and peroxynitrite. Our experiments showed that oxidation by excess hydrogen peroxide led to a decrease of PDI intrinsic fluorescence in a time- and concentration-dependent manner , permitting the determination of the second-order rate constant of the reaction (k = (17.3 ± 1.3 ) M1 s-1, pH 7.4, 25 ° C). The oxidation was reversed by DDT, indicating that hydrogen peroxide oxidizes mainly PDI dithiols (Cys53 and Cys56 and Cys397 and Cys400). Using the same approach to study PDI oxidation by peroxynitrite we noted that the decrease of the native PDI fluorescence was proportional to sub-stoichiometric or stoichiometric concentrations of the oxidant relative to that of PDI reactive thiols. Only under these conditions, PDI oxidation was reversed by DDT, indicating that PDI dithiols were the preferred target of peroxynitrite but that oxidation of other residues also occurred. The reaction of the active redox thiols of the PDI with peroxynitrite can be considered relatively fast (6.9 ± 0.6 × 104 M-1 s-1, pH 7.4, 25 ° C), and the reactive Cys residues of domains a and a\' were kinetically indistinguishable. Limited proteolysis experiments, kinetic simulations, and MS and MS/MS analyses confirmed that peroxynitrite preferentially oxidizes the redox-active Cys residues of PDI to the corresponding sulfenic acids, which subsequently react with the resolving thiols to produce disulfides (Cys53-Cys56 and Cys397-Cys400). However, a fraction of peroxynitrite decays to radicals leading to hydroxylation and nitration to other residues located close to the active site (Trp52 Trp396 and Tyr393). SDS-PAGE, western blotting and inhibition of the reductase activity experiments confirmed that excess peroxynitrite promotes further PDI oxidation, nitration, inactivation and aggregation in a concentration-dependent manner. MS and MS/MS analyzes showed that peroxynitrite in a ten times excess relative to PDI reactive thiols promote PDI nitration (Tyr43, Tyr49, Tyr196, Tyr393, Trp52, Trp396) and hydroxylation (Trp52, Trp396). In conclusion, our studies contribute to a better understanding of PDI oxidation by peroxynitrite and its possible biological consequences

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-22T16:51:30Z No. of bitstreams: 1 SamiraAbdala.pdf: 3051742 bytes, checksum: 816c5c802400bcf5a75deb6a99de0617 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-22T16:51:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SamiraAbdala.pdf: 3051742 bytes, checksum: 816c5c802400bcf5a75deb6a99de0617 (MD5) Previous issue date: 2017-04-07 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Platelets, the blood cells involved in maintaining hemostasis, play a key role in the development of acute ischemic coronary, cerebrovascular events and are critically involved in the thrombosis process. In response to vascular injury, changes in blood flow or chemical stimuli, platelets trigger three functional mechanisms: adhesion, activation and aggregation. After platelet capture, a rapid stabilization of adhesion is required for thrombus formation to occur. Platelet activation results from conformational changes dependent of the protein disulfide isomerase (PDI), so that it has recently been proposed as a molecular target in platelet antiaggregant activity. The use of plant species rich in phenolic compounds as a source of bioactive substances is a promising strategy for the development of new therapeutic alternatives for thromboembolic diseases. Previously, we have shown that Syzygium cumini (L.) Skeels leaf contains multiple polyphenols, which support its use for antiplatelet purposes. Therefore, this study sought to evaluate the effects of polyphenol-rich extract (PESc) from S. cumini leaf on platelet activation and aggregation, as well as on PDI reductase activity. Platelet-rich plasma from healthy volunteers (n=5) was incubated with PESc (10-1000 μg/mL), for 25 min, before activation with ADP, thrombin or PMA. To analyze PESc effect on integrin αIIbβ3 activation, flow citometry protocols were conducted in washed platelets pre-treated with PESc (10-1000μg/mL) and activated with thrombin before tagging with PAC–1 antibody. Finally, PESc (0.1-100 μg/mL) effects on PDI reductase activity were assessed in absence or presence of polyphenolic standards gallic acid, myricetin and quercetin. PESc dose-dependently inhibited platelet aggregation despite the agonist used, even though lower agonist concentration potentiated PESc inhibitory effects to a maximal 77% inhibition at 2.5 μM ADP. Similarly, PESc dose-dependently reduced the proportion of activated αIIbβ3 molecules per platelet up to one third of control at 1000 μg/mL. These effects correlated with the strong inhibitory action of PESc on PDI activity, an effect synergically augmented in presence of standards. Therefore, our data show that PESc reduces platelet aggregation and activation, probably through PDI inhibition, strengthening its prominent antiplatelet activity. / As plaquetas, células sanguíneas envolvidas na manutenção da hemostase, exercem uma função essencial no desenvolvimento de eventos isquêmicos agudos coronarianos, cerebrovasculares e estão criticamente envolvidas no processo de formação da trombose. Em resposta à lesão vascular, às alterações no fluxo sanguíneo ou a estímulos químicos, as plaquetas desencadeiam três mecanismos funcionais: adesão, ativação e agregação. Após a captura da plaqueta, uma rápida estabilização da adesão é necessária para que ocorra a formação do trombo. A ativação plaquetária resulta de alterações conformacionais dependentes da proteína dissulfeto isomerase (PDI), de tal modo, que recentemente foi proposto o seu uso como alvo molecular na atividade antiagregante plaquetária. O uso de espécies vegetais ricas em compostos fenólicos como fonte de substâncias bioativas apresenta-se como uma estratégia promissora para o desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas das doenças tromboembólicas. Anteriormente, temos mostrado que as folhas de Syzygium cumini (L.) Skeels contém múltiplos polifenóis, que apoiam a sua utilização para fins antiplaquetários. Portanto, este estudo procurou avaliar os efeitos do extrato rico em polifenóis (ERP) da folha de S. cumini sobre a ativação e agregação plaquetária, bem como, sobre a atividade redutase da PDI. Para tanto, plasma rico em plaquetas de voluntários saudáveis foi incubado com ERP (10 - 1000μg/mL), durante 25 min, antes da ativação com ADP, trombina ou PMA. Para analisar o efeito de ERP sobre a ativação da integrina αIIbβ3, os protocolos de citometria de fluxo foram conduzidos em plaquetas lavadas pré-tratadas com ERP (10 -1000 μg/mL) e ativadas com trombina antes da marcação com anticorpo PAC-1. Finalmente, os efeitos de ERP (0,1-100 μg/mL) na atividade redutase da PDI foram avaliados na ausência ou presença de padrões polifenólicos de ácido gálico, miricetina e quercetina. ERP inibiu a agregação plaquetária dependente da dose apesar do agonista utilizado, embora uma menor concentração de agonistas potencializasse os efeitos inibitórios de ERP até uma inibição máxima de 77% a 2,5 μM de ADP. De modo semelhante, o ERP reduziu a dose proporcionalmente a proporção de moléculas de αIIbβ3 ativadas por plaquetas até um terço do controle a 1000μg/mL. Estes efeitos correlacionaram-se com a forte ação inibitória de ERP na atividade da PDI, um efeito sinergicamente aumentado na presença de padrões. Portanto, nossos dados mostram que o ERP reduz a agregação e ativação plaquetária, provavelmente através da inibição da PDI, fortalecendo sua proeminente atividade antiplaquetária.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-14T18:35:57Z No. of bitstreams: 1 HiranReisSousa.pdf: 2489901 bytes, checksum: 8a82807f0600af87559439a496bd0d2a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-14T18:35:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HiranReisSousa.pdf: 2489901 bytes, checksum: 8a82807f0600af87559439a496bd0d2a (MD5) Previous issue date: 2016-12-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Recent researches have emphasized the importance of redox mechanisms for platelet function modulation. The platelet surface contains a large variety of integrin receptors and other molecules presenting functional thiol groups in their structures, which are potential targets for redox regulation. Among these various thiol-containing proteins, integrin αIIbβ3 stands out for being the convergence path of platelet activation induced by various agonists. Activation of αIIbβ3 integrin is catalyzed by protein disulfide isomerase (PDI) through an essential conformational change leading to the exposure of fibrinogen-binding site. Thus, PDI has been shown to be an important target for the development of antiplatelet drugs. In recent years, many studies have described substances from plan (DE A. PAES et al., 2011), as well as synthetics that are capable of inhibiting PDI. In a previous study of our research group has shown that the synthetic peptide CxxC, which contains the redox motif of PDI in its original sequence CGHC, inhibited reductase activity of this enzyme, effect not observed with AxxA peptide, whose cysteines were replaced with alanine and Scr peptide, which contains the same aminoacids from CxxC peptide, but under random sequence. It has been also demonstrated that CxxC peptide was the only to reduce by 30% ADP-induced aggregation (5μM) in platelet rich plasma, an effect apparently mediated by the association of CxxC and PDI at platelet surface. Thus, in this work, we further assessed the effects of CxxC and its control peptides on platelet aggregation. Washed human platelets were incubated with CxxC peptide at concentrations of 3, 6 and 10 μM, resulting in a dose-dependent inhibition of maximum aggregation activated by thrombin (0.02 U/mL) at 25, 60 and 74%, respectively with IC50 of 6.13 ± 1.09 μM. The presence of control peptides did not produce any inhibitory effect. CxxC peptide also reduced the activation of αIIbβ3 integrin at platelet surface, but did not affect the expression of the markers CD 62-P and CD 63. Control peptides did not alter the expression of these markers. Analysis by mass spectrometry of the interaction of recombinant human PDI with the peptide showed that only CxxC peptide associated with the redox Cys400 of a’ motif of PDI, which has been considered essential for platelet aggregation. Together, these results demonstrate that CxxC peptide reduces platelet aggregation by association with PDI and can be further used as a model for the development of new antithrombotic drugs. / Investigações recentes têm enfatizado a importância de mecanismos redox na modulação da função plaquetária. A superfície da plaqueta contém grande variedade de integrinas e outras moléculas receptoras que possuem tióis funcionais em sua estrutura, os quais são alvos potenciais de regulação redox. Dentre estas várias proteínas tiólicas, a integrina αIIbβ3 destaca-se por ser a via de convergência da ativação plaquetária induzida por diversos agonistas. A ativação da integrina αIIbβ3 é catalisada pela proteína dissulfeto isomerase (PDI), essencial à mudança de conformação que leva à exposição do sitio de ligação ao fibrinogênio. Sendo assim, a PDI tem se mostrado como um alvo importante para o desenvolvimento de fármacos reguladores da agregação plaquetária. Nos últimos anos, diversos estudos têm descrito substâncias de origem vegetal, animal e sintéticas que são capazes de inibir a PDI. Em trabalho do nosso grupo de pesquisa (DE A. PAES et al., 2011), demonstrou que o peptídeo sintético CxxC, o qual contém o motivo redox da PDI na sua sequência original CGHC, inibiu a atividade redutase desta enzima; efeito não observado com os peptídeos AxxA, que possui as cisteínas substituídas por alanina e Scr, peptídeo controle contendo os mesmos aminoácidos do peptídeo CxxC, porém com sequência aleatória sem formação de ditiol. Demonstrou-se, também, que apenas o peptídeo CxxC reduziu em 30% a agregação induzida por ADP (5M) em plasma rico em plaquetas, efeito aparentemente mediado pela associação do CxxC com a PDI na superfície plaquetária. Sendo assim, neste trabalho continuamos a avaliação dos efeitos do peptídeo CxxC e seus controles sobre a agregação plaquetária. Para tanto, incubamos lavado de plaquetas humanas com o peptídeo CxxC nas concentrações de 3, 6 e 10 μM, resultando em inibição concentração-dependente da agregação ativada por trombina (0,02 U/mL) em 25, 60 e 74 %, respectivamente, com IC50 de 6,13 ± 1,09 μM. A presença dos peptídeos controle não produziu quaisquer efeitos inibitórios. O peptídeo CxxC reduziu a ativação da integrina αIIbβ3 na superfície da plaqueta, porém não impactou a expressão dos antígenos CD 62-P e CD 63. Os peptídeos controle não alteraram a expressão desses marcadores. A análise por espectrometria de massas da interação da PDI recombinante humana com os peptídeos, mostrou que apenas o peptídeo CxxC associa-se com a Cys400 do motivo redox a’ da hPDI, o qual tem sido considerado fundamental para a agregação plaquetária. Em conjunto, estes resultados demonstram que o peptídeo CxxC reduz a agregação plaquetária via associação com a PDI, podendo ser empregado como modelo para o desenvolvimento de fármacos novos antitrombogênicos.

Proteína dissulfeto isomerase (PDI) é uma ditiol-dissulfeto óxido redutase ubíqua que é responsável por uma série de funções celulares, inclusive na sinalização celular e nas respostas a eventos que causam dano celular. Entretanto, a PDI pode se tornar disfuncional através das modificações pós-traducionais, incluindo as promovidas por oxidantes biológicos. Estes oxidantes são provavelmente os responsáveis pelas modificações oxidativas pós-traducionais da PDI que foram detectadas em várias condições associadas ao estresse oxidativo, levando à disfunção da proteína. Devido a falta de estudos cinéticos com a PDI nativa e a falta de caracterização dos produtos dessas reações, investigamos se a diminuição da fluorescência da PDI nativa pode ser empregada para estudos da cinética de oxidação com peróxido de hidrogênio. Posteriormente, investigamos a cinética e os produtos da reação entre PDI e peroxinitrito. Nossos experimentos mostraram que a oxidação por excesso de peróxido de hidrogênio levava a uma diminuição da fluorescência de forma dependente do tempo e da concentração do oxidante, permitindo a determinação da constante de velocidade de segunda ordem (k = (17,3±1,3) M-1 s-1, pH 7,4, 25 ºC). Relevantemente, mostramos que o processo era totalmente revertido por DDT, mostrando que o peróxido de hidrogênio oxida quase que exclusivamente os grupos ditióis da PDI (Cys53 e Cys56 e Cys397 e Cys400). Utilizando a mesma abordagem para estudar a oxidação da PDI por peroxinitrito, notamos que o decréscimo da fluorescência intrínseca da PDI nativa e a velocidade só era proporcional à concentrações sub-estequiométricas ou estequiométricas do oxidante em relação aos tióis reativos da PDI. Somente nessas condições o processo se mostrava reversível por DDT, indicando que os ditióis da PDI eram o alvo preferencial do peroxinitrito mas que a oxidação de outros resíduos também ocorria. A reação dos tióis reativos da PDI com peroxinitrito foi considerada relativamente rápida (6,9 ± 0,6 × 104 M-1 s-1, pH 7,4, 25 °C), e os resíduos de Cys reativos dos domínios a e a\' aparentam reagir com constantes de velocidade similares. Experimentos de proteólise limitada, simulações cinética e análises de MS e MS/MS confirmaram que o peroxinitrito oxida preferencialmente os tióis redox ativos da PDI para os ácidos sulfênicos correspondentes, que, subsequentemente, reagem com os tióis vizinhos, produzindo dissulfetos (Cys53- Cys56 e Cys397- Cys400). Entretanto, uma fração de peroxinitrito decai para radicais levando à hidroxilação e nitração de outros resíduos próximos ao sítio redox ativo (Trp52 Trp396 e Tyr393). Assim, investigamos também a oxidação da PDI por excesso de peroxinitrito em relação aos grupos tióis reativos por diferentes metodologias. Experimentos de SDS-PAGE, western-blot e atividade redutase mostraram que o peroxinitrito promove inativação, nitração e agregação da PDI de forma dependente da concentração de peroxinitrito. Análises de MS e MS/MS mostraram que, em excesso, o peroxinitrito promove nitração (Tyr43, Tyr49, Tyr196, Tyr393, Trp52, Trp396) e hidroxilação (Trp52, Trp396) da PDI. Em síntese, nossos estudos contribuem para melhor compreensão da oxidação da PDI por peroxinitrito e de suas possíveis consequências biológicas. / Protein disulfide isomerase (PDI) is a ubiquitous dithiol-disulfide oxidoreductase that performs an array of cellular functions, including in cellular signaling and responses to cell-damaging events. Nevertheless, PDI can become dysfunctional by post-translational modifications, including those promoted by biological oxidants. These oxidants are likely responsible for the oxidative post-translational modifications of PDI, which have detected under various conditions associated with oxidative stress, leading to protein dysfunction. However, the kinetics of the reactions of PDI with biological oxidants received limited studies and the products of these reactions were not characterized. Here, we examined whether the decrease in PDI fluorescence can be employed to follow the kinetics of the reaction of the full-length protein with biological oxidants. Also, we investigated the kinetics and products of the reaction between PDI and peroxynitrite. Our experiments showed that oxidation by excess hydrogen peroxide led to a decrease of PDI intrinsic fluorescence in a time- and concentration-dependent manner , permitting the determination of the second-order rate constant of the reaction (k = (17.3 ± 1.3 ) M1 s-1, pH 7.4, 25 ° C). The oxidation was reversed by DDT, indicating that hydrogen peroxide oxidizes mainly PDI dithiols (Cys53 and Cys56 and Cys397 and Cys400). Using the same approach to study PDI oxidation by peroxynitrite we noted that the decrease of the native PDI fluorescence was proportional to sub-stoichiometric or stoichiometric concentrations of the oxidant relative to that of PDI reactive thiols. Only under these conditions, PDI oxidation was reversed by DDT, indicating that PDI dithiols were the preferred target of peroxynitrite but that oxidation of other residues also occurred. The reaction of the active redox thiols of the PDI with peroxynitrite can be considered relatively fast (6.9 ± 0.6 × 104 M-1 s-1, pH 7.4, 25 ° C), and the reactive Cys residues of domains a and a\' were kinetically indistinguishable. Limited proteolysis experiments, kinetic simulations, and MS and MS/MS analyses confirmed that peroxynitrite preferentially oxidizes the redox-active Cys residues of PDI to the corresponding sulfenic acids, which subsequently react with the resolving thiols to produce disulfides (Cys53-Cys56 and Cys397-Cys400). However, a fraction of peroxynitrite decays to radicals leading to hydroxylation and nitration to other residues located close to the active site (Trp52 Trp396 and Tyr393). SDS-PAGE, western blotting and inhibition of the reductase activity experiments confirmed that excess peroxynitrite promotes further PDI oxidation, nitration, inactivation and aggregation in a concentration-dependent manner. MS and MS/MS analyzes showed that peroxynitrite in a ten times excess relative to PDI reactive thiols promote PDI nitration (Tyr43, Tyr49, Tyr196, Tyr393, Trp52, Trp396) and hydroxylation (Trp52, Trp396). In conclusion, our studies contribute to a better understanding of PDI oxidation by peroxynitrite and its possible biological consequences

A oxidação do ácido úrico (7,9-diidro-1H-purina-2,6,8(3H)-triona) pela mieloperoxidase (MPO) gera o radical de urato que, em presença do radical ânion superóxido combinam para formar o hidroperóxido de urato (HOOU). Considerando os altos níveis de MPO, ácido úrico e superóxido na placa de ateroma espera-se que o ácido úrico seja oxidado a HOOU neste microambiente inflamatório. O HOOU é um oxidante mais forte que o peróxido de hidrogênio e pode oxidar grupos tiólicos de proteínas como a proteína dissulfeto isomerase (PDI). Como consequência à oxidação da PDI, ocorre uma modulação positiva sobre a NADPH oxidase (Nox) com aumento da produção de superóxido por neutrófilos. Sendo assim, a formação do HOOU no leito vascular poderia elucidar os mecanismos moleculares pelos quais o urato colabora para a progressão da aterosclerose em pacientes com hiperuricemia. Para investigar a interação do HOOU com a PDI, padronizou-se a síntese química do HOOU através de um sistema de fotooxidação do tipo I, utilizando urato, riboflavina (fotossensibilizador) e luz UVA. Inicialmente padronizou-se o tipo de irradiação e tempo de reação com o melhor rendimento para a síntese do HOOU. O HOOU formado e seu produto de redução o álcool 5-hidroxiisourato foram separados, identificados e caracterizados através de cromatografia liquida acoplada à espectrometria de massa (LC/MS). Após a purificação, determinou-se o coeficiente de absortividade molar em 308 nm (ε308 = 6537 ± 377 M-1.cm-1) e o tempo de meia-vida, aproximadamente 41 minutos à 22°C do HOOU. O HOOU foi capaz de reagir seletivamente com o aminoácido metionina e com o tripeptídeo glutationa. Além disso, o HOOU não forma adutos estáveis com a glutationa, sendo que toda glutationa consumida foi transformada em glutationa dissulfeto. Quando incubado com a PDI (10 µM), cerca de 70 e 100% do total de HOOU (3 µM) foi consumido após 30 e 120 segundos, respectivamente, enquanto que a PDI (23 µM) teve seus grupos tiólicos oxidados após a incubação com 140 µM HOOU por 30 min a 22°C. O HOOU oxidou os resíduos de cisteína dos dois sítios catalíticos da PDI com uma constante de velocidade da reação de 1,5 ± 0,04 x 103 M-1.s-1, demonstrando uma interação favorável com essa proteína no meio biológico e um possível papel modulatório do HOOU sobre a via PDI-Nox. Interessantemente, o ácido úrico aumentou a produção de superóxido e o consumo de oxigênio de células HL-60 diferenciadas em neutrófilos (dHL-60) e ativadas com acetato de miristato de forbol (PMA). Essa regulação poderia ser mediada através da formação do HOOU durante o \"burst\" oxidativo dos neutrófilos que oxidaria a enzima PDI induzindo um consequente aumento da atividade da Nox. / The oxidation of the uric acid (7,9-dihidro-1H-purine-2,6,8(3H)-trione) by myeloperoxidase (MPO) generates the urate radical. In inflammatory conditions the superoxide reacts with urate radical to form the urate hydroperoxide (HOOU). Taking into account the high amount of MPO, urate and superoxide in the atheroma plaque, it is likely that HOOU is being formed in this inflammatory environment. The HOOU is a strong oxidizing agent and can react with thiol groups from proteins, like the protein disulfide isomerase (PDI). As a consequence of its oxidation, PDI positively modulates NADPH oxidase (Nox) and increases superoxide production by neutrophils. Therefore, the formation of HOOU in the vascular sheet would contribute to tissue damage and would explain the positive correlation between hyperuricemia and the risk for cardiovascular disease. To investigate the interaction of HOOU with PDI, we performed the chemical synthesis of the compound by the Type I photooxidation, using UVA irradiation and riboflavin as a photosensitizer. Initially, we standardized the irradiation light and the time of the reaction that produced the highest income. The HOOU and its reduced product 5-hydroxiisourate were separate, identified and characterized by liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC/MS). We also determine the molar extinction coefficient of HOOU at 308 nm (ε308 = 6537 ± 377 M-1.cm-1). The half-life of the compound was 41 min at 22°C. The HOOU selectively oxidized methionine and glutathione. The reaction of HOOU with glutathione did not form any stable adducts. Thus, all consumed glutathione generated glutathione disulfide. When incubated with PDI (10 µM), 70 and 100% of the total amount of HOOU (3 µM) was consumed within 30 and 120 seconds, respectively. Besides, the PDI (23 µM) had its thiol groups oxidized after incubation with 140 µM HOOU for 30 min at 22°C. The HOOU oxidized the cysteine residues from the catalytical sites of PDI with a second order rate constant of 1.5 ± 0.04 x 103 M-1.s-1. This result suggests a favorable interaction of HOOU with this protein in the biological system, as well as a possible modulatory role of HOOU on the PDI-Nox pathway. Interestingly, urate increased superoxide production and oxygen consumption by neutrophil-like cells (differentiated HL-60 cells). This effect could be mediated by the formation of HOOU during the neutrophil oxidative burst, followed by the oxidation of PDI, a positive regulation of Nox and an increase in superoxide production.

A oxidação do ácido úrico (7,9-diidro-1H-purina-2,6,8(3H)-triona) pela mieloperoxidase (MPO) gera o radical de urato que, em presença do radical ânion superóxido combinam para formar o hidroperóxido de urato (HOOU). Considerando os altos níveis de MPO, ácido úrico e superóxido na placa de ateroma espera-se que o ácido úrico seja oxidado a HOOU neste microambiente inflamatório. O HOOU é um oxidante mais forte que o peróxido de hidrogênio e pode oxidar grupos tiólicos de proteínas como a proteína dissulfeto isomerase (PDI). Como consequência à oxidação da PDI, ocorre uma modulação positiva sobre a NADPH oxidase (Nox) com aumento da produção de superóxido por neutrófilos. Sendo assim, a formação do HOOU no leito vascular poderia elucidar os mecanismos moleculares pelos quais o urato colabora para a progressão da aterosclerose em pacientes com hiperuricemia. Para investigar a interação do HOOU com a PDI, padronizou-se a síntese química do HOOU através de um sistema de fotooxidação do tipo I, utilizando urato, riboflavina (fotossensibilizador) e luz UVA. Inicialmente padronizou-se o tipo de irradiação e tempo de reação com o melhor rendimento para a síntese do HOOU. O HOOU formado e seu produto de redução o álcool 5-hidroxiisourato foram separados, identificados e caracterizados através de cromatografia liquida acoplada à espectrometria de massa (LC/MS). Após a purificação, determinou-se o coeficiente de absortividade molar em 308 nm (ε308 = 6537 ± 377 M-1.cm-1) e o tempo de meia-vida, aproximadamente 41 minutos à 22°C do HOOU. O HOOU foi capaz de reagir seletivamente com o aminoácido metionina e com o tripeptídeo glutationa. Além disso, o HOOU não forma adutos estáveis com a glutationa, sendo que toda glutationa consumida foi transformada em glutationa dissulfeto. Quando incubado com a PDI (10 µM), cerca de 70 e 100% do total de HOOU (3 µM) foi consumido após 30 e 120 segundos, respectivamente, enquanto que a PDI (23 µM) teve seus grupos tiólicos oxidados após a incubação com 140 µM HOOU por 30 min a 22°C. O HOOU oxidou os resíduos de cisteína dos dois sítios catalíticos da PDI com uma constante de velocidade da reação de 1,5 ± 0,04 x 103 M-1.s-1, demonstrando uma interação favorável com essa proteína no meio biológico e um possível papel modulatório do HOOU sobre a via PDI-Nox. Interessantemente, o ácido úrico aumentou a produção de superóxido e o consumo de oxigênio de células HL-60 diferenciadas em neutrófilos (dHL-60) e ativadas com acetato de miristato de forbol (PMA). Essa regulação poderia ser mediada através da formação do HOOU durante o \"burst\" oxidativo dos neutrófilos que oxidaria a enzima PDI induzindo um consequente aumento da atividade da Nox. / The oxidation of the uric acid (7,9-dihidro-1H-purine-2,6,8(3H)-trione) by myeloperoxidase (MPO) generates the urate radical. In inflammatory conditions the superoxide reacts with urate radical to form the urate hydroperoxide (HOOU). Taking into account the high amount of MPO, urate and superoxide in the atheroma plaque, it is likely that HOOU is being formed in this inflammatory environment. The HOOU is a strong oxidizing agent and can react with thiol groups from proteins, like the protein disulfide isomerase (PDI). As a consequence of its oxidation, PDI positively modulates NADPH oxidase (Nox) and increases superoxide production by neutrophils. Therefore, the formation of HOOU in the vascular sheet would contribute to tissue damage and would explain the positive correlation between hyperuricemia and the risk for cardiovascular disease. To investigate the interaction of HOOU with PDI, we performed the chemical synthesis of the compound by the Type I photooxidation, using UVA irradiation and riboflavin as a photosensitizer. Initially, we standardized the irradiation light and the time of the reaction that produced the highest income. The HOOU and its reduced product 5-hydroxiisourate were separate, identified and characterized by liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC/MS). We also determine the molar extinction coefficient of HOOU at 308 nm (ε308 = 6537 ± 377 M-1.cm-1). The half-life of the compound was 41 min at 22°C. The HOOU selectively oxidized methionine and glutathione. The reaction of HOOU with glutathione did not form any stable adducts. Thus, all consumed glutathione generated glutathione disulfide. When incubated with PDI (10 µM), 70 and 100% of the total amount of HOOU (3 µM) was consumed within 30 and 120 seconds, respectively. Besides, the PDI (23 µM) had its thiol groups oxidized after incubation with 140 µM HOOU for 30 min at 22°C. The HOOU oxidized the cysteine residues from the catalytical sites of PDI with a second order rate constant of 1.5 ± 0.04 x 103 M-1.s-1. This result suggests a favorable interaction of HOOU with this protein in the biological system, as well as a possible modulatory role of HOOU on the PDI-Nox pathway. Interestingly, urate increased superoxide production and oxygen consumption by neutrophil-like cells (differentiated HL-60 cells). This effect could be mediated by the formation of HOOU during the neutrophil oxidative burst, followed by the oxidation of PDI, a positive regulation of Nox and an increase in superoxide production.

Estudos caracterizaram o envolvimento da PDI na modulação da geração de EROs pela Nox1 como moduladores da migração de células do músculo liso vascular (VSMC) mediados por fatores de crescimento derivados de plaqueta (PDGF). Outros estudos vêm demonstrando o envolvimento do fator de crescimento epidermal (EGFR) no remodelamento vascular, após a transativação via Angiotensina II. Entretanto o papel da PDI na ativação do EGFR via Nox1 na hipertensão arterial ainda permanece desconhecido. Objetivo foi caracterizar o papel da PDI na expressão de Nox1 dependente do EGFR durante o desenvolvimento da hipertensão arterial. Resultados demonstram um aumento da expressão de HB-EGF e ativação de ERK 1/2 na aorta de animais SHR com 8 semanas e 12 semanas de idade, e no plasma de animais SHR com 12 semanas. Ainda, a OvxPDI acarretou em um aumento na expressão gênica de Nox-1 tanto na OVXPDI quanto na forma OvxPDIMUT. Resultados mostram um novo papel da PDI na expressão gênica de Nox-1 via EGFR e a participação desta tiol oxido redutase na gênese da hipertensão arterial. / Studies characterizing the involvement of PDI in the modulation of ROS by Nox1 as modulators of cell migration of vascular smooth muscle (VSMC) mediated by growth factors derived from platelets (PDGF). Other studies have demonstrated the involvement of the epidermal growth factor receptor (EGFR) on vascular remodeling after transactivation via Angiotensin II. However the role of PDI in the activation of EGFR via Nox1 in hypertension remains unknown. Objective was to characterize the role of PDI in Nox1 dependent EGFR expression during the development of hypertension. Results show an increase of HB-EGF expression and ERK 1/2 activation in the aortic SHR at 8 weeks and 12 weeks of age, and plasma SHR at 12 weeks. Still, the OvxPDI resulted in an increase in gene expression of Nox-1 both in OVXPDI and in OvxPDIMUT way. Results show a new role of PDI in gene expression of Nox-1 via EGFR and the participation of this thiol reductase oxide in the pathogenesis of hypertension.

Estudos caracterizaram o envolvimento da PDI na modulação da geração de EROs pela Nox1 como moduladores da migração de células do músculo liso vascular (VSMC) mediados por fatores de crescimento derivados de plaqueta (PDGF). Outros estudos vêm demonstrando o envolvimento do fator de crescimento epidermal (EGFR) no remodelamento vascular, após a transativação via Angiotensina II. Entretanto o papel da PDI na ativação do EGFR via Nox1 na hipertensão arterial ainda permanece desconhecido. Objetivo foi caracterizar o papel da PDI na expressão de Nox1 dependente do EGFR durante o desenvolvimento da hipertensão arterial. Resultados demonstram um aumento da expressão de HB-EGF e ativação de ERK 1/2 na aorta de animais SHR com 8 semanas e 12 semanas de idade, e no plasma de animais SHR com 12 semanas. Ainda, a OvxPDI acarretou em um aumento na expressão gênica de Nox-1 tanto na OVXPDI quanto na forma OvxPDIMUT. Resultados mostram um novo papel da PDI na expressão gênica de Nox-1 via EGFR e a participação desta tiol oxido redutase na gênese da hipertensão arterial. / Studies characterizing the involvement of PDI in the modulation of ROS by Nox1 as modulators of cell migration of vascular smooth muscle (VSMC) mediated by growth factors derived from platelets (PDGF). Other studies have demonstrated the involvement of the epidermal growth factor receptor (EGFR) on vascular remodeling after transactivation via Angiotensin II. However the role of PDI in the activation of EGFR via Nox1 in hypertension remains unknown. Objective was to characterize the role of PDI in Nox1 dependent EGFR expression during the development of hypertension. Results show an increase of HB-EGF expression and ERK 1/2 activation in the aortic SHR at 8 weeks and 12 weeks of age, and plasma SHR at 12 weeks. Still, the OvxPDI resulted in an increase in gene expression of Nox-1 both in OVXPDI and in OvxPDIMUT way. Results show a new role of PDI in gene expression of Nox-1 via EGFR and the participation of this thiol reductase oxide in the pathogenesis of hypertension.