Submitted by CAROLINA CRISTINA MONTEIRO null (carolina.monteiro@hotmail.com) on 2016-11-03T17:43:35Z No. of bitstreams: 1 Tese_Carolina_Cristina_Monteiro.pdf: 3906469 bytes, checksum: a2e764a9c5bf74630beb1f344872ae2e (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-11-10T13:10:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 monteiro_cc_dr_jabo.pdf: 3906469 bytes, checksum: a2e764a9c5bf74630beb1f344872ae2e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-10T13:10:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 monteiro_cc_dr_jabo.pdf: 3906469 bytes, checksum: a2e764a9c5bf74630beb1f344872ae2e (MD5) Previous issue date: 2016-10-10 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As alterações morfológicas e bioquímicas das plantas sob deficiência de Fe são muito importantes para a sobrevivência em ambientes limitantes de Fe, sendo que estas alterações são controladas pela auxina e o etileno. Entretanto, a interação desses dois fitormônios nas respostas à deficiência de Fe ainda é pouco conhecida. Para isso, o presente estudo avaliou respostas morfológicas, bioquímicas e de qRT-PCR em mutantes hormonais de tomateiro, sendo eles mutantes em baixa sensibilidade à auxina (dgt, AUX-) e baixa sensibilidade ao etileno (Nr, ET-) e superprodução de etileno (epi, ET+) e seus duplos mutantes (Nr dgt e epi dgt), bem como o controle Micro-Tom (MT), submetidos à de Fe. As plantas foram germinadas e transplantadas para vasos com solução nutritiva completa até aclimatação, e posteriormente o Fe foi retirado da solução em 50% dos vasos. Os tempos estudados foram T0 - quando ainda todas as plantas estavam com Fe, T1 – com quatro dias sem Fe, e T2 – com 24 dias sem Fe. O delineamento experimental foi em blocos casualizados (DBC) com seis genótipos (MT, dgt, Nr, epi, Nr dgt e epi dgt) e dois tratamentos (com e sem Fe), com três repetições (n=3), utilizando a análise de variância (ANOVA) e o Teste de Média (Duncan) a 5% de probabilidade. Nos resultados morfológicos da raiz, como comprimento, densidade, diâmetro, área e massa de matéria seca da raiz, pode-se observar que a auxina apresentou respostas epistáticas sobre o etileno. Contudo, para as análises bioquímicas no sistema radicular e na parte aérea, como clorofilas totais, enzimas antioxidantes (SOD, CAT e APX), conteúdo de H2O2 e MDA, o efeito do tempo de exposição à ausência de Fe manifestaram outros tipos de interação, como a aditiva e a sinergística, mostrando vias independentes da ação da auxina e etileno para essas respostas. Já para os níveis de transcritos do gene da redutase férrica (SlFRO1), foi possível identificar a interação sinergística entre auxina e etileno, proporcionando aumento da expressão nos duplos mutantes em relação aos simples mutantes. Contudo, para o transportador de Fe da membrana da raiz (SlIRT1), o Nr dgt apresentou interação aditiva e o epi dgt apresentou efeito epistático do epi sobre o dgt. Com esses resultados, pode-se concluir que existe a interação entre auxina e etileno nas respostas à deficiência de Fe em tomateiro, e é dependente do tempo de exposição à deficiência bem como do órgão analisado. / FAPESP: 2013/04316-2

Resumo não disponível

Introdução: A psoríase é uma doença inflamatória sistêmica crônica que afeta predominantemente a pele e as articulações. Sua etiologia é multifatorial e ainda não completamente entendida. A suscetibilidade genética à psoríase é um fator causal importante, e vários genes e polimorfismos têm sido associados à sua ocorrência. Poucos estudos avaliaram a influência dos polimorfismos C677T e A1298C do gene metilenotetrahidrofolato redutase (MTHFR) na suscetibilidade à psoríase em diferentes populações (asiáticos e caucasides), e os resultados foram contraditórios. Material e métodos: Foram estudados 339 indivíduos caucasoides; desses, 142 eram pacientes com diagnóstico clínico de psoríase e 197 controles. Os grupos foram comparados quanto à freqüência dos polimorfismos C677T e A1298C do gene MTHFR através de reação em cadeia da polimerase. Resultados: Para o polimorfismo C677T do gene MTHFR, a prevalência do genótipo mutante foi de 16,0% nos casos e 9,1% nos controles (p=0,103). Quando comparados os genótipos CC versus CT+TT, não houve diferença entre os grupos (p=0,605). A prevalência do genótipo CC para o polimorfismo A1298C foi de 2,8% nos casos e 4,1% nos controles (p=0,824). Quando comparados os genótipos AA versus AC + CC também não houve diferença significativa (p=0,943). A análise combinada dos genótipos foi similar entre os grupos. Conclusão: Nossos resultados não indicam qualquer associação entre os polimorfismos C677T e A1298C do gene MTHFR e suscetibilidade à psoríase nem demonstraram ação sinérgica da presença de ambos na redução de atividade da enzima MTHFR.

A Leishmaniose é uma infecção causada pelo protozoário do gênero Leishmania e transmitida pela picada de insetos. Os tratamentos atuais são caros e demorados, envolvendo compostos baseados em Sb(V), anfotericina B lipídica e miltefosina. Estudos recentes sugerem que a enzima tripanotiona redutase (TR) poderia ser um alvo específico no desenvolvimento de novos fármacos, pois ela é essencial e exclusiva dos tripanossomatídeos. Desta forma, este trabalho apresenta a síntese de novos compostos derivados da iminodibenzila com estrutura similar à clomipramina, um conhecido inibidor da TR. Tais compostos são conjugados de iminodibenzila com etilenodiamina, etanolamina e dietilenotriamina através de epicloridrina (dado-en, dado-ea e dado-dien , respectivamente). Foram obtidos com rendimentos superiores a 94% e caracterizados através de LC_MS e espectroscopia no infravermelho. Também se fez a avaliação da afinidade relativa dos novos ligantes por cobre através do teste de recuperação da fluorescência da calceína, concluindo-se que o ligante dado-dien possui uma afinidade maior com Cu (II) quando comparado com os outros ligantes sintetizados. Foram formados complexos metálicos através da adição de sulfato de cobre (II), acompanhando-se através de espectroscopia ultravioleta-visível para se obter uma estimativa da relação metal: ligante, concluindo-se que os complexos formados eram [Cu(dado-ea)]2+, [Cu(dado-en)2]2+ e [Cu(dado-dien)2]2+. A lipofolicidade foi estimada através de simulação computacional, constatando-se que os complexos formados são todos muito lipofílicos, sendo que o logP descreve na seguinte: [Cu(dado-en)2]2+ > [Cu(dado-dien)2]2+ > [Cu(dado-ea)]2+. Ensaios de atividade pró-oxidante através da oxidação da sonda fluorimétrica DHR revelaram que o complexo [Cu(dado-ea)]2+ apresentou a maior taxa de atividade pró-oxidante, sendo independente da concentração de peróxido de hidrogênio no meio reacional e alcançando seu limiar quando presente em concentração aproximada de 10 µM. Por fim, os compostos sintetizados foram testados quando à suas citotoxidades frente a promastigotas L. amazonenses e com macrófagos RAW 264,7. Quando o protozoário foi exposto a concentrações variadas dos compostos deste estudo, observou-se que os ligantes ea, en e dien tiveram os menores valores de IC50 (todos < 3µM), porém eles são muito tóxicos para serem utilizados como fármacos, Dentre os ligantes sintetizados, somente o dado-en apresentou um resultado numa faixa viável (IC50 19,9 ± 2,2 µM). Contra macrófagos RAW 264,7, dado-en apresentou IC50 > 50µM, ou seja, ele é mais tóxico para o protozoário do que para os macrófagos. A complexação com cobre não representou um aumento interessante na citotoxicidade dos compostos. O conjunto de resultados apresentados neste indica um potencial uso do composto dado-en no combate à leishmaniose. / Leishmaniasis is an infection caused by protozoa of the genus Leishmania. and transmitted by insects. Current treatments are expensive and time-consuming, involving Sb(V)-based compounds, lipossomal amphotericin B and miltefosine. Recent studies suggest that inhibition of trypanothione reductase (TR) could be a specific target in the development of new drugs, because it is essential and exclusive to trypanosomes. Thus, this work presents the synthesis of new compounds derived from iminodibenzyl with structures related to clomipramine, a known inhibitor of TR. These compounds were conjugates of iminodibenzyl with ethylenediamine, ethanolamine and diethylenetriamine, linked by epichlorohydrin. They were obtained with yields higher than 94% and their structures were confirmed by LC-MS and infrared spectroscopy. The relative affinity for copper of the new chelators was assessed by the recovery of calcein fluorescence, which showed that dado-dien has the highest affinity for Cu(II) among the new ligands. Metal complexes were synthesized by addition of copper(II) sulphate and studied by ultraviolet-visible spectroscopy, showing that the stoichiometries were [Cu(dadoea)]2+, [Cu(dado-en)2]2+ and [Cu(dado-dien)2]2+. Lipophilicity was assessed by computational methods, indicating that the complexes were all very lipophilic, with logP decreasing in the following order: [Cu(dado-en)2]2+ > [Cu(dado-dien)2]2+ > [Cu(dado-ea)]2+. Pro-oxidant activity assays by oxidation of DHR fluorimetric probe showed that [Cu(dado-ea)]2+ has the highest rate of oxidation, independent of hydrogen peroxide concentration, reaching its highest value when at ~ 10 &#181;M. Finally, the compounds were tested for citotoxicity to L. amazonensis promastigotes and RAW 264,7 macrophages. When the protozoa was exposed to varying concentrations of the compounds, it was observed that chelators ea, en and dien had the lowest values of IC50 (< 3 &#181;M). but they are too citotoxic to be used as drugs. Among the synthesized chelators, only dado-en presented a result in a pharmaceutically interesting range (IC50 19.9 ± 2.2 &#181;M). Against RAW 264,7 macrophages dado-en IC50 > 50 &#181;M. Complexation to copper did not enhance the citotoxicity of the compounds. Overall, the results in this study indicate a potential use of dado-en in combating leishmaniasis.

No ambiente aquático a maior fonte de nitrogênio encontra-se na forma de nitrato que necessita sofrer uma redução para formação de compostos biologicamente aproveitáveis, tais como aminoácidos, bases nitrogenadas e compostos nitrogenados. A assimilação de nitrogênio é um processo que ocorre em duas etapas catalisadas seqüencialmente pelas enzimas nitrato redutase (NR) e nitrito redutase (NiR). A NR catalisa a redução do nitrato a nitrito (etapa considerada limitante na assimilação de nitrogênio), sendo este posteriormente reduzido a amônio pela NiR. NR está amplamente distribuída e encontrada em diferentes organismos, incluíndo bactérias, fungos, cianobactérias, plantas terrestres e algas. Neste trabalho estudamos a NR de Microcystis aeruginosa que é uma cianobactéria tóxica de água doce encontrada principalmente em reservatórios de água. A toxina microcistina quando liberada por esta microalga está associada com problemas de saúde em humanos e animais. Foi mostrado que a NR de M. aeruginosa pertence a classe das NRs biespecíficas para NADH e NADPH. Apresenta constante de Michaelis-Menten aparente (Km) de 1,5 e 1,6 mM para NADPH e NADH, respectivamente. Ainda, Km aparente para nitrato foi estimado em 0,6 mM. As condições ótimas de ensaio encontradas foram em pH 10,0 e temperatura em 40ºC. A exposição da M. aeruginosa ao herbicida oxifluorfeno (10 &#181;g/L) promoveu a inibição de NiR, possibilitando a quantificação de &#8226;NO formado via NR, enzima que teve sua atividade 6 vezes maior durante a exposição a este agente. O estudo da enzima NR é de fundamental importância para a compreensão da regulação da expressão de enzimas assimiladoras de nitrogênio bem como dos mecanismos de nutrição e crescimento desta microalga. / Nitrate is the major source of nitrogen in the aquatic environment, which must be reduced before incorporation into biological compounds, such as amino acids, nitrogen bases and nitrogen compounds. The nitrogen assimilation process occurs in a two-step reaction catalyzed by 2 enzymes working sequentially, nitrate reductase (NR) and nitrite reductase (NiR). The NR catalyzes the reduction of nitrate to nitrite (is considered the limiting step in the nitrogen assimilation) being this later reduced to ammonium by NiR. NR is widely distributed and found in different organisms, including bacterium, fungus, cyanobacterium, plants and algae. In this work we study the NR of Microcystis aeruginosa, a toxic microalga, mainly found in water reservoirs. The microcystin toxin released by M. aeruginosa is associated with problems of health in humans and animals. We report that NR of M. aeruginosa belongs to a biespecific group of NRs for NADH and NADPH. It presents Michaelis-Menten\'s constant (Km) as 1.5 and 1.6 mM for NADPH and NADH, respectively. The apparent Km for nitrate was estimated as 0.6 mM. The optimum conditions of assay found were at pH 10.0 and temperature of 40ºC. The exposition of M. aeruginosa to the herbicide oxyfluorfen (10 &#181;g/L) promotes the inhibition of NiR, and it makes possible to quantify the &#8226;NO produced by NR, whose has it activity 6 hold higher during the agent exposition. In order to understand the regulation of nitrogen assimilation enzymes, as well as, the mechanisms of nutrition and growth of this algae, the study of the NR enzyme is of crucial importance.

O nitrato é uma das principais fontes de nitrogênio disponível para as plantas, sendo a nitrato redutase (NR) a enzima responsável pela sua redução a nitrito. O nitrito é considerado tóxico em altas concentrações e, por esse motivo, a atividade da NR possui uma regulação complexa, principalmente em nível transcricional e pós-traducional. Trabalhos anteriores do nosso grupo, utilizando plantas de abacaxizeiro cultivadas in vitro, demonstraram que, em condições de termoperíodo de 28ºC dia/15ºC noite, as raízes apresentaram um estímulo positivo de atividade da NR na ausência de luz quando comparado às plantas crescidas em temperatura constante de 28ºC, associado posteriormente à atividade da NR de membrana plasmática (NRPM). Baseado nesses resultados questionou-se qual seria a influência da aplicação do estímulo de frio associado ou não à presença de luz na atividade da NR em folhas e raízes de abacaxizeiro. Este trabalho teve como objetivos investigar os efeitos do frio na atividade da NR em folhas e raízes de abacaxizeiro em diferentes tempos de exposição, na presença ou ausência da luz e em diferentes fases do ciclo de 24 horas (claro/escuro). Buscou-se averiguar qual NR estaria envolvida nessas respostas: a NR citossólica (NRc) ou de membrana plasmática (NRPM), assim como verificar o envolvimento do NO na sinalização pela baixa temperatura. O ritmo diário de atividade da NR também foi avaliado, logo após a exposição ao frio, em diferentes fases do ciclo de claro/escuro. As plantas foram expostas a 1, 3, 6 ou 9 horas a 10ºC ou 25ºC (controle) na luz ou no escuro. A NR foi avaliada pelo método in vitro. O estímulo positivo na atividade da NR pelo frio ocorreu principalmente após 6 horas no claro, para as folhas, e após 6 horas no escuro, para as raízes. Novas plantas foram submetidas às mesmas condições para o fracionamento celular, mostrando que, tanto em folhas como em raízes, o incremento de atividade da NR observado a 10ºC foi associado à NR citossólica (NRc). Em ambos os casos, o estímulo ocorreu utilizando-se o NADPH como doador de elétrons, sugerindo o possível envolvimento de uma isoforma NAD(P)H biespecífica. A quantificação do NO foi realizada por leitura em espectrofluorímetro, apontando uma maior emissão induzida pelo frio para as folhas tanto na presença da luz (após 1 e 3 horas) como em sua ausência (1 e 9 horas) e em raízes apenas no escuro (9 horas), sugerindo o envolvimento do NO na sinalização da baixa temperatura. Para verificar a influência do frio em diferentes fases do dia, 4 horários foram selecionados (início da fase clara, meio da fase clara, início da fase escura, meio da fase escura) para início de cada experimento. A NR foi medida logo após a exposição ao frio (6 horas a 10ºC), pelo método in vitro e durante 24 horas em reaquecimento (25ºC), quantificada a cada 3 horas pelo método in vivo. As raízes apresentaram aumento da atividade da NR apenas quando o estímulo da baixa temperatura foi aplicado na fase escura, enquanto as folhas sofreram incremento da atividade da NR independente da condição luminosa. Em reaquecimento, a NR das folhas teve seu ritmo atrasado em todas as situações, com exceção quando o frio foi aplicado no início da fase escura, na qual houve perda quase completa de variação ao longo do dia. As raízes não mostraram grandes alterações no ritmo diário da NR. Este trabalho mostrou que a temperatura de 10ºC tem efeitos diferentes sobre folhas e raízes, sendo que as modificações na atividade da NR, em curto prazo, parecem ocorrer por alterações na NRc. O NO parece estar envolvido na sinalização do frio, mas não se determinou sua origem biossintética. As raízes tiveram um aumento da atividade da NR pela baixa temperatura, que foi dependente do escuro, enquanto as respostas das folhas dependeram da fase do ciclo na qual foram submetidas a 10ºC / Nitrate is the main nitrogen source available to plants, and nitrate reductase (NR) is the enzyme responsible for its reduction to nitrite. Because of its toxicity in high concentrations, nitrite production by NR has a complex regulation, especially at transcriptional and post-translational level. A previous work from our group, using pineapple plants cultivated in vitro, showed that, under thermoperiod of 28ºC day/15ºC night, NR activity increased in roots during absence of light compared to activity in plants grown under constant temperature of 28ºC. Based on these results it was questioned what would be the effect of cold stimulus application with or without light on NR activity in leaves and roots of pineapple plants. This study aimed to investigate the effects of low temperature on NR activity in leaves and roots of pineapple plants at different exposure times in the presence or absence of light and at different phases of a 24 hour cycle (light/darkness). We also investigated which NR was involved in these responses: cytosolic (cNR) or plasma membrane NR (PMNR), as well as verifying the role of nitric oxide (NO) signaling at low temperature. Furthermore, the NR daily rhythm activity was measured after cold exposure, in different phases of the light/dark cycle. Plants were exposed to 10ºC or 25ºC (control group) during 1, 3, 6 or 9 hours. NR was quantified by in vitro method. In the leaves, the increase of NR activity by low temperature (10ºC) occurred mainly after 6 hours in the presence of light, while in the roots the highest NR activity occurred after 6 hours at 10ºC in darkness. Based on these results, other groups of plants were subjected to the same conditions for cell partitioning, showing that in both leaves and roots the increase of NR activity by cold was associated with cytosolic NR (NRc). In both cases, the positive stimulation occurred with NADPH as the electron donor, suggesting the possible involvement of a NAD(P)H bispecific isoform. NO quantification, measured by spectrofluorimetry, indicated a greater emission induced by cold in the leaves both in the presence (after 1 and 3 hours) and absence (1 and 9 hours) of light and in roots only in darkness (9 hours), suggesting an involvement of NO in low temperature signaling. To evaluate the influence of cold at different day phases, we performed 4 experiments beginning at different times of the 24-hour cycle (beginning of light phase, middle of light phase, beginning of dark phase, middle of dark phase). NR activity was measured immediately after cold exposure (6 hours at 10°C) by in vitro method and after rewarming at 25°C during 24 hours, quantified by in vivo method every 3 hours. In roots, NR activity showed an increase only when the cold stimulus was applied at dark phase, while in leaves, NR was independent of the light condition. Upon rewarming, leaves presented a delay in NR daily behavior in all situations, except when low temperature was applied at the beginning of dark phase, showing almost no variation throughout the day. This study demonstrated that the temperature of 10ºC affected leaves and roots differently, and the changes in NR activity after short exposure time could be associated with NRc. NO seemed to be involved in cold signaling, but its biosynthetic origin has not been determined yet. Roots showed an increment of NR activity by low temperature dependent of the dark condition, while the responses of leaves depended on the phase of the 24-hour cycle in which they were subjected to 10ºC

A nitrato redutase (NR) atua juntamente com a nitrito redutase (NiR) catalisando a primeira etapa da redução do nitrato. A NR, no citossol, é ativada, principalmente, pela luz e reduz o nitrato a nitrito. Em seguida, este é reduzido a amônio. Trabalhos anteriores demonstraram que a isoforma citossólica da NR está presente nas folhas e raízes do abacaxizeiro; já as associadas à membrana plasmática (NRMP) ainda não se tem registro. Sabe-se, no entanto, que a NRMP apresenta modos diferentes de ativação, como já constatados para outras espécies. Dentre os fatores que afetam sua atividade pode-se citar a temperatura. Pesquisas realizadas no Laboratório de Fisiologia Vegetal do IBUSP, acerca da influência do termoperíodo sobre os metabolismos nitrogenado e fotossintético de plantas de abacaxizeiro, aventaram a hipótese de que haveria uma nitrato redutase específica de membrana plasmática presente nas células radiculares, a qual seria regulada por termoperíodo, diferindo, portanto, da isoforma citossólica presente nas folhas. Assim, o presente trabalho teve como objetivo principal demonstrar a existência de uma isoforma da NR associada à membrana plasmática, a qual seria responsável pelo incremento da atividade dessa enzima registrada nas raízes de Ananas comosus, quando plantas cultivadas in vitro são submetidas ao termoperíodo (28°C dia/ 15°C noite). Para tanto, determinou-se o tempo mínimo de exposição das plantas de abacaxizeiro ao termoperíodo, necessário à indução da nitrato redutase radicular. Além disso, estudou-se a influência da idade das plantas na resposta ao tratamento com baixa temperatura noturna. Plantas cultivadas in vitro com 90 dias de idade ou com idades variadas foram transferidas para câmaras de crescimento com temperatura constante (28°C dia/noite controle experimental) ou com termoperíodo (28°C dia/ 15°C noite), fotoperíodo de 16 horas e intensidade luminosa de 55 moles m-2 s -1. Elas permaneceram nessas condições por 1, 3, 5, 7, 15, 30, 40, 50 ou 60 dias. Após cada período, a atividade in vivo da NR foi analisada durante a fase de ausência de luz. Para que fosse possível identificar uma possível NRMP nas células radiculares de abacaxizeiro, um método de ensaio in vitro foi padronizado e a melhor técnica de isolamento de frações de membrana plasmática foi selecionada. Após as plantas com 60 dias de idade serem submetidas por 30 dias ao tratamento termoperiódico ou à temperatura constante, as frações de membrana plasmática das células radiculares foram isoladas e o ensaio in vitro da NR foi realizado, utilizando-se NADH, NADPH ou succinato como doadores de elétrons. Os resultados indicaram que o tempo mínimo de exposição das plantas de abacaxizeiro ao termoperíodo foi de 30 dias. O método de ensaio enzimático in vitro foi padronizado para as plantas de abacaxizeiro e a técnica de isolamento de frações de membrana plasmática que se mostrou mais adequada para essa bromélia foi a de fracionamento por sistema de duas fases com Dextran T-500 e PEG 3350. O grau de pureza das frações, avaliado pela detecção da atividade da enzima citoplasmática malato desidrogenase (MDH), foi em média de 95%, evidenciando a eficácia da pradronização do método. Os resultados obtidos para as frações de membranas plasmáticas, extraídas das raízes das plantas que estiveram sob o tratamento termoperiódico, mostraram que a baixa temperatura noturna influenciou positivamente a atividade da nitrato redutase. O aumento da atividade foi observado quando NADH, NADPH ou succinato foram utilizados como doadores de elétrons. Isso significa que, provavelmente, mais de uma isoforma da NRMP está presente nas raízes de abacaxizeiro. Além disso, há indícios de que a isoforma que está ligada externamente à membrana por uma âncora glicosídica (que utiliza succinato como doador de elétrons) está presente nas células radiculares do abacaxizeiro e respondeu positivamente ao estímulo da baixa temperatura noturna. Em contrapartida, nenhuma diferença pôde ser observada quando as atividades da NR foram medidas nas frações de citoplasma das plantas controle e daquelas que foram tratadas com termoperíodo. Não foi detectada atividade nas frações citossólicas quando succinato foi oferecido como poder redutor da NR. Concluiu-se, portanto, que o incremento na atividade da NR, verificado nas plantas que foram tratadas com termoperíodo, deveu-se à indução pela baixa temperatura noturna da NRMP. Esta pesquisa trouxe contribuições importantes acerca da existência de uma nitrato redutase associada à membrana plasmática em abacaxizeiro, nunca antes detectada em uma bromélia e muito pouco estudada nos demais vegetais. As padronizações realizadas serão essenciais para aplicação em outras pesquisas do Laboratório de Fisiologia Vegetal do IBUSP, abrindo oportunidades para se aprofundar ainda mais o tema sobre o controle da ativação da NR. / The nitrate reductase (NR) acts together with the nitrite reductase (NiR) to catalyze the first step of the nitrate reduction. The NR localized in the cytosol is activated mainly by light and reduces nitrate to nitrite, followed by its reduction to ammonium. Previous work demonstrated that the cytosolic isoform of NR is present in leaves and roots of Ananas comosus, although the isoform associated with the plasma membrane (PM-NR) has not yet been registered in this species. The PM-NR has different modes of activation in comparison to the cytosolic NR, as already demonstrated in other species. Among the factors that affect its activity can be mentioned the temperature. Experiments developed in the Laboratory of Plant Physiology of IBUSP hypothesized that exists a specific plasma membrane NR in plant roots regulated by thermoperiod, differing from the cytosolic isoform present in leaves. The present work aimed to demonstrate the existence of this isoform of NR present in the plasma membrane, which would be responsible for the increase of its activity in Ananas comosus roots when plants were cultivated in vitro under thermoperiod of 28°C day/ 15°C night. Initially, it was important to determine the minimum time of exposure to thermoperiod necessary for the induction of nitrate reductase in roots of pineapple plants. Furthermore, it was analyzed the influence of age in the response of plants to low night temperature treatment. For this purpose, plants with different ages cultivated in vitro were transferred to growth chambers either with constant temperature (28°C day/night experimental control) or with thermoperiod (28°C day/ 15°C night). The plants were cultivated in these conditions during 1, 3, 5, 7, 15, 30, 40, 50 or 60 days and then the in vivo NR activity was analyzed in the shoot and root tissues during the dark period. In order to identify a probable PM-NR in the pineapple root cells, it was also necessary to develop a NR in vitro assay protocol specific for Ananas comosus and the appropriate technique for plasma membrane isolation (Dextran T-500 and PEG 3350). The purity of the fractions, determined by the activity of cytoplasmic enzyme malate dehydrogenase (MDH), was on average 95%, indicating the effectiveness of the method. The next step was to evaluate the NR activity in citoplasmic and plasma membrane fractions of root tissues of Ananas comosus. Using 60 daysold plants exposed either to 30 days under the thermoperiodic treatment or to constant temperature, the plasma membrane fractions of roots were isolated and the in vitro NR assay was performed using NADH, NADPH or succinate as electron donators. The results indicated that the minimum thermoperiod exposure time necessary to induce NR activity was 30 days. Furthermore, it was demonstrated that low temperatures during the dark period positively influenced the activity of nitrate reductase in plasma membrane fractions and that the increase in its activity was observed when NADH, NADPH or succinate were used as electron donors. On the other hand, no difference in NR activity was observed in the cytoplasmic fraction of control plants and those which were treated with thermoperiod. Moreover, no NR activity was detected in cytosolic fractions when succinate was provided as electron donor. All together, this results showed that probably diferents isoforms are presents in pineapple roots. The extracellular isoform that is attached to the plasma membrane by a lipophilic anchor (using succinate as electron donor) can be present in root cells of pineapple and responded positively to the low night temperature stimulus. This study has made important contributions to the knowledge of the metabolism and physiology of Ananas comosus. This is the first time that the existence of a nitrate reductase associated with the plasma membrane, a very little studied enzyme, is documented in Bromeliaceae.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Methylmercury (MeHg) is an important environmental toxicant that may cause irreversible neurobehavioral and neuropsychological disorders in humans and experimental animals. The major mechanisms of MeHg-induced toxicity currently being explored are the disruption of intracellular calcium homeostasis, the induction of oxidative stress, inhibition of neuronal Na+/K+ -ATPase activity and change the status of antioxidant systems. In addition, recent data reported the involvement of MeHg toxicity with damage in thioredoxin system. On the other hand, flavonoids have been reported to possess divalent metal chelating properties, antioxidant activities and to readily permeate the blood brain barrier. They can also provide neuroprotection in a wide array of cellular and animal models of neurological diseases, including protection against MeHg toxicity. However, the exact mechanism of MeHg toxicity remain unclear and limited data on the interaction of MeHg with flavonoids are avaliable in literature. In view of this, our study evaluated the mechanisms of MeHg toxicity in vivo and in vitro models and evaluated the performance of different flavonoids: quercetin, quercitrin and rutin in diferent models of MeHg toxicity. Our study showed that MeHg (100 μM) caused lipid peroxidation and reactive oxygen species (ROS) generation in brain cortical slices. Quercitrin and quercetin protected against this toxicity and mitochondria from MeHg (5 μM)-induced ROS generation. In contrast, rutin did not afford a significant protective effect against MeHg (100 μM)-induced lipid peroxidation and ROS production in cortical brain slices. MeHg-generated ROS in cortical slices was dependent upon an increase in intracellular calcium levels. In vivo studies with mice treated during 30 days with MeHg (5mg/Kg) orally, presented a marked increase in toxicity parameters (loss in body weight gain, increased in micronucleis frequencies, nefrotoxicity), decrease in motor system performance (locomotor activity and motor coordination) and spatial memory deficiency as well as alteration in some biochemical parameters (decrease in glutathione peroxidase and Na+/K+ ATPase activity, increase in lipid peroxidation). The co-treatment with quercitrin (10mg/kg) intraperitoneally, decreased the behavior alterations manly by decreased lipid peroxidation levels, maintained the Na+/K+ ATPase and GPx activities. In addition, our study demonstrated, for the first time, that MeHg inhibited the activity of thioredoxin reductase. A single oral MeHg administration (1, 5 and 10 mg/Kg) caused a marked inhibition of kidney TrxR, while in liver a significant inhibition was observed after exposure to 5 and 10 mg/Kg of MeHg (TrxR was determined 24 hours after MeHg). In brain, MeHg did not inhibit TrxR. In vitro results demonstrated that MeHg inhibited brain (0.05 1 μM) , liver (0.05 1 μM) and kidney (0.025 1 μM) TrxR in a dose dependent manner Here, we have extended the characterization of mechanisms associated with the neuroprotective effects of flavonoids quercetin and quercitrin against MeHg-induced toxicity. In addition, we provided novel data establishing that (1) calcium plays a central role in MeHg toxicity, (2) in brain slices MeHg induces mitochondrial oxidative stress both via direct interaction with mitochondria as well as via mitochondria- indirect mechanisms. In addition (3) MeHg (5mg/kg) caused a number of behavioural alterations that are related with an inhibition of cerebelar and cerebral GPx and Na+/K+ ATPase activities and (4) increased in lipid peroxidation.The higly affinity of MeHg to selenol groups of endogenous molecules can lead to (5) inhibition of thioredoxin reductase that can contribute to MeHg toxicity. We conclude that MeHg lead to increase in mitochondria ROS generation that contributes to increase in lipid peroxidation. In addition, the inhibition of important antioxidant enzymes such as GPx ans TrxR can contribute to oxidative damage that can be related to development of behavioral damage. In this view the antioxidant activity of flavonoids quercetin and quercitrin seems to be direct associate with the capacity of flavonoids to confere protection against MeHg toxicity. / O metilmercúrio (MeHg) é um importante agente tóxico ambiental que pode causar desordens neurocomportamentais e neurofisiológicas irreversíveis em humanos e animais experimentais. Os principais mecanismos pelos quais o MeHg induz toxicidade são: a ruptura na homeostase do cálcio intracelular, a indução de estresse oxidativo, a inibição da atividade da Na+/K+ ATPase neuronal e mudanças nos níveis das enzimas antioxidantes. Adicionalmente, dados recentes relatam o envolvimento do sistema da tiorredoxina como um dos alvos de toxicidade do MeHg. Por outro lado, os flavonóides possuem propriedades quelantes para metal divalente, atividade antioxidante e são permeáveis a barreira cérebro-sangue. Além disso, eles podem oferecer neuroproteção a uma variedade de modelos animais e celulares de doenças neurológicas, incluindo proteção contra a toxicidade do MeHg. Considerando que o exato mecanismo pelo qual o MeHg exerce toxicidade permanece desconhecido e que poucos e controversos dados sobre a interação do MeHg com flavonóides são encontrados na literatura, este estudo avaliou os mecanismos de toxicidade do MeHg em modelos in vitro e in vivo bem como, o desempenho de diferentes flavonóides: quercetina, quercitrina e rutina em diferentes modelos de toxicidade induzidos pelo MeHg. Nosso estudo mostrou que o MeHg (100μM) causou aumento na peroxidação lipídica e na produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) em fatias de córtex de ratos. Os flavonóides quercitrina (25 μg/mL) e quercetina (5, 10 e 25 μg/mL) protegeram contra esta toxicidade, e contra o aumento de ERO produzidas pelo MeHg (5μM) nas mitocôndrias. Diferentemente, o flavonóide rutina não obteve efeito protetor contra a indução da peroxidação lipídica e produção de ERO induzidas pelo MeHg em fatias corticais de cérebro. O aumento na produção de ERO, geradas pelo MeHg, foi dependente do aumento dos níveis intracelulares de cálcio (artigo 1). Já, estudos in vivo com camundongos tratados oralmente com MeHg (5mg/kg), durante 30 dias, mostraram um marcado aumento nos parâmetros de toxicidade (diminuição no ganho de peso, aumento na freqüência de micronúcleos e nefrotoxicidade), diminuição no desempenho do sistema motor (atividade locomotora e coordenação motora), e deficiência na memória espacial, bem como alterações em vários parâmetros bioquímicos (diminuição na atividade da glutationa peroxidase (GPx) e Na+/K+ ATPase e aumento na peroxidação lipídica). O co-tratamento com quercitrina (10mg/kg) pela via intraperitoneal, diminuiu as alterações comportamentais principalmente por diminuir os níveis de peroxidação lipídica e manter a atividade da GPx e da Na+/K+ ATPase iguais aos níveis do controle (manuscrito 1). Além disso, nosso estudo demonstrou, pela primeira vez, que o MeHg inibe a atividade da tiorredoxina redutase (TrxR). Uma única administração oral de MeHg (1, 5, 10 mg/kg), causou uma marcada inibição na atividade da TrxR renal, enquanto no fígad observou-se uma inibição significativa após exposição a 5 e 10 mg/kg (a atividade da TrxR foi determinada 24 horas após a administração de MeHg). No cérebro, o MeHg não inibiu a atividade da TrxR in vivo (artigo 2). Já os resultados in vitro revelaram que o MeHg causou uma inibição concentração dependente na atividade da enzima TrxR isolada de cérebro (0,05 1 μM) fígado (0,05 - 1 μM) e rim (0,025 1 μM). Assim, nós ampliamos a caracterização dos mecanismos associados com os efeitos neuroprotetores dos flavonóides quercetina e quercitrina na toxicidade induzida pelo MeHg. Adicionalmente, outros dados sobre a toxicidade do MeHg, foram obtidos, tais como: (1) o cálcio desempenha um papel central na toxicidade do MeHg, (2) em fatias de cérebro de ratos o MeHg induz estresse oxidativo mitocondrial via interação direta com as mitocôndrias, bem como via mecanismos mitocondriais indiretos. Além disso, (3) o MeHg (5mg/kg) pode levar a inúmeras alterações comportamentais que podem estar relacionadas à inibição da atividade das enzimas GPx e Na+/K+ ATPase e (4) aumento na peroxidação lipídica. A alta afinidade do MeHg por grupos selenóis das moléculas endógenas pode levar (5) a inibição da TrxR o que pode contribuir para a toxicidade do MeHg. Podemos concluir que o MeHg leva a um aumento na produção de ERO pelas mitocôndrias, o que contribui para um aumento na peroxidação lipídica induzida pelo MeHg. Além disso, a inibição de importantes enzimas antioxidantes como a GPx e a TrxR podem contribuir para aumentar o dano oxidativo, que parece estar relacionado com o aparecimento dedanos comportamentais. Desta forma a atividade antioxidante dos flavonóides quercetina e quercitrina parece estar diretamente associada à capacidade destes compostos emproteger contra a toxicidade do MeHg.

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As reações luminosas da fotossíntese em plantas envolvem quatro complexos proteicos multi-unidades na membrana dos tilacóides incluindo o fotossistema II (PSII), o complexo citocromo b6f, o fotossistema I (PSI) e o complexo ATP sintase. Uma atividade apropriada desse processo exige um mecanismo de controle de qualidade mediado por chaperonas, DnaJs e proteases, como o complexo FtsH. Esse conjunto de proteínas garantem um dobramento correto de proteínas, as montagens devidas dos complexos e a degradação de algumas subunidades danificadas quando necessário. Neste trabalho nós mostramos o envolvimento de FIP, uma proteína com um domínio dedo-de-zinco localizada nos tilacóides de cloroplastos de A. thaliana, no mecanismo de resposta à estresses abióticos. Plantas mutantes fip foram, fenotipicamente, mais tolerantes à estresses abióticos de alta luminosidade, elevado potencial osmótico e excesso de sal. Também mostramos que a expressão de FIP é diminuída em resposta às diferentes condições de estresse, assim como o acúmulo de transcritos de genes relacionados à estresse foi menor nas plantas mutantes fip. Análises por immunoblot mostraram que os mutantes fip acumulam menos proteínas PsaA e PsaB do fotossistema I e plastocianina (PC) do que as plantas selvagens, no entanto não são afetados quanto ao acúmulo de proteínas do fotossistema II e do Complexo do Citocromo b6f sob condições controle. Esses mutantes também acumulam menos FtsH5 nos tilacóides, sem afetar a eficiência dos fotossistemas I e II. Foi testado também o potencial redutase do domínio dedo-de-zinco da proteína recombinante FIP (6xHis-FIP) em ensaios in vitro de redução de insulina. Vimos que FIP apresenta atividade redutase, significantemente, maior que o controle negativo nas condições testadas. Considerando todos os resultados obtidos até o momento, acreditamos que FIP possa estar agindo como uma redutase na membrana dos tilacóides, tendo como alvos não somente FtsH5, mas também outras proteínas com resíduos de cisteína nas suas estruturas, e que sua atividade tem influência no acúmulo de proteínas dependentes de redução para a maturação como PsaA, PsaB e PC. Uma investigação mais aprofundada da atividade de FIP nos cloroplastos ainda é necessária para o completo entendimento da sua função. / The light-driven photosynthetic reactions in plants take place within four multi- subunit protein complexes in the thylakoid membranes, including photosystem II (PSII), the cytochrome b6f complex, photosystem I (PSI) and the ATP synthase complex. Regulation of all these molecular machineries requires a fine-tuning control mechanism mediated by specific proteins, including chaperones, DnaJs, and proteases, such as the FtsH complex. These set of proteins guarantee the proper folding, assembly and degradation of the photosynthetic complexes\' subunits. In this work we showed the involvement of FIP, a zinc-finger protein localized in the thylakoid membranes in A. thaliana, in the abiotic stress response mechanism. Mutants fip knockdown plants were phenotypically more tolerant to abiotic stresses like high light, increased osmotic potential and salt excess. We also showed that FIP is down-regulated by different abiotic stresses, with lower levels of stress-related gene transcripts accumulation in mutant fip plants. Analysis of accumulation of photosynthetic proteins by immunoblot under control conditions showed that mutants fip displayed lower levels of PsaA, PsaB (PSI) and Plastocyanin (PC) proteins than wild-type plants, however are not affected for PSII and Cyt b6f proteins accumulation under the same growth conditions. In addition, the mutants accumulated slightly less FtsH5 proteins in thylakoid membranes, without affecting PSII and PSI efficiency. We tested the putative reductase activity probably mediated by FIP zinc-finger domain, using the recombinant form of the protein 6xHis-FIP in in vitro insulin reduction assays. FIP presented a reductase activity higher than the negative control under the same assay conditions. Taking all together, these results suggest that FIP may be acting as a reductase in the thylakoid membranes, having as targets not only FtsH5 but other targets with available cysteine residues, depending on the reduction step for proper accumulation such as PsaA, PsaB and PC. Further investigations regarding the role of FIP in chloroplasts are still necessary to completely understand its function.