As doenças alérgicas alcançaram proporções mundialmente epidêmicas. A ativação de receptores para IgE, Fc RI, em mastócitos, é o mecanismo chave para a iniciação e propagação das respostas patofisiológicas dos processos alérgicos. Após a interação destas células com um alérgeno, há a ativação de uma cascata de eventos de sinalização, a qual resulta na secreção de mediadores alérgicos pré-formados, através de um processo regulado de exocitose, além da síntese e secreção de mediadores lipídicos e citocinas. Desta forma, a inibição da responsividade dos mastócitos, quando ativados por um alérgeno, representa uma via importante para o desenvolvimento de novos candidatos a fármacos com indicação antialérgica. Neste sentido, este trabalho buscou, num primeiro momento, contribuir com a compreensão dos papéis desempenhados por um glicerofosfolipídeo de membrana, fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2), em eventos de sinalização em mastócitos, mediados por IgE. Este trabalho permitiu destacar a importância de PtdIns(4,5)P2 como um regulador chave das respostas de Ca2+ e das alterações de morfologia de mastócitos estimulados por um alérgeno. Foi observado ainda que níveis reduzidos de PtdIns(4,5)P2 determinaram a inibição do processo de endocitose de receptores Fc RI ativados, um evento crucial para a redução da transdução de sinais. Estes resultados não somente trazem um ganho de conhecimento acerca dos detalhes que orquestram os eventos de sinalização em mastócitos estimulados por um alérgeno, como também apontam que a regulação dos níveis de PtdIns(4,5)P2 pode certamente ser apontada como alvo para o desenvolvimento de novas moléculas inibidoras da ativação mastocitária. A segunda etapa deste trabalho teve como objetivo avaliar o potencial inibitório de alguns compostos de origem natural e sintética sobre a degranulação de mastócitos, evento em que mediadores alérgicos, como a histamina, são secretados, em resposta ao estímulo celular. Inicialmente, avaliou-se o efeito inibitório de um conjunto de arilcumarinas sintéticas, estruturalmente relacionadas, sobre a degranulação. Um número significativo de moléculas foram ativas e, dentre elas, algumas substituições junto à estrutura do anel 3-fenilcumarínico, como as hidroxilações das posições 6, 2\'e 5\', puderam ser identificadas como importantes para o potencial bioativo. Finalmente, o trabalho apresentou uma molécula de origem natural, como um potente inibidor da degranulação de mastócitos e da secreção de citocinas. Trata-se da piridovericina, um metabólito secundário, isolado do fungo entomopatogênico Beauveria bassiana. Dessa forma, tanto as cumarinas, como a piridovericina podem ser apontadas como compostos de partida de grande potencial para o desenvolvimento de novos fármacos anti-alérgicos. / Allergic diseases have approached epidemic proportions worldwide. The activation of IgE receptors, Fc RI, from mast cells, is the key event for the initiation and propagation of pathophysiological responses involved in the allergic processes. The interaction between mast cells and allergens triggers a signaling cascade, which results in secretion of pre-formed allergic mediators, through regulated exocytosis, in addition to the synthesis and secretion of lipid mediators and cytokines. In this way, the inhibition of mast cell responsiveness, upon allergen stimulation, represents an important pathway for the development of new antiallergic drug candidates. Thus, the present work tried, firstly, to gain better insight of the roles played by phosphatidylinositol 4,5-biphosphate (PtdIns(4,5)P2) during IgE-mediated mast cell signaling. This work highlighted the importance of PtdIns(4,5)P2 as a key regulator of Ca2+ responses and mast cell morphological alteration, when activated by an allergen. It was observed that reduced levels of PtdIns(4,5)P2 determined the inhibition of activated Fc RI endocytosis, a crucial event for signal transduction termination. Those results not only improve the actual knowledge in mast cell signaling but also point out the regulation of PtsIns(4,5)P2 levels as a target to be pursued during the development of new inhibitors of mast cell activation. The second part of this work aimed to evaluate the capacity of both synthetic and natural compounds to inhibit mast cell degranulation, characterized by the release of granule-contained allergic mediators, such as histamine, upon cell stimulation. Initially, the inhibitory effect of a set of structurally related synthetic arylcoumarins was evaluated. A significant number of molecules were active, and a few substitutions within such molecules could be pointed as important for the biological activity, such as the hydroxylation of carbons 6, 2\' e 5\' of the 3-phenylcoumarin ring. Lastly, this work presents a natural compound as a potent inhibitor of mast cell degranulation and cytokine secretion. The refered compound is pyridovericin, a secondary metabolite isolated from the entomophatogenic fungus Beauveria bassiana. Therefore, both the coumarin derivatives and pyridovericin can be regarded as lead compounds for the development of new anti-allergic drugs.

O remodelamento ósseo é um processo metabólico, dentro do qual os osteoblastos e os osteoclastos, participam ativamente. Portanto, qualquer alteração neste equilíbrio, pode provocar uma modificação na densidade mineral do osso, situação observada em certas doenças osteolíticas como osteoporose, artrite reumatóide e periodontite. Nos últimos anos, há um crescente interesse em avaliar o papel da glicólise na proliferação, sobrevivência e diferenciação dos diferentes tipos celulares. Em particular, tem sido evidenciado o efeito regulador da frutose 1,6-bisfosfato (FBP), um intermediário da via glicolítica de alta energia. Considerando que ainda não existem dados na literatura que correlacionem a FBP com o funcionamento dos osteoclastos, este trabalho tem por finalidade avaliar seu papel na osteoclastogênese e reabsorção óssea in vitro. Para isso, pré-osteoclastos murinos derivados da medula óssea foram diferenciados em osteoclastos na presença de M-CSF, RANKL e duas concentrações da FBP (100 e 300 ?M). Os resultados obtidos amostram que a FBP inibe a diferenciação osteoclástica em uma relação dose-dependente, sem afetar a viabilidade celular. Observa-se também, que o tratamento com FBP diminui a expressão de genes marcadores como, Nfatc1, Trap e Catepsina K (p < 0.01) e das proteínas NFATc1 e catepsina K. Como também, promove uma redução na atividade reabsortiva dos osteoclastos depois de 96 h de cultura. O efeito inibidor da FBP não depende da atividade da piruvato quinase M2 (PKM2). Em conjunto, estes dados sugerem que a FBP é um metabolito regulador importante da osteoclastogênese, demonstrando ser um agente potencial para o tratamento de doenças osteolíticas. / Bone remodeling is a coordinated metabolic process, where the osteoblasts and osteoclasts participate actively. Therefore, any alteration in this balance may cause a change in the bone mineral density, a condition observed in certain bone loss-associated diseases such as osteoporosis, rheumatoid arthritis and periodontitis. Recently, there has been a growing interest in assessing the role of the glycolysis on the proliferation, survival, and differentiation of the different cell types. In particular, it has been demonstrated the protective effect of the Fructose 1,6-bisphosphate (FBP), a high-energy glycolytic intermediate. Considering that there is no evidence in the literature that associate FBP with the function of osteoclasts, this work aims to evaluate its role in osteoclastogenesis and bone resorption in vitro. To this end, murine bone marrow derived pre-osteoclasts were differentiated into osteoclasts in the presence of M-CSF, RANKL and two concentrations of FBP (100 and 300 ?M). The results showed that FBP inhibits the differentiation of osteoclasts in a dose dependent manner, without affecting the cell viability. It was also observed that the treatment with the FBP decreases the expression of marker genes such as Nfatc1, Trap and Cathepsin K (p < 0.01) and the NFATc1 and cathepsin K protein levels. As well, the treatment with FBP resulted in markedly fewer osteoclast activity after 96 h of culture. FBP osteoclast inhibitory effect does not involve Pyruvate Kinase M2 (PKM2) activity. Together, these data denote the important regulatory role of the FBP on osteoclastogenesis, proving to be a potential agent for the treatment of bone loss-associated diseases.

O remodelamento ósseo é um processo metabólico, dentro do qual os osteoblastos e os osteoclastos, participam ativamente. Portanto, qualquer alteração neste equilíbrio, pode provocar uma modificação na densidade mineral do osso, situação observada em certas doenças osteolíticas como osteoporose, artrite reumatóide e periodontite. Nos últimos anos, há um crescente interesse em avaliar o papel da glicólise na proliferação, sobrevivência e diferenciação dos diferentes tipos celulares. Em particular, tem sido evidenciado o efeito regulador da frutose 1,6-bisfosfato (FBP), um intermediário da via glicolítica de alta energia. Considerando que ainda não existem dados na literatura que correlacionem a FBP com o funcionamento dos osteoclastos, este trabalho tem por finalidade avaliar seu papel na osteoclastogênese e reabsorção óssea in vitro. Para isso, pré-osteoclastos murinos derivados da medula óssea foram diferenciados em osteoclastos na presença de M-CSF, RANKL e duas concentrações da FBP (100 e 300 ?M). Os resultados obtidos amostram que a FBP inibe a diferenciação osteoclástica em uma relação dose-dependente, sem afetar a viabilidade celular. Observa-se também, que o tratamento com FBP diminui a expressão de genes marcadores como, Nfatc1, Trap e Catepsina K (p < 0.01) e das proteínas NFATc1 e catepsina K. Como também, promove uma redução na atividade reabsortiva dos osteoclastos depois de 96 h de cultura. O efeito inibidor da FBP não depende da atividade da piruvato quinase M2 (PKM2). Em conjunto, estes dados sugerem que a FBP é um metabolito regulador importante da osteoclastogênese, demonstrando ser um agente potencial para o tratamento de doenças osteolíticas. / Bone remodeling is a coordinated metabolic process, where the osteoblasts and osteoclasts participate actively. Therefore, any alteration in this balance may cause a change in the bone mineral density, a condition observed in certain bone loss-associated diseases such as osteoporosis, rheumatoid arthritis and periodontitis. Recently, there has been a growing interest in assessing the role of the glycolysis on the proliferation, survival, and differentiation of the different cell types. In particular, it has been demonstrated the protective effect of the Fructose 1,6-bisphosphate (FBP), a high-energy glycolytic intermediate. Considering that there is no evidence in the literature that associate FBP with the function of osteoclasts, this work aims to evaluate its role in osteoclastogenesis and bone resorption in vitro. To this end, murine bone marrow derived pre-osteoclasts were differentiated into osteoclasts in the presence of M-CSF, RANKL and two concentrations of FBP (100 and 300 ?M). The results showed that FBP inhibits the differentiation of osteoclasts in a dose dependent manner, without affecting the cell viability. It was also observed that the treatment with the FBP decreases the expression of marker genes such as Nfatc1, Trap and Cathepsin K (p < 0.01) and the NFATc1 and cathepsin K protein levels. As well, the treatment with FBP resulted in markedly fewer osteoclast activity after 96 h of culture. FBP osteoclast inhibitory effect does not involve Pyruvate Kinase M2 (PKM2) activity. Together, these data denote the important regulatory role of the FBP on osteoclastogenesis, proving to be a potential agent for the treatment of bone loss-associated diseases.

As doenças alérgicas alcançaram proporções mundialmente epidêmicas. A ativação de receptores para IgE, Fc RI, em mastócitos, é o mecanismo chave para a iniciação e propagação das respostas patofisiológicas dos processos alérgicos. Após a interação destas células com um alérgeno, há a ativação de uma cascata de eventos de sinalização, a qual resulta na secreção de mediadores alérgicos pré-formados, através de um processo regulado de exocitose, além da síntese e secreção de mediadores lipídicos e citocinas. Desta forma, a inibição da responsividade dos mastócitos, quando ativados por um alérgeno, representa uma via importante para o desenvolvimento de novos candidatos a fármacos com indicação antialérgica. Neste sentido, este trabalho buscou, num primeiro momento, contribuir com a compreensão dos papéis desempenhados por um glicerofosfolipídeo de membrana, fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2), em eventos de sinalização em mastócitos, mediados por IgE. Este trabalho permitiu destacar a importância de PtdIns(4,5)P2 como um regulador chave das respostas de Ca2+ e das alterações de morfologia de mastócitos estimulados por um alérgeno. Foi observado ainda que níveis reduzidos de PtdIns(4,5)P2 determinaram a inibição do processo de endocitose de receptores Fc RI ativados, um evento crucial para a redução da transdução de sinais. Estes resultados não somente trazem um ganho de conhecimento acerca dos detalhes que orquestram os eventos de sinalização em mastócitos estimulados por um alérgeno, como também apontam que a regulação dos níveis de PtdIns(4,5)P2 pode certamente ser apontada como alvo para o desenvolvimento de novas moléculas inibidoras da ativação mastocitária. A segunda etapa deste trabalho teve como objetivo avaliar o potencial inibitório de alguns compostos de origem natural e sintética sobre a degranulação de mastócitos, evento em que mediadores alérgicos, como a histamina, são secretados, em resposta ao estímulo celular. Inicialmente, avaliou-se o efeito inibitório de um conjunto de arilcumarinas sintéticas, estruturalmente relacionadas, sobre a degranulação. Um número significativo de moléculas foram ativas e, dentre elas, algumas substituições junto à estrutura do anel 3-fenilcumarínico, como as hidroxilações das posições 6, 2\'e 5\', puderam ser identificadas como importantes para o potencial bioativo. Finalmente, o trabalho apresentou uma molécula de origem natural, como um potente inibidor da degranulação de mastócitos e da secreção de citocinas. Trata-se da piridovericina, um metabólito secundário, isolado do fungo entomopatogênico Beauveria bassiana. Dessa forma, tanto as cumarinas, como a piridovericina podem ser apontadas como compostos de partida de grande potencial para o desenvolvimento de novos fármacos anti-alérgicos. / Allergic diseases have approached epidemic proportions worldwide. The activation of IgE receptors, Fc RI, from mast cells, is the key event for the initiation and propagation of pathophysiological responses involved in the allergic processes. The interaction between mast cells and allergens triggers a signaling cascade, which results in secretion of pre-formed allergic mediators, through regulated exocytosis, in addition to the synthesis and secretion of lipid mediators and cytokines. In this way, the inhibition of mast cell responsiveness, upon allergen stimulation, represents an important pathway for the development of new antiallergic drug candidates. Thus, the present work tried, firstly, to gain better insight of the roles played by phosphatidylinositol 4,5-biphosphate (PtdIns(4,5)P2) during IgE-mediated mast cell signaling. This work highlighted the importance of PtdIns(4,5)P2 as a key regulator of Ca2+ responses and mast cell morphological alteration, when activated by an allergen. It was observed that reduced levels of PtdIns(4,5)P2 determined the inhibition of activated Fc RI endocytosis, a crucial event for signal transduction termination. Those results not only improve the actual knowledge in mast cell signaling but also point out the regulation of PtsIns(4,5)P2 levels as a target to be pursued during the development of new inhibitors of mast cell activation. The second part of this work aimed to evaluate the capacity of both synthetic and natural compounds to inhibit mast cell degranulation, characterized by the release of granule-contained allergic mediators, such as histamine, upon cell stimulation. Initially, the inhibitory effect of a set of structurally related synthetic arylcoumarins was evaluated. A significant number of molecules were active, and a few substitutions within such molecules could be pointed as important for the biological activity, such as the hydroxylation of carbons 6, 2\' e 5\' of the 3-phenylcoumarin ring. Lastly, this work presents a natural compound as a potent inhibitor of mast cell degranulation and cytokine secretion. The refered compound is pyridovericin, a secondary metabolite isolated from the entomophatogenic fungus Beauveria bassiana. Therefore, both the coumarin derivatives and pyridovericin can be regarded as lead compounds for the development of new anti-allergic drugs.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The assessment of biomarkers of reactions involving reactive oxygen species have the potential not only to determine the extent of oxidative damage, but also to predict the effectiveness of therapeutic strategies aimed at reducing or preventing the damage promoted by oxidative stress. Recently, it has been described and characterized a new class of compounds formed in consequence of oxidative stress, designated as advanced oxidation protein products (AOPP). The accumulation of AOPP was first described in patients with chronic renal failure undergoing hemodialysis and was subsequently found in diabetes, atherosclerosis, obesity and acute renal failure. Previous studies have identified AOPP as a new marker of oxidative damage to proteins and a new class of inflammatory mediators, providing arange of effects at both the cellular and systemic levels. Although the mechanism of action by which AOPP act is not fully understood, it is known that these products activate respiratory burst in phagocytes, including neutrophils and monocytes, through the activation of enzymes present in these cells. Furthermore, it has been demonstrated that AOPP may promot these effects (pro-oxidants and pro-inflammatory) at several cell types such as endothelial and kidney cells via activation of a signaling cascade, and in some aspects of this cascade AOPP effects is very similar to effects caused by advanced glycation end products (AGEs). In this context, the evaluation of the antioxidant activity of compounds in vitro models involving the formation of AOPP may present special interest. Among these compounds, N-acetylcysteine (NAC) and Fructose-1 ,6-bisphosphate (FBP) may be promising substances for this purpose. The NAC is a sulfhydryl donor group very similar to the amino acid cysteine and FBP is a highly energetic intermediate metabolite of glycolysis. Thus, the aim of this study was to determine the effects of FBP and NAC, as well as the synergistic effect of both treatments on the formation of AOPP in vitro. For this purpose, purified human albumin was incubated with various concentrations of hypochlorous acid (HOCl) (1, 2 and 4 mM) to produce AOPP in vitro, which was named albumin-advanced oxidation protein products (albumin-AOPP). In this context, both FBP as NAC were able to inhibit the formation of AOPP concentration-dependent manner, with FBP 20mg/mL and NAC 1mg/mL were responsible for the inhibition of 64% and 85% respectively. Furthermore, the synergistic effect promoted by the association of both compounds was more effective ininhibiting the formation of AOPP. Therefore, FBP and NAC may be promising candidates to mitigate or neutralize the pro-inflammatory and pro-oxidant triggered by AOPP. / A avaliação de biomarcadores das reações que envolvem as espécies reativas de oxigênio têm potencial não apenas de determinar a extensão do dano oxidativo, mas também de predizer a eficiência das estratégias terapêuticas destinadas a reduzir ou prevenir os danos promovidos pelo estresse oxidativo. Recentemente, foi descrita e caracterizada uma nova classe de compostos formados em consequência do estresse oxidativo, designada como produtos proteicos de oxidação avançada (AOPP). O acúmulo de AOPP foi primeiramente descrito em pacientes com insuficiência renal crônica submetidos à hemodiálise e, posteriormente, verificou-se que este marcador está envolvido em várias condições patológicas, incluindo diabetes, aterosclerose, obesidade e insuficiência renal aguda. Estudos prévios têm identificado AOPP como um novo marcador de dano oxidativo a proteínas e uma nova classe de mediadores inflamatórios, promovendo uma série de efeitos tanto a nível celular quanto a nível sistêmico. Embora o mecanismo de ação pelo qual os AOPP agem não está totalmente esclarecido, sabe-se que estes produtos ativam o burst respiratório em fagócitos, incluindo neutrófilos e monócitos, através da ativação de complexos enzimáticos presentes nestas células. Além disso, tem sido demonstrado que os AOPP também podem promover efeitos deletéreis (pró-oxidantes e pró-inflamatórios) a vários tipos celulares, como células renais e endoteliais, através da ativação de uma cascata de sinalização, sendo em alguns aspectos desta cascata muito semelhante aos efeitos promovidos pelos produtos finais de glicação avançada (AGEs). Neste contexto, a avaliação da atividade antioxidante e antiinflamaória de compostos em modelos in vitro envolvendo a formação de AOPP pode apresentar especial interesse. Dentre esses compostos, a N-acetilcisteína (NAC) e a Frutose- 1,6-bisfosfato (FBP) podem ser substâncias promissoras para esta finalidade. A NAC é um doador de grupo sulfidrila muito semelhante ao aminoácido cisteína e a FBP é um açúcar bifosforilado e um metabólito intermediário altamente energético da glicólise. Assim, o principal objetivo deste estudo foi determinar o efeito da FBP e da NAC, bem como o efeito sinérgico de ambas, sobre a formação de AOPP in vitro. Para isso, a albumina purificada humana foi incubada com várias concentrações de ácido hipocloroso (HOCl) (1, 2 e 4 mM) para produzir AOPP in vitro, a qual foi denominada de albumina-produtos proteicos de oxidação avançada (albumina-AOPP). Neste contexto, tanto FBP quanto NAC foram capazes de inibir a formação de AOPP de maneira concentração-dependente, sendo que FBP 20 mg/mL e NAC 1mg/mL foram responsáveis pela inibição de 64% e 85% respectivamente. Além disso, o efeito sinérgico promovido pela associação de ambos os compostos foi maisefetivo em inibir a formação de AOPP quando comparado com o efetio promovido pelos compostos isoladamente. Portanto, FBP e NAC podem ser candidatos promissores para amenizar ou neutralizar os efeitos pró-inflamatórios e pró-oxidantes desencadeados pelos AOPP.

As septinas fazem parte de uma família de proteínas de ligação ao nucleotídeo guanina. As septinas têm mostrado ter um papel importante na citocinese e outros processos celulares, incluindo a determinação da polaridade celular e reorganização do citoesqueleto. Todos os membros da família de septinas são compostos por três domínios: um N-terminal variável, um domínio central GTPase e uma região C-terminal que inclui sequências de coiled-coil. Septinas possuem uma característica de polimerizarem para formar complexos hetero-oligoméricos altamente organizados, in vivo e in vitro. Estruturas homo-oligoméricas também foram observadas, embora sua função ainda não esteja bem estabelecida. A Septina 2 humana (SEPT2) se acumula no sulco de clivagem de células em divisão, desde a anáfase até a telófase, além de interagir com a actina, e também está envolvida em doenças neurodegenerativas, como mal de Azheimer. Nesse estudo, a ORF que codifica SEPT2, bem como os fragmentos que codificam seus domínios, foram clonados, expressos em E.coli e purificados por cromatografia de afinidade e cromatografia de exclusão molecular. Os produtos foram analisados por espectroscopia de dicroísmo circular, espalhamento de luz a ângulo fixo e espectroscopia de fluorescência extrínseca, usando Tioflavina-T, que é um marcador clássico para fibras amilóides. Em todos os casos, os produtos formaram homodímeros in vitro, e também agregaram em temperaturas fisiológicas. O desenovelamento térmico das proteínas recombinantes revelou a presença de uma população intermediária de desenovelamento, rica em folhas-&beta;, e que ligam Tioflavina-T, sugerindo uma estrutura amiloidogênica para essa proteína, confirmada pelos programas de predição TANGO e WALTZ. Imagens dessas fibras foram obtidas usando Microscopia eletrônica de Transmissão, evidenciando uma agregação organizada das proteínas. Além disso, usando monocamadas de Langmuir, foi possível confirmar a ligação específica de SEPT2 ao fosfolipídeo fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2). Essa ligação específica mantém a estrutura secundária de SEPT2, observada pela técnica PM-IRRAS, algo que não ocorre caso o lipídio seja inespecífico, sugerindo uma associação de SEPT2 com a membrana plasmática e podendo ter um papel na regulação das septinas. Por meio da técnica de duplo híbrido em levedura, identificamos proteínas que interagem com a SEPT2, como a MPBI e a DCTN2, auxiliando na elucidação de processos em que a SEPT2 possa participar. O conjunto dos resultados sobre a estabilidade, os processos de agregação de SEPT2 e a identificação de novos parceiros protéicos de interação, obtidos nesse trabalho, contribuíram para o melhor entendimento da função da SEPT2 e de seu envolvimento em desordens neurodegerenativas. / Septins are members of a conserved group of GTP-binding and filament-forming proteins. They are involved in a variety of cellular processes, such as microtubule regulation, vesicle trafficking, the formation of scaffolding platforms and actin dynamics. Human Septin 2 (SEPT2) has an N-terminal polybasic region responsible for lipid binding, a GTPase domain, and a C-terminal domain. SEPT2 is essential for cytokinesis and it is found in many tissues, mainly in the brain. Together with SEPT1 and SEPT4, it is accumulated in deposits known as neurofibrillary tangles in Alzheimers disease, which is evidence that SEPT2 may be involved in this process. In this study, the human SEPT2, and its domains, were cloned, expressed in E.coli and purified by affinity and size-exclusion chromatographies. The proteins form homodimers in vitro, suggesting that the GTPase domain is enough to promote the oligomerization. Thermal unfolding revealed the formation of aggregates under physiological conditions, which have the ability to bind a specific amyloid dye, Thioflavin-T, suggesting them to be an amyloidal fiber. Besides, in silico prediction programs, TANGO and WALTZ, corroborate that SEPT2 contain regions with high probability of aggregation and amyloidogenic formation, respectively. Moreover, we observed 20-50 nm thick filamentous structures by electron microscopy of negatively stained. Using Langmuir monolayers at the cell membrane lipid packing, SEPT2 and SEPT2NG bound to the phospholipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2). Results from in situ PM-IRRAS experiments indicated that the secondary structure of SEPT2 is preserved upon interacting with PtdIns(4,5)P2, but not when interacting with DPPC - which is not specific for SEPT2 - at the air/water interface suggesting an association with the plasma membrane and a role in septin regulation. Furthermore, we also identified protein partners of SEPT2, from both human leukocyte and brain fetal cDNA libraries, using the yeast two-hybrid system. SEPT2 was shown to interact with: septins 6 and 4; a serine-protease and a MAP inhibitory protein; an ubiquitin-conjugating enzyme; and proteins related to cellular division. Thus, taken together this study contributed for the knowledgment of the stability and the aggregation kinetic of the SEPT2, leading to a better understanding of this protein and their role in neurodegenerative disorders.

As septinas fazem parte de uma família de proteínas de ligação ao nucleotídeo guanina. As septinas têm mostrado ter um papel importante na citocinese e outros processos celulares, incluindo a determinação da polaridade celular e reorganização do citoesqueleto. Todos os membros da família de septinas são compostos por três domínios: um N-terminal variável, um domínio central GTPase e uma região C-terminal que inclui sequências de coiled-coil. Septinas possuem uma característica de polimerizarem para formar complexos hetero-oligoméricos altamente organizados, in vivo e in vitro. Estruturas homo-oligoméricas também foram observadas, embora sua função ainda não esteja bem estabelecida. A Septina 2 humana (SEPT2) se acumula no sulco de clivagem de células em divisão, desde a anáfase até a telófase, além de interagir com a actina, e também está envolvida em doenças neurodegenerativas, como mal de Azheimer. Nesse estudo, a ORF que codifica SEPT2, bem como os fragmentos que codificam seus domínios, foram clonados, expressos em E.coli e purificados por cromatografia de afinidade e cromatografia de exclusão molecular. Os produtos foram analisados por espectroscopia de dicroísmo circular, espalhamento de luz a ângulo fixo e espectroscopia de fluorescência extrínseca, usando Tioflavina-T, que é um marcador clássico para fibras amilóides. Em todos os casos, os produtos formaram homodímeros in vitro, e também agregaram em temperaturas fisiológicas. O desenovelamento térmico das proteínas recombinantes revelou a presença de uma população intermediária de desenovelamento, rica em folhas-&beta;, e que ligam Tioflavina-T, sugerindo uma estrutura amiloidogênica para essa proteína, confirmada pelos programas de predição TANGO e WALTZ. Imagens dessas fibras foram obtidas usando Microscopia eletrônica de Transmissão, evidenciando uma agregação organizada das proteínas. Além disso, usando monocamadas de Langmuir, foi possível confirmar a ligação específica de SEPT2 ao fosfolipídeo fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2). Essa ligação específica mantém a estrutura secundária de SEPT2, observada pela técnica PM-IRRAS, algo que não ocorre caso o lipídio seja inespecífico, sugerindo uma associação de SEPT2 com a membrana plasmática e podendo ter um papel na regulação das septinas. Por meio da técnica de duplo híbrido em levedura, identificamos proteínas que interagem com a SEPT2, como a MPBI e a DCTN2, auxiliando na elucidação de processos em que a SEPT2 possa participar. O conjunto dos resultados sobre a estabilidade, os processos de agregação de SEPT2 e a identificação de novos parceiros protéicos de interação, obtidos nesse trabalho, contribuíram para o melhor entendimento da função da SEPT2 e de seu envolvimento em desordens neurodegerenativas. / Septins are members of a conserved group of GTP-binding and filament-forming proteins. They are involved in a variety of cellular processes, such as microtubule regulation, vesicle trafficking, the formation of scaffolding platforms and actin dynamics. Human Septin 2 (SEPT2) has an N-terminal polybasic region responsible for lipid binding, a GTPase domain, and a C-terminal domain. SEPT2 is essential for cytokinesis and it is found in many tissues, mainly in the brain. Together with SEPT1 and SEPT4, it is accumulated in deposits known as neurofibrillary tangles in Alzheimers disease, which is evidence that SEPT2 may be involved in this process. In this study, the human SEPT2, and its domains, were cloned, expressed in E.coli and purified by affinity and size-exclusion chromatographies. The proteins form homodimers in vitro, suggesting that the GTPase domain is enough to promote the oligomerization. Thermal unfolding revealed the formation of aggregates under physiological conditions, which have the ability to bind a specific amyloid dye, Thioflavin-T, suggesting them to be an amyloidal fiber. Besides, in silico prediction programs, TANGO and WALTZ, corroborate that SEPT2 contain regions with high probability of aggregation and amyloidogenic formation, respectively. Moreover, we observed 20-50 nm thick filamentous structures by electron microscopy of negatively stained. Using Langmuir monolayers at the cell membrane lipid packing, SEPT2 and SEPT2NG bound to the phospholipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2). Results from in situ PM-IRRAS experiments indicated that the secondary structure of SEPT2 is preserved upon interacting with PtdIns(4,5)P2, but not when interacting with DPPC - which is not specific for SEPT2 - at the air/water interface suggesting an association with the plasma membrane and a role in septin regulation. Furthermore, we also identified protein partners of SEPT2, from both human leukocyte and brain fetal cDNA libraries, using the yeast two-hybrid system. SEPT2 was shown to interact with: septins 6 and 4; a serine-protease and a MAP inhibitory protein; an ubiquitin-conjugating enzyme; and proteins related to cellular division. Thus, taken together this study contributed for the knowledgment of the stability and the aggregation kinetic of the SEPT2, leading to a better understanding of this protein and their role in neurodegenerative disorders.