GOMES, Antoniella Souza. Efeito protetor da via hemeoxigenase 1/Biliverdina/CO em modelos de lesões gástricas em camundongos : papel da guanilato ciclase solúvel (GCS) e da sintase (NOS). 2009. 200 f. Tese (Doutorado em Farmacologia) - Universidade Federal do Ceará. Faculdade de Medicina, Fortaleza, 2009. / Submitted by denise santos (denise.santos@ufc.br) on 2012-05-24T14:19:46Z No. of bitstreams: 1 2009_tese_asgomes.pdf: 2256560 bytes, checksum: 9d8cc277feea50867d84d91dacad0870 (MD5) / Approved for entry into archive by Eliene Nascimento(elienegvn@hotmail.com) on 2012-05-30T14:16:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_tese_asgomes.pdf: 2256560 bytes, checksum: 9d8cc277feea50867d84d91dacad0870 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-05-30T14:16:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_tese_asgomes.pdf: 2256560 bytes, checksum: 9d8cc277feea50867d84d91dacad0870 (MD5) Previous issue date: 2009 / To evaluate the protective effect of the heme-oxygenase 1 (HO-1)/biliverdin/CO pathway in models of gastropathy in mice, evaluating the role of the soluble guanylate cyclase (GCs) and of the constitutive NOS in this event. Methods: Protocol 1: Mice were pre-treated with hemin (HO-1 inducer; 1,3,10 mg/Kg, i.p.), biliverdin (HO-1 product; 1,3 or 10 mg/Kg., i.p.), DMDC (CO donor; 2.5, 7.5, 12.5 or 10 µmol/Kg, i.p.) or ZnPP IX (HO-1 antagonist; 0,3, 1 or 3 mg/kg. i.p.), one hour before, gastric damage was induced by ethanol 50% (hemin, biliverdin, DMDC) or 25% (ZnPP IX). In another group, the animals were pre-treated with ODQ (12.5 mg/kg, v.o) or L-NAME (3 mg/Kg, v.o), thirty minutes before of the treatments cited previously. After 1h, the mice were sacrificed and the stomachs removed for evaluation of the gastric lesions (Image J). Protocol 2: Mice were pre-treated with hemin (3 mg/Kg, i.p.), biliverdin (3 mg/Kg., i.p.), DMDC (12,5 µmol/Kg) or ZnPP IX (3,0 mg/kg), one hour before of the administration of INDO 30 mg/Kg (hemin, biliverdin, DMDC) or 10 mg/Kg (ZnPP IX). In another group, the animals were pre-treated with ODQ (12.5 mg/kg, v.o) or L-NAME (3 mg/Kg, v.o), thirty minutes before of the treatments cited previously. Three hours after, the mice were sacrificed and the stomachs removed for evaluation of the gastric lesions, utilizing a digital paquimetry. In all of the experimental groups, fragments of the gastric mucous were collected for determination of the concentration of MDA, GSH or bilirubin. Another samples of tissue was removed for microscopic analyzes and HO-1 expression by immunohistochemistry. The detection of the TNF-α, IL-1β, IL-10 and MPO activity were evaluated only in the INDO gastropathy. Results: Ethanol increased the expression of HO-1 and the levels of bilirrubin in the gastric tissue. Hemin, biliverdin and DMDC reduced gastric damage, MDA levels and GSH consume in ethanol 50%- induced gastropathy. The histological parameters, edema, hemorrhage and loses of epithelial cells, were diminished in the presence of hemin, biliverdin or DMDC. ZnPP IX amplified the ethanol-induced gastric lesion, increased MDA formation and decreased the GSH concentration in gastric mucosa. The histological parameters also were amplified after the handling with ZnPP IX. Bilirubin concentration was elevated during the protection induced by hemin and biliverdin, but not DMDC. INDO increased the HO-1 expression and the bilirrubin levels in the gastric mucosa. Hemin, biliverdin or DMDC reduced the gastric lesion, the MPO activity, and the MDA levels and increased the GSH concentration in the gastropathy INDO- induced. The histological parameters, edema, hemorrhage, loss of epithelial cells and the presence of inflammatory cells, were inhibited by hemin, biliverdin or DMDC. ZnPP IX amplified the effect of the INDO increasing the gastric lesion, the MPO activity, the MDA levels and the GSH consume. The histological parameters also were amplified after the handling with ZnPP IX. Bilirubin was shown elevated during the protection induced by hemin and biliverdin, but not DMDC. Hemin, biliverdin and DMDC diminished the TNF-α and IL-1β concentrations and increased the IL-10. ODQ and L-NAME completely abolished the DMDC protective gastric effect, but not biliverdin in the gastropathy ethanol or INDO- induced. Conclusion: HO-1/biliverdin/CO pathway plays a protective effect against ethanol or INDO-induced gastric damage. In the gastropathy by ethanol, the protection is dependent of the anti-oxidant action by bilirubin and CO. However, in the model of INDO gastropathy, we observe an anti-oxidant and anti-inflammatory action. The mechanism of gastro protective action of the CO, but not of the biliverdin, is dependent of the CO/ NOS/ GMPc pathway. / Avaliar o efeito protetor da via hemeoxigenase 1 (HO-1)/ biliverdina/ CO em modelos de gastropatia em camundongos e o papel da guanilato ciclase solúvel (GCs) e da NOS constitutiva neste evento. Métodos: Protocolo 1: Camundongos foram pré-tratados hemina (indutor da HO-1; 1,3 ou 10mg/Kg, i.p.), biliverdina (produto da HO-1; 1,3 ou 10mg/Kg, i.p.), DMDC (doador de CO; 2,5, 7,5, 12,5 ou 25 μmol/Kg, i.p.) ou ZnPP I(inibidor da HO-1; 0,3, 1,0 ou 3,0 mg/kg. i.p.) uma hora antes da administração por gavagem de etanol 50% (hemina, biliverdina, DMDC) ou 25% (ZnPP IX). Em outro grupo, os animais foram pré-tratados com ODQ (12,5 mg/kg, v.o) ou L-NAME (3 mg/Kg, v.o), trinta minutos antes dos tratamentos citados anteriormente. Depois de 1h, os camundongos foram sacrificados e os estômagos removidos para avaliação das lesões gástricas (Image J). Protocolo 2: Camundongos foram pré-tratados hemina (3,0 mg/kg), biliverdina (3,0 mg/kg), DMDC (12,5 μmol/Kg) ou ZnPPIX (3,0 mg/Kg) uma hora antes da administração de INDO 30 mg/Kg (hemina, biliverdina, DMDC) ou 10 mg/Kg (ZnPP IX). Em outro grupo os animais foram pré-tratados com ODQ (12,5 mg/kg, v.o) ou L-NAME (3 mg/Kg, v.o), trinta minutos antes dos tratamentos citados anteriormente. Três horas depois, os camundongos foram sacrificados e os estômagos removidos para avaliação das lesões gástrica, utilizando um paquímetro digital. Em todos os grupos experimentais, fragmentos da mucosa gástrica foram coletados para determinação da concentração de MDA, GSH e bilirrubina. Outra amostra de tecido foi retirada para analise microscópica e imunohistoquímica. A detecção das citocinas TNF-α, IL-1β e IL-10, bem como a atividade de MPO foram avaliados somente na gastropatia por INDO. Resultados: O etanol aumentou a expressão de enzima HO-1 e dos níveis de bilirrubina no tecido gástrico. Hemina, biliverdina ou DMDC reduziram a lesão gástrica, os níveis de MDA e o consumo de GSH induzido por etanol 50%. Os parâmetros histológicos, edema, hemorragia e perda de células epiteliais, foram diminuídos na presença de hemina, biliverdina ou DMDC. ZnPP IX amplificou o efeito do etanol 25%, aumentando a lesão gástrica, os níveis de MDA e o consumo de GSH. Os parâmetros histológicos também foram amplificados após o tratamento com ZnPP IX. A concentração de bilirrubina se mostrou elevada apenas na gastroproteção induzida por hemina e biliverdina, mas não pelo DMDC. INDO aumentou a expressão da HO-1 e os níveis de bilirrubina na mucosa gástrica. Hemina, biliverdina ou DMDC reduziram a lesão gástrica, a atividade de MPO, os níveis de MDA e aumentaram a concentração de GSH na gastropatia por INDO. Os parâmetros histológicos, edema, hemorragia, perda de células epiteliais e a presença de células inflamatórias, foram inibidas pela hemina, biliverdina ou DMDC. ZnPP IX amplificou o efeito da INDO aumentando a lesão gástrica, a atividade de MPO, os níveis de MDA e o consumo de GSH. Os parâmetros histológicos também foram amplificados após o tratamento com ZnPP IX. Bilirrubina se mostrou elevada apenas na gastroproteção induzida por hemina e biliverdina, mas não pelo DMDC. Hemina, biliverdina e DMDC diminuíram as concentrações de TNF-α e IL-1β e aumentaram a IL-10. ODQ e L-NAME reverteram o efeito protetor do DMDC, mas não da biliverdina, na gastropatia induzida por etanol ou INDO. Conclusão: A via HO-1/biliverdina/CO participa do processo de defesa da mucosa gástrica contra lesões induzidas por etanol ou INDO. Na gastropatia por etanol, a proteção é dependente da ação antioxidante da bilirrubina e CO. Entretanto, no modelo de gastropatia por INDO, observamos uma ação antioxidante e antiinflamatória. Evidenciamos ainda que o mecanismo de ação gastroprotetor do CO, mas não da biliverdina é dependente da via CO/GMPc/NOS.

Made available in DSpace on 2016-02-26T13:34:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 pedro_rodrigues_ioc_dout_2007.pdf: 495339 bytes, checksum: 0791930416bc740981dac64b0ead8959 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2016-01-13 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / A heme oxigenase-1 (HO-1), uma enzima induzida sob diversas condições de estresse celular, cataboliza o heme em monóxido de carbono (CO), biliverdina (convertida posteriormente a bilirrubina) e ferro livre. A deficiência dessa enzima resulta em inflamação crônica e morte prematura. Por outro lado, o aumento da HO-1 e de seus produtos resulta em efeitos antiinflamatórios e antioxidantes. As injúrias inflamatória e oxidativa desempenham um papel importante na fisiopatologia da sepse. Nesse contexto, a HO-1 vem sendo caracterizada como um gene protetor. Recentemente, estudos demonstraram que a indução da HO-1 ou a terapia com o CO e a biliverdina, isoladamente ou em associação, são capazes de diminuir a disfunção orgânica e a mortalidade em modelos animais de endotoxemia letal. Nossa proposta foi estudar o efeito da modulação da HO-1 e do tratamento com a biliverdina em um modelo mais clinicamente relevante de sepse, a ligadura e perfuração cecal (CLP). Nossos resultados apontam para um efeito benéfico da HO-1 no tratamento da sepse. Demonstramos que o tratamento com a estanho protoporfirina (SnPP), um supressor da HO-1, aumenta a mortalidade da CLP. Já nos animais tratados com a cobalto protoporfirina (CoPP), um indutor da HO-1, há um aumento da sobrevida. O tratamento com a biliverdina também teve um impacto significativo, tanto em um modelo de endotoxemia letal como no modelo de CLP, reduzindo a mortalidade em aproximadamente 60% e 40%, respectivamente. Esse efeito protetor observado na CLP foi associado a uma modulação da resposta inflamatória, constatada pela redução do acúmulo de leucócitos e dos níveis de mediadores inflamatórios (TNF-a, IL-6, KC e IL-10) na cavidade peritoneal. Ao mesmo tempo, os animais tratados com a biliverdina apresentaram um decréscimo no número de unidades formadoras de colônias no lavado peritoneal, sugerindo um melhor controle local da infecção. / Heme oxygenase-1 (HO-1), an enzyme induced under va rious situations of cellular stress, catabolyses heme into carbon monoxide (CO), biliver din (subsequently converted to bilirubin) and free iron. The deficiency of this en zyme results in chronic inflammation and premature death. On the other hand, an increase in HO-1 and its products results in anti- inflammatory and antioxidant effects. Inflammatory and oxidative injuries play an important role in sepsis pathophysiology. In this c ontext, HO-1 has been characterized as a protective gene. Recently, studies have shown that the induction of HO-1 or therapy with CO and biliverdin, isolated or in association, is c apable of reducing organic dysfunction and mortality in animal models of lethal endotoxemia. O ur goal was to study the effects of the modulation of HO-1 and the treatment with biliverdi n in a more clinically relevant model of sepsis, the cecal ligation and puncture (CLP) model . Our results suggest a beneficial effect of HO-1 in sepsis treatment. We demonstrated that t he treatment with tin protoporphyrin (SnPP), a suppressor of HO-1, increases CLP mortali ty. On the other hand, animals treated with cobalt protoporphyrin (CoPP), an inducer of HO -1, had an increased survival. Treatment with biliverdin also had a significant im pact over both lethal endotoxemia and CLP, reducing mortality in approximately 60% and 40 %, respectively. This protective effect of biliverdin on CLP was associated with a m odulation of the inflammatory response, observed by the reduction of leukocyte accumulation and levels of inflammatory mediators (TNF, IL-6, KC and IL-10) in the peritoneal cavity. At the same time, the animals treated with biliverdin had decreased numbers of colony-for ming units in the peritoneal lavage fluid, suggesting a better local control of infecti on

O Trypanosoma cruzi, agente etiológico da doença de Chagas, possui um ciclo de vida complexo, deve lidar com diversas condições do ambiente e depende dos hospedeiros para suprir suas necessidades nutricionais. Uma delas é a necessidade de captar a molécula de heme (Fe-protoporfirina IX) que será utilizada como fator de crescimento. Os mecanismos envolvendo o metabolismo de heme são cruciais para a sobrevivência do T. cruzi pois o parasito não possui várias enzimas de biossíntese dessa porfirina e o heme livre pode apresentar citotoxicidade para célula. Na tentativa de perseguir o destino final do heme no parasito, nós estudamos essa via inexplorada no T. cruzi. Nessa tese, nós demonstramos que epimastigotas cultivados com heme, produziram os compostos, α-meso hidroxiheme, verdoheme e biliverdina (identificados por HPLC acoplado á espectrofotômetria). Além disso, nós observamos através de análise dos extratos de epimastigotas no espectrômetro de massas (LQT Orbitrap), espécies iônicas de m/z 583,4 e m/z 619,3. A fragmentação subsequente desses íons originaram espécies filhas típicas das moléculas de biliverdina e verdoheme, respectivamente. Nós observamos também, espécies iônicas de m/z 1397,4 e m/z 1135,4. A fragmentação dessas espécies produziram íons, sendo um deles com a mesma massa molecular de heme (m/z 616,3). Essa espécie iônica por sua vez, gerou fragmentos iônicos idênticos a uma molécula de heme, confirmando que esses intermediários são produtos da modificação da porfirina. Baseado nesses resultados, nós propomos um modelo onde o catabolismo de heme em T. cruzi, envolveria a conjugação da bis(glutationil)spermina, um derivado da tripanotiona presente em tripanossomatídeos, à porfirina (m/z 1137,4), seguido da remoção de dois resíduos de ácidos glutâmicos (m/z 1135,4). Embora o significado bioquímico e fisiológico da adição desse resíduo tiol na molécula de heme ainda é pouco compreendido, alguns trabalhos demonstram a abilidade desses compostos em ligar na porfirina, sem contar também, que esse heme conjugado poderia resultar em uma forma efetiva de prevenção de danos à membrana e a célula ocasionados pelo acúmulo de heme livre. Em conjunto, esses resultados fornecem novas abordagens do metabolismo de heme em T. cruzi, revelando possíveis alvos de intervenção quimioterápica futuros. Nossa proposta está direcionada para uma via ativa de catabolismo de heme que inclui a adição de grupos tiol (derivado da tripanotiona) à heme e a clivagem do anel porfirínico originando a molécula de biliverdina. / Trypanosoma cruzi, the causal agent of Chagas disease, has a complex life cycle and they must cope with diverse environmental conditions and depends on hosts for its nutritional needs. One of the nutritional characteristic is that they need a heme compound (Fe-protoporphyrin IX) as a growth factor. The mechanisms involved in these processes are crucial for their survival mainly because of trypanosomatids lack of the complete heme biosynthetic pathway and the cytotoxic activity of free heme. Following the fate of this porphyrin in the parasite we studied this missing pathway in T. cruzi. Here, we show that epimastigotes cultivated with heme yielded the compounds, α-meso hydroxyheme, verdoheme and biliverdin (as determined by HPLC with diode array detector). Furthermore, we observed ion species of m/z 583.4 and m/z 619.3 from epimastigotes extracts detected by direct infusion on LQT Orbitrap platform. A tipical biliverdin and verdoheme doughter-ion species were generated by m/z 583.4 and m/z 619.3 fragmentations, respectively. We also observed an ion species at m/z 1397.4 and m/z 1135. The subsequent fragmentation of this species produced a daughter-ions whose one with the same molecular mass as heme (m/z 616.4). This species, in turn, generated daughter species identical to an authentic heme, confirming that these intermediates were modified heme products. Based on these findings, we propose that heme catabolism in T. cruzi involves a additions of Bis(glutathionyl)spermine, a low molecular mass thiols occurring in trypanosomatids, to heme (m/z 1397.4), followed by removal of the glutamic residues (m/z 1135). Although the biochemical and physiological significance of the addition of thiol residues to heme molecule is underexplored, some works, already demonstrated their ability to bind heme and also this modified heme may resulting in the effective prevention of membrane damage and cytotoxicity by the heme accumulation. Taken together, these results offer new insights into heme metabolism in T. cruzi, revealing potential future therapeutic targets. We propose an active heme catabolism pathway that includes a trypanotione derivate additions and cleavage of the heme porphyring ring to biliverdin.

O Trypanosoma cruzi, agente etiológico da doença de Chagas, possui um ciclo de vida complexo, deve lidar com diversas condições do ambiente e depende dos hospedeiros para suprir suas necessidades nutricionais. Uma delas é a necessidade de captar a molécula de heme (Fe-protoporfirina IX) que será utilizada como fator de crescimento. Os mecanismos envolvendo o metabolismo de heme são cruciais para a sobrevivência do T. cruzi pois o parasito não possui várias enzimas de biossíntese dessa porfirina e o heme livre pode apresentar citotoxicidade para célula. Na tentativa de perseguir o destino final do heme no parasito, nós estudamos essa via inexplorada no T. cruzi. Nessa tese, nós demonstramos que epimastigotas cultivados com heme, produziram os compostos, α-meso hidroxiheme, verdoheme e biliverdina (identificados por HPLC acoplado á espectrofotômetria). Além disso, nós observamos através de análise dos extratos de epimastigotas no espectrômetro de massas (LQT Orbitrap), espécies iônicas de m/z 583,4 e m/z 619,3. A fragmentação subsequente desses íons originaram espécies filhas típicas das moléculas de biliverdina e verdoheme, respectivamente. Nós observamos também, espécies iônicas de m/z 1397,4 e m/z 1135,4. A fragmentação dessas espécies produziram íons, sendo um deles com a mesma massa molecular de heme (m/z 616,3). Essa espécie iônica por sua vez, gerou fragmentos iônicos idênticos a uma molécula de heme, confirmando que esses intermediários são produtos da modificação da porfirina. Baseado nesses resultados, nós propomos um modelo onde o catabolismo de heme em T. cruzi, envolveria a conjugação da bis(glutationil)spermina, um derivado da tripanotiona presente em tripanossomatídeos, à porfirina (m/z 1137,4), seguido da remoção de dois resíduos de ácidos glutâmicos (m/z 1135,4). Embora o significado bioquímico e fisiológico da adição desse resíduo tiol na molécula de heme ainda é pouco compreendido, alguns trabalhos demonstram a abilidade desses compostos em ligar na porfirina, sem contar também, que esse heme conjugado poderia resultar em uma forma efetiva de prevenção de danos à membrana e a célula ocasionados pelo acúmulo de heme livre. Em conjunto, esses resultados fornecem novas abordagens do metabolismo de heme em T. cruzi, revelando possíveis alvos de intervenção quimioterápica futuros. Nossa proposta está direcionada para uma via ativa de catabolismo de heme que inclui a adição de grupos tiol (derivado da tripanotiona) à heme e a clivagem do anel porfirínico originando a molécula de biliverdina. / Trypanosoma cruzi, the causal agent of Chagas disease, has a complex life cycle and they must cope with diverse environmental conditions and depends on hosts for its nutritional needs. One of the nutritional characteristic is that they need a heme compound (Fe-protoporphyrin IX) as a growth factor. The mechanisms involved in these processes are crucial for their survival mainly because of trypanosomatids lack of the complete heme biosynthetic pathway and the cytotoxic activity of free heme. Following the fate of this porphyrin in the parasite we studied this missing pathway in T. cruzi. Here, we show that epimastigotes cultivated with heme yielded the compounds, α-meso hydroxyheme, verdoheme and biliverdin (as determined by HPLC with diode array detector). Furthermore, we observed ion species of m/z 583.4 and m/z 619.3 from epimastigotes extracts detected by direct infusion on LQT Orbitrap platform. A tipical biliverdin and verdoheme doughter-ion species were generated by m/z 583.4 and m/z 619.3 fragmentations, respectively. We also observed an ion species at m/z 1397.4 and m/z 1135. The subsequent fragmentation of this species produced a daughter-ions whose one with the same molecular mass as heme (m/z 616.4). This species, in turn, generated daughter species identical to an authentic heme, confirming that these intermediates were modified heme products. Based on these findings, we propose that heme catabolism in T. cruzi involves a additions of Bis(glutathionyl)spermine, a low molecular mass thiols occurring in trypanosomatids, to heme (m/z 1397.4), followed by removal of the glutamic residues (m/z 1135). Although the biochemical and physiological significance of the addition of thiol residues to heme molecule is underexplored, some works, already demonstrated their ability to bind heme and also this modified heme may resulting in the effective prevention of membrane damage and cytotoxicity by the heme accumulation. Taken together, these results offer new insights into heme metabolism in T. cruzi, revealing potential future therapeutic targets. We propose an active heme catabolism pathway that includes a trypanotione derivate additions and cleavage of the heme porphyring ring to biliverdin.

A malária é causada por parasitas Plasmodium falciparum, e embora vários aspectos ainda sejam desconhecidos, é sabido que a regulação do ciclo intraeritrocítico é crítica para a compreensão do ciclo celular e patogênese. A melatonina modula o ciclo de P. falciparum promovendo a sincronização, mas, o mecanismo de transdução de sinal é parcialmente caracterizado, envolvendo variações citosólicas de cálcio, AMPc e ativação da PKA. Modificações pós-traducionais participam na via de sinalização, e diversas proteínas quinase podem estar envolvidas na sinalização por melatonina. eIF2α fosforilado é capaz de ativar a tradução de mRNAs em resposta a situações desfavoráveis. O genoma de P. falciparum codifica três quinases cujo substrato é eIF2α: PfeIK1, PfeIK2 e PfPK4. Investigamos o papel da PfeIK1 na via de transdução de sinal de melatonina usando cepas nocaute para PfeIK1. Além disso, os efeitos de metabólitos da degradação do heme sobre a fosforilação de eIF2α. Sugerimos que o mecanismo de fosforilação e defosforilação de eIF2α possam ser relevantes para a resposta do parasita a hemina ou biliverdina. Nossos dados indicam a PfeIK1, juntamente com a PfK7 e PKA, como quinases-chaves no controle do desenvolvimento durante o ciclo intraeritrocítico. / Malaria is caused by Plasmodium falciparum parasites, and although some aspects are still unknown, its established that the intraerythrocytic cycle regulation is critic for understanding the cell cycle and pathogenesis of the parasite. Melatonin modulates the cycle of P. falciparum promoting synchronization; however, the signal transduction mechanism is partially characterized, and it contains cytosolic variations of calcium, AMPc and PKA activation. Post-translational modifications participate in this signal pathway, and several kinase proteins may be involved in melatonin signaling pathway. Phosphorylated eIF2α is able to activate mRNAs translation in stress conditions. The genome of P. falciparum encodes three kinases whose substrate is eIF2α: PfeIK1, PfeIK2 e PfPK4. We investigate the role of PfeIK1 in melatonin signaling pathway by using knockout strains for PfeIK1. Furthermore, we investigate the effects of heme degradation metabolities in eIF2α phosphorylation. We suggest that the phosphorylation and dephosphorylation mechanisms of eIF2α may be relevant for parasite response to heme and billiverdin. Our data indicates PfeIK1, PfK7 and PKA as key kinases for the development control during intraerythrocytic cycle.

Demonstramos que o P. falciparum dentro do eritrócito é capaz de usar a via de sinalização celular dependente do inositol trifosfato (IP3). Investigamos os estoques de Ca2+ intracelular sensíveis ao IP3 neste parasita e a sensibilidade ao IP3 em diferentes estágios no ciclo intraeritrocítico. Demonstramos que o hormônio melatonina é capaz de aumentar a concentração de IP3 neste parasita. Com o uso de uma coluna de afinidade ao IP3 tentamos encontrar proteínas candidatas ao receptor de IP3 em P. falciparum. Este trabalho também estuda a enzima heme oxigenade de P. falciparum (PfHO). Testamos a capacidade desta enzima em converter biliverdina (BV) em bilirubina (BR), a modulação desta atividade na presença de diversas metaloprotoporfirinas e o potencial destes compostos como antimaláricos. Reportamos que a biliverdina é capaz de modular o ciclo intraeritrocítico de P. falciparum e apresentamos a proteína enolase de P. falciparum como candidato ao sensor de BV neste parasita. / We demonstrate that P. falciparum within the erythrocyte is able to use the cellular signaling pathway dependent on inositol triphosphate (IP3). We investigated the intracellular Ca2+ stores sensitive to IP3 and explore parasite sensitivity to IP3 at different stages in the intraerythrocytic cycle. We demonstrate that melatonin hormone is capable of increasing the IP3 concentration on this parasite. Using an IP3 affinity column, we tried to find candidate proteins for IP3 receptor in P. falciparum. This work also studies the enzyme P. falciparum heme oxygenase (PfHO). We tested the ability of this enzyme to convert biliverdin (BV) in bilirubin (BR), the modulation of this activity in the presence of various metalloprotoporphyrins and the potential of these compounds as antimalarials. We reported that biliverdin is capable of modulating the intraerythrocytic cycle of P. falciparum and present P. falciparum enolase as candidate for BV sensor on this parasite.

A malária é causada por parasitas Plasmodium falciparum, e embora vários aspectos ainda sejam desconhecidos, é sabido que a regulação do ciclo intraeritrocítico é crítica para a compreensão do ciclo celular e patogênese. A melatonina modula o ciclo de P. falciparum promovendo a sincronização, mas, o mecanismo de transdução de sinal é parcialmente caracterizado, envolvendo variações citosólicas de cálcio, AMPc e ativação da PKA. Modificações pós-traducionais participam na via de sinalização, e diversas proteínas quinase podem estar envolvidas na sinalização por melatonina. eIF2α fosforilado é capaz de ativar a tradução de mRNAs em resposta a situações desfavoráveis. O genoma de P. falciparum codifica três quinases cujo substrato é eIF2α: PfeIK1, PfeIK2 e PfPK4. Investigamos o papel da PfeIK1 na via de transdução de sinal de melatonina usando cepas nocaute para PfeIK1. Além disso, os efeitos de metabólitos da degradação do heme sobre a fosforilação de eIF2α. Sugerimos que o mecanismo de fosforilação e defosforilação de eIF2α possam ser relevantes para a resposta do parasita a hemina ou biliverdina. Nossos dados indicam a PfeIK1, juntamente com a PfK7 e PKA, como quinases-chaves no controle do desenvolvimento durante o ciclo intraeritrocítico. / Malaria is caused by Plasmodium falciparum parasites, and although some aspects are still unknown, its established that the intraerythrocytic cycle regulation is critic for understanding the cell cycle and pathogenesis of the parasite. Melatonin modulates the cycle of P. falciparum promoting synchronization; however, the signal transduction mechanism is partially characterized, and it contains cytosolic variations of calcium, AMPc and PKA activation. Post-translational modifications participate in this signal pathway, and several kinase proteins may be involved in melatonin signaling pathway. Phosphorylated eIF2α is able to activate mRNAs translation in stress conditions. The genome of P. falciparum encodes three kinases whose substrate is eIF2α: PfeIK1, PfeIK2 e PfPK4. We investigate the role of PfeIK1 in melatonin signaling pathway by using knockout strains for PfeIK1. Furthermore, we investigate the effects of heme degradation metabolities in eIF2α phosphorylation. We suggest that the phosphorylation and dephosphorylation mechanisms of eIF2α may be relevant for parasite response to heme and billiverdin. Our data indicates PfeIK1, PfK7 and PKA as key kinases for the development control during intraerythrocytic cycle.

Demonstramos que o P. falciparum dentro do eritrócito é capaz de usar a via de sinalização celular dependente do inositol trifosfato (IP3). Investigamos os estoques de Ca2+ intracelular sensíveis ao IP3 neste parasita e a sensibilidade ao IP3 em diferentes estágios no ciclo intraeritrocítico. Demonstramos que o hormônio melatonina é capaz de aumentar a concentração de IP3 neste parasita. Com o uso de uma coluna de afinidade ao IP3 tentamos encontrar proteínas candidatas ao receptor de IP3 em P. falciparum. Este trabalho também estuda a enzima heme oxigenade de P. falciparum (PfHO). Testamos a capacidade desta enzima em converter biliverdina (BV) em bilirubina (BR), a modulação desta atividade na presença de diversas metaloprotoporfirinas e o potencial destes compostos como antimaláricos. Reportamos que a biliverdina é capaz de modular o ciclo intraeritrocítico de P. falciparum e apresentamos a proteína enolase de P. falciparum como candidato ao sensor de BV neste parasita. / We demonstrate that P. falciparum within the erythrocyte is able to use the cellular signaling pathway dependent on inositol triphosphate (IP3). We investigated the intracellular Ca2+ stores sensitive to IP3 and explore parasite sensitivity to IP3 at different stages in the intraerythrocytic cycle. We demonstrate that melatonin hormone is capable of increasing the IP3 concentration on this parasite. Using an IP3 affinity column, we tried to find candidate proteins for IP3 receptor in P. falciparum. This work also studies the enzyme P. falciparum heme oxygenase (PfHO). We tested the ability of this enzyme to convert biliverdin (BV) in bilirubin (BR), the modulation of this activity in the presence of various metalloprotoporphyrins and the potential of these compounds as antimalarials. We reported that biliverdin is capable of modulating the intraerythrocytic cycle of P. falciparum and present P. falciparum enolase as candidate for BV sensor on this parasite.