A hiperglicemia crônica favorece a ocorrência da nefropatia induzida por contraste iodado (NIC). Diabetes Mellitus (DM) e NIC compartilham mecanismos de lesão oxidativa e indução de enzimas de proteção e adaptação celular como a coenzima Q-10 (COQ-10). O objetivo deste estudo foi avaliar o papel da COQ-10 na função e hemodinâmica renal, perfil oxidativo e histologia renal em ratos diabéticos submetidos ao modelo de NIC. Métodos: Ratos Wistar, machos, 250 a 290 g, foram randomizados nos grupos: Citrato: animais que receberam tampão citrato 0,01M, (veículo da estreptozotocina), 0,4 ml intravenoso (i.v), 1 vez; Tween 80: animais que receberam Tween 80, 1%, (veículo da COQ-10), 0,5 ml, intraperitoneal (i.p.), 1 vez; DM: animais que receberam estreptozotocina (65 mg/kg), i.v., 1 vez, no 1º dia do protocolo; DM+CI: animais DM que no 26º dia de protocolo receberam contraste iodado (CI, 6 ml/kg), i.p., 1 vez; DM+CI+COQ-10: animais DM com pré-condicionamento com COQ-10 (10 mg/kg), 1 vez por 6 dias a partir do 22º dia de protocolo, e o tratamento com CI. O protocolo de todos os grupos teve duração de 4 semanas. Foram avaliados parâmetros fisiológicos (ingestão de ração e água, peso, glicemia, razão peso do rim e peso do animal), a função renal (clearance de inulina), a hemodinâmica renal (fluxo sanguíneo renal e resistência vascular renal), o perfil oxidativo (peróxidos, óxido nítrico e substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico na urina, tióis no tecido renal) e análise histológica renal. Resultados: Animais DM apresentaram hiperglicemia, polidipsia, poliúria, polifagia, perda de peso e aumento da relação peso rim/animal, com redução da função renal, além de redução do fluxo sanguíneo renal, elevação da resistência vascular renal, com aumento na excreção de metabólitos oxidativos e consumo de reserva antioxidante endógena. O grupo DM+CI demonstrou redução adicional na função, alterações na hemodinâmica renal e aumento nos parâmetros de estresse oxidativo. A administração de COQ-10 atenuou a redução da função renal, preveniu alterações hemodinâmicas renais e reduziu o estresse oxidativo no grupo DM+CI. As alterações histológicas no DM e DM+CI foram discretas e o tratamento com COQ-10 previniu a progressão de danos histológicos mais extensos nos animais que receberam CI. Conclusão: O tratamento com COQ-10 demonstrou efeito antioxidante na NIC em ratos diabéticos com melhora significativa da função e hemodinâmica renal. / Chronic hyperglycemia favors the occurrence of nephropathy induced by iodinated contrast (CIN). Diabetes Mellitus (DM) and CIN share oxidative damage mechanisms and induction of protective and cellular adaptation enzymes as coenzyme Q-10 (CoQ-10). The aim of this study was to investigate the role of COQ-10 in renal function and hemodynamics, oxidative profile and renal histology in diabetic rats submitted to the NIC model. Methods: Wistar rats, male, weighing 250-290 g, were randomized into two groups: Citrate: animals that received citrate buffer 0.01M (streptozotocin), 0.4 ml, intravenous (i.v.), once; Tween 80: animals that received Tween 80, 1% (CoQ-10 vehicle), 0.5 ml, intraperitoneal (i.p.), once; DM: animals given streptozotocin (65 mg/kg) i.v., once on the first day of the protocol; CI+DM: DM animals, on the 26º day protocol, tretated with iodinated contrast (CI, 6 ml/kg) i.p., once; DM+CI+COQ-10: DM animals preconditioned with COQ-10 (10 mg/kg), once a day, for 6 days from the 22º day and treated with CI. The protocol for all groups lasted 4 weeks. Physiological parameters evaluated were (food and water intake, corporal weight, blood glucose and right kidney weight), renal function (inulin clearance), renal hemodynamics (renal blood flow and renal vascular resistance), the oxidative profile (peroxides, nitric oxide and reactive substances to thiobarbituric acid in urine, thiols in renal tissue) and renal histological analysis. Results: DM animals showed hyperglycemia, polydipsia, polyuria, polyphagia, weight loss and increased weight kidney / animal relationship with reduced renal function, as well as a reduction on renal blood flow, increased renal vascular resistance and changes in oxidative profile with increased the excretion of metabolites and oxidative consumption of endogenous antioxidant reserve. DM+CI promoted further reduction in renal function, exacerbated hemodynamic changes and increase in oxidative stress parameters. COQ-10 administration preserved renal function, prevented hemodynamic changes and reduced oxidative stress in the DM + CI + COQ-10. Histological changes in DM and DM + CI were discrete and treatment with CoQ-10 prevented the progression of the histologic damage in the animals receiving CI. Conclusion: COQ-10 presented an antioxidant effect on the NIC in diabetic rats, by improving function and renal hemodynamics and reducing oxidative stress.

Mutantes respiratórios de Saccharomyces cerevisiae podem apresentar uma ampla variedade de instabilidade do mtDNA. Nós analisamos diferentes classes de mutantes e observamos uma elevada instabilidade nos mutantes que não possuem a coenzima Q (CoQ) funcional. O objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos das alterações no estado redox da coenzima Q sobre a estabilidade do mtDNA de diferentes linhagens de S. cerevisiae. No mutante <font face=\"Symbol\">Dcoq10, que sintetiza CoQ não funcional, a inativação das NADH desidrogenases individuais Ndi1p e Nde1p, resultou numa menor instabilidade do mtDNA, acompanhada por uma diminuição na taxa de liberação de peróxido de hidrogênio (H2O2). Por outro lado, a super-expressão de Nde1p aumentou a instabilidade do mutante <font face=\"Symbol\">Dcoq10. A inativação das NADH desidrogenases na linhagem <font face=\"Symbol\">Dcoq4, deficiente na síntese da CoQ, não reduziu a instabilidade do mtDNA. Juntos, os resultados indicam que alterações no estado de oxido-redução da coenzima Q influenciam a estabilidade do mtDNA, provavelmente através da produção de espécies reativas de oxigênio. / Saccharomyces cerevisiae respiratory mutants can show a wide range of mtDNA instability. We analyze different classes of mutants and observed a higher instability among mutants lacking a functional coenzyme Q (CoQ). The aim of this study was to evaluate the effects of alterations in the redox state of coenzyme Q on the stability of mtDNA mitochondrial in different strains of Saccharomyces cerevisiae. In <font face=\"Symbol\">Dcoq10 mutant, which synthesizes CoQ nonfunctional, inactivation of individual NADH dehydrogenases Ndi1p Nde1p has shown a decreased mtDNA instability, which was accompanied by a decrement in the rate of hydrogen peroxide (H2O2) release. Moreover, overexpression of Nde1p increased instability <font face=\"Symbol\">Dcoq10 mutant. The inactivation of individual NADH dehydrogenases in <font face=\"Symbol\">Dcoq4 strain which is deficient in the synthesis of CoQ, did not reduce the instability of the mtDNA. All the results indicate that changes in the redox state of coenzyme Q influence the stability of mtDNA, probably by the production of reactive oxygen species.

Coenzima Q (CoQ) é uma molécula de função essencial na transferência de elétrons da cadeia respiratória mitocondrial. Em Saccharomyces cerevisiae , a CoQ é constituída por um anel de benzeno associado a uma cadeia poliprenil, com 6 unidades de repetição, sendo por isso também denominada CoQ6 ou Q6. Ao todo já foram identificados treze genes (COQ1 COQ11, ARH1 e YAH1) nucleares necessários para biossíntese da CoQ. A maioria dos produtos Coq estão fisicamente associados em um complexo biossintético ancorado na membrana mitocondrial interna. Neste projeto, tentamos descrever resíduos relevantes de Coq3p e Coq7p aliando análises de bioinformática com testes fenotípicos para balizamento funcional. Coq7p é uma proteína com dois centros de ferro com íons carboxilato e catalisa a hidroxilação de demetoxi-Q6 (DMQ6). Neste estudo, indicamos um grupo de resíduos que modulam a atividade e a estabilidade de Coq7p: D53, R57, V111 e S114. Enquanto R57, V111 e S114 são resíduos muito conservados, V111 e S114 estão correlacionados em comunidades de coevolução. Aqui, demonstramos também que o duplo mutante S114A, V111G e o mutante S114E apresentam deficiência respiratória em temperatura não permissiva, além de acumularem o intermediário DMQ6 e sintetizarem baixas quantidades de Q6, concluindo assim que o fosmimético S114E inibe a atividade Coq7p. Dessa forma, propomos que a fosforilação do resíduo S114 promove o deslocamento de uma alça entre as hélices 2 e 3, afetando assim a atividade do centro catalítico Coq7p. Por sua vez, Coq3p atua como uma metiltransferase, catalisando diferentes passos durante a biossíntese da CoQ. Aqui, identificamos resíduos que colaboram para a atividade funcional de Coq3p: E123, S125, C131, G133, G134, H165, D203, E219, K258 e S262. Mutantes carregando as alterações E123A, H165A, D203A, E219A, K258A e S62A apresentam discreto crescimento respiratório e expressão de Coq3p similares à da linhagem selvagem, além de acumularem baixas quantidades de Q6. Enquanto C131, G133 e G134 são resíduos altamente conservados, localizados em uma alça no espaço entre fitas beta, no provável sítio ativo da proteína, mutantes C131A, G133A e G134A se superexpressos apresentam crescimento respiratório em meio contendo fonte de carbono não fermentável, além de acumularem Q6 compatíveis com os níveis de expressão proteica. Propomos assim um modelo para Coq3p, tendo os resíduos C131, G133 e G134 como centro catalítico de Coq3p. / Coenzyme Q (CoQ) is a molecule of essential function in the transfer of electrons of the mitochondrial respiratory chain. In saccharomyces cerevisiae , CoQ is constituted by a benzene ring associated with a polyprenyl chain with 6 repetition units, being therefore also denominated CoQ6 or Q6. Thirteen nuclear genes have already been identified (COQ1 COQ11, ARH1 and YAH1) required for coenzyme Q biosynthesis. Most of Coq products are physically associated in a biosynthetic complex anchored at the mitochondrial internal membrane. In this project, we identified Coq3p and Coq7p residues relevant for their respective role in CoQ synthesis combining bioinformatics analyzes with phenotypic tests for functional mapping. Coq7p is a carboxylate-bridged di-iron protein that catalyzes the hydroxylation of demetoxy-Q6 (DMQ6), the last monooxygenase step in the synthesis of CoQ. In this study, we found a group of residues that modulate the activity and stability of Coq7p: D53, R57, V111 and S114. While R57, V111 and S114 are highly conserved residues, V111 and S114 are correlated in communities of coevolution. We also demonstrate that the double mutant S114A, V111G and the mutant S114E have respiratory deficiency at non-permissive temperature, in addition to accumulating of the intermediate DMQ6 and low amounts of Q6, thus concluding that phosmimetic S114E inhibits the activity of Coq7p. Hence, we propose that the phosphorylation of S114 is required to move a loop between helices 2 and 3, thus affecting the activity of the catalytic center Coq7p. For its part, Coq3p acts as a methyltransferase, catalyzing different steps during biosynthesis of CoQ. Here we identified residues that collaborate for functional activity of Coq3p: E123, S125, C131, G133, G134, H165, D203, E219, K258 and S262. Mutants E123A, H165A, D203A, E219A, K258A and S62A, have mild respiratory growth, and expression of Coq3p levels similar to the wild strain, in addition to accumulating low amounts of Q6. While C131, G133, and G134 are residues highly conserved, located in a loop in the space between beta sheets, the overexpression of the mutants C131A, G133A and G134A present respiratory growth in medium containing non-fermentable carbon source, in addition to accumulate Q6 compatible with the levels of protein expression. We propose a model for Coq3p, with residues C131, G133 and G134 as part of Coq3p catalytic center.

A hiperglicemia crônica favorece a ocorrência da nefropatia induzida por contraste iodado (NIC). Diabetes Mellitus (DM) e NIC compartilham mecanismos de lesão oxidativa e indução de enzimas de proteção e adaptação celular como a coenzima Q-10 (COQ-10). O objetivo deste estudo foi avaliar o papel da COQ-10 na função e hemodinâmica renal, perfil oxidativo e histologia renal em ratos diabéticos submetidos ao modelo de NIC. Métodos: Ratos Wistar, machos, 250 a 290 g, foram randomizados nos grupos: Citrato: animais que receberam tampão citrato 0,01M, (veículo da estreptozotocina), 0,4 ml intravenoso (i.v), 1 vez; Tween 80: animais que receberam Tween 80, 1%, (veículo da COQ-10), 0,5 ml, intraperitoneal (i.p.), 1 vez; DM: animais que receberam estreptozotocina (65 mg/kg), i.v., 1 vez, no 1º dia do protocolo; DM+CI: animais DM que no 26º dia de protocolo receberam contraste iodado (CI, 6 ml/kg), i.p., 1 vez; DM+CI+COQ-10: animais DM com pré-condicionamento com COQ-10 (10 mg/kg), 1 vez por 6 dias a partir do 22º dia de protocolo, e o tratamento com CI. O protocolo de todos os grupos teve duração de 4 semanas. Foram avaliados parâmetros fisiológicos (ingestão de ração e água, peso, glicemia, razão peso do rim e peso do animal), a função renal (clearance de inulina), a hemodinâmica renal (fluxo sanguíneo renal e resistência vascular renal), o perfil oxidativo (peróxidos, óxido nítrico e substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico na urina, tióis no tecido renal) e análise histológica renal. Resultados: Animais DM apresentaram hiperglicemia, polidipsia, poliúria, polifagia, perda de peso e aumento da relação peso rim/animal, com redução da função renal, além de redução do fluxo sanguíneo renal, elevação da resistência vascular renal, com aumento na excreção de metabólitos oxidativos e consumo de reserva antioxidante endógena. O grupo DM+CI demonstrou redução adicional na função, alterações na hemodinâmica renal e aumento nos parâmetros de estresse oxidativo. A administração de COQ-10 atenuou a redução da função renal, preveniu alterações hemodinâmicas renais e reduziu o estresse oxidativo no grupo DM+CI. As alterações histológicas no DM e DM+CI foram discretas e o tratamento com COQ-10 previniu a progressão de danos histológicos mais extensos nos animais que receberam CI. Conclusão: O tratamento com COQ-10 demonstrou efeito antioxidante na NIC em ratos diabéticos com melhora significativa da função e hemodinâmica renal. / Chronic hyperglycemia favors the occurrence of nephropathy induced by iodinated contrast (CIN). Diabetes Mellitus (DM) and CIN share oxidative damage mechanisms and induction of protective and cellular adaptation enzymes as coenzyme Q-10 (CoQ-10). The aim of this study was to investigate the role of COQ-10 in renal function and hemodynamics, oxidative profile and renal histology in diabetic rats submitted to the NIC model. Methods: Wistar rats, male, weighing 250-290 g, were randomized into two groups: Citrate: animals that received citrate buffer 0.01M (streptozotocin), 0.4 ml, intravenous (i.v.), once; Tween 80: animals that received Tween 80, 1% (CoQ-10 vehicle), 0.5 ml, intraperitoneal (i.p.), once; DM: animals given streptozotocin (65 mg/kg) i.v., once on the first day of the protocol; CI+DM: DM animals, on the 26º day protocol, tretated with iodinated contrast (CI, 6 ml/kg) i.p., once; DM+CI+COQ-10: DM animals preconditioned with COQ-10 (10 mg/kg), once a day, for 6 days from the 22º day and treated with CI. The protocol for all groups lasted 4 weeks. Physiological parameters evaluated were (food and water intake, corporal weight, blood glucose and right kidney weight), renal function (inulin clearance), renal hemodynamics (renal blood flow and renal vascular resistance), the oxidative profile (peroxides, nitric oxide and reactive substances to thiobarbituric acid in urine, thiols in renal tissue) and renal histological analysis. Results: DM animals showed hyperglycemia, polydipsia, polyuria, polyphagia, weight loss and increased weight kidney / animal relationship with reduced renal function, as well as a reduction on renal blood flow, increased renal vascular resistance and changes in oxidative profile with increased the excretion of metabolites and oxidative consumption of endogenous antioxidant reserve. DM+CI promoted further reduction in renal function, exacerbated hemodynamic changes and increase in oxidative stress parameters. COQ-10 administration preserved renal function, prevented hemodynamic changes and reduced oxidative stress in the DM + CI + COQ-10. Histological changes in DM and DM + CI were discrete and treatment with CoQ-10 prevented the progression of the histologic damage in the animals receiving CI. Conclusion: COQ-10 presented an antioxidant effect on the NIC in diabetic rats, by improving function and renal hemodynamics and reducing oxidative stress.

Mutantes respiratórios de Saccharomyces cerevisiae podem apresentar uma ampla variedade de instabilidade do mtDNA. Nós analisamos diferentes classes de mutantes e observamos uma elevada instabilidade nos mutantes que não possuem a coenzima Q (CoQ) funcional. O objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos das alterações no estado redox da coenzima Q sobre a estabilidade do mtDNA de diferentes linhagens de S. cerevisiae. No mutante <font face=\"Symbol\">Dcoq10, que sintetiza CoQ não funcional, a inativação das NADH desidrogenases individuais Ndi1p e Nde1p, resultou numa menor instabilidade do mtDNA, acompanhada por uma diminuição na taxa de liberação de peróxido de hidrogênio (H2O2). Por outro lado, a super-expressão de Nde1p aumentou a instabilidade do mutante <font face=\"Symbol\">Dcoq10. A inativação das NADH desidrogenases na linhagem <font face=\"Symbol\">Dcoq4, deficiente na síntese da CoQ, não reduziu a instabilidade do mtDNA. Juntos, os resultados indicam que alterações no estado de oxido-redução da coenzima Q influenciam a estabilidade do mtDNA, provavelmente através da produção de espécies reativas de oxigênio. / Saccharomyces cerevisiae respiratory mutants can show a wide range of mtDNA instability. We analyze different classes of mutants and observed a higher instability among mutants lacking a functional coenzyme Q (CoQ). The aim of this study was to evaluate the effects of alterations in the redox state of coenzyme Q on the stability of mtDNA mitochondrial in different strains of Saccharomyces cerevisiae. In <font face=\"Symbol\">Dcoq10 mutant, which synthesizes CoQ nonfunctional, inactivation of individual NADH dehydrogenases Ndi1p Nde1p has shown a decreased mtDNA instability, which was accompanied by a decrement in the rate of hydrogen peroxide (H2O2) release. Moreover, overexpression of Nde1p increased instability <font face=\"Symbol\">Dcoq10 mutant. The inactivation of individual NADH dehydrogenases in <font face=\"Symbol\">Dcoq4 strain which is deficient in the synthesis of CoQ, did not reduce the instability of the mtDNA. All the results indicate that changes in the redox state of coenzyme Q influence the stability of mtDNA, probably by the production of reactive oxygen species.