A partir do sequenciamento do genoma da bactéria Xylella fastidiosa, agente causal da clorose variegada dos citros (CVC), estudos sobre os mecanismos de patogenicidade expressos durante a doença foram iniciados em projetos de genômica funcional, com o objetivo de confirmar a função das sequências gênicas identificadas no projeto Genoma de X. fastidiosa. Dentre esses mecanismos destacam-se as enzimas envolvidas no processo de ataque da bactéria. O presente trabalho teve como alvo de estudo a seqüência gênica denominada Xf-0818, clonada em Escherichia coli através da inserção em plasmídeo pET 28b(+), que presumivelmente codifica uma celulase de cerca de 60 kDa, possivelmente envolvida na degradação de fibras de celulose presentes nas membranas dos vasos pontuados do xilema de plantas de citros. A degradação desta membrana permitiria a movimentação de células bacterianas entre os vasos do xilema, o que é determinante para o desenvolvimento dos sintomas da CVC. A proteína foi superexpressada em E. coli por meio de indução com lactose e purificada através de ultrafiltração associada à cromatografia de afinidade a metal. A enzima apresentou alta atividade sobre a celulose carboximetilada 1%, avaliada através da quantificação de açúcares redutores. A obtenção de anticorpos foi realizada mediante injeção da enzima purificada em camundongos, os quais foram avaliados através de ELISA. A atividade da enzima sobre celulose carboximetilada foi reduzida após prévia incubação com os anticorpos. Esses anticorpos representam uma poderosa ferramenta em pesquisas visando à identificação das condições que favoreçam a expressão desta enzima "in vivo". A presença de partículas de ouro coloidal em seções de tecido provenientes de plantas infectadas com X. fastidiosa indica a atuação da celulase durante a infecção, porém fazse necessária a confirmação do papel da proteína Xf-0818, através de novas análises com imunolocalização, além de estudos utilizando linhagens mutantes de X. fastidiosa para o gene que codifica esta celulase. / From the genome sequencing of the bacteria Xylella fastidiosa, the agent responsible for the citrus variegated chlorosis (CVC), studies on the pathogenicity mechanisms expressed during the occurrence of the disease were started in genomic function projects, aiming to confirm the function of the genic sequences identified in the project X. fastidiosa Genome. Among these mechanisms, the enzymes involved in the bacterium attaching process are highlighted. The present study had, as a goal, the orf denominated Xf-0818, cloned in Escherichia coli by means of the insertion into pET 28b(+) plasmid, which codifies a cellulase of a size nearly 60 kDa, possibly involved in the degradation of cellulose fibers present in the membranes of the xylem vessels of citrus plants. The degradation of this membrane would allow for the movement of bacterial cells among the xylem vessels, which would be important for the development of CVC symptoms. The enzyme was over expressed into E. coli by means of their induction using lactose and purified using ultra-filtration associated to metal affinity chromatography. The enzyme presented high activity over 1%-carboximethyl cellulose (CMC), which was evaluated through quantification of released reduced sugars. The antibodies were obtained by injection of the purified enzyme into mice, which were evaluated by using the ELISA. The enzyme activity over CMC was reduced after previous incubation with the antibodies. These antibodies represent a tool for the researches aiming the identification of conditions that favor the expression of this enzyme in vivo. The presence of gold particles on the citrus diseased tissue samples indicate the participation of this cellulase on the disease, but other studies using immunocytochemistry and mutants of X. fastidiosa are necessary to confirm this hypothesis.

O sistema renina-angiotensina (SRA) circulante é um sistema endócrino que promove a produção de angiotensina (Ang) II, a qual exerce seus efeitos pela interação com receptores específicos. O conceito clássico do SRA circulante está sendo modificado, pois tem sido demonstrada a existência de sistemas locais capazes de gerar angiotensinas de forma independente do SRA circulante em vários tecidos e órgãos. Trabalhos recentes sugerem a existência de alguns componentes do SRA em tecido gengival e fibroblastos gengivais de diferentes espécies. Porém, não são encontrados na literatura achados inequívocos sobre a presença de importantes componentes do SRA, tais como renina e angiotensinogênio, no tecido gengival de rato. Portanto, os objetivos do presente trabalho foram: 1) estudar a expressão e localização de componentes do SRA no tecido gengival de rato e 2) estudar in vitro a funcionalidade do SRA local em homogenato de tecido gengival de rato quanto à formação de Ang II e outros peptídeos vasoativos a partir de precursores de Ang II. Transcrição reversa seguida de reação em cadeia da polimerase (RTPCR) foi utilizada para avaliar a expressão de RNAm. Análise imunohistoquímica foi utilizada para detecção e localização de renina no tecido gengival de rato. Um método fluorimétrico padronizado com o tripeptídeo Hipuril-Histidina-Leucina (Hip-His-Leu) foi usado para medir a atividade da ECA em homogenatos de tecido gengival de rato. A técnica de cromatografia líqüida de alto desempenho (HPLC) foi usada para analisar os produtos formados após a incubação de homogenatos de tecido gengival de rato com Ang I ou tetradecapeptídeo substrato de renina (TDP). RT-PCR revelou a expressão de RNAm para renina, angiotensinogênio, ECA e receptores de Ang II (AT1a, AT1b e AT2) em tecido gengival; em fibroblastos cultivados de tecido gengival foi observada expressão de RNAm para renina, angiotensinogênio e receptor AT1a. A técnica de imunohistoquímica demonstrou a existência de renina em vasos de tecido gengival de rato. Atividade da ECA foi detectada por meio do ensaio fluorimétrico (4,95±0,89 nmol His-Leu/g.min). Quando Ang I foi usada como substrato, análises de HPLC mostraram a formação de Ang 1-9 (0,576±0,128 nmol/mg.min), Ang II (0,066±0,008 nmol/mg.min) e Ang 1-7 (0,111±0,017 nmol/mg.min), enquanto que os mesmos peptídeos (0,139±0,031; 0,206±0,046 e 0,039±0,007 nmol/mg.min, respectivamente) e Ang I (0,973±0,139 nmol/mg.min) foram formados quando TDP foi usado como substrato. Adicionalmente, análises de HPLC revelaram a ausência de enzimas que degradam Ang II em homogenatos de tecido gengival de rato. Em conclusão, os resultados apresentados neste trabalho mostram claramente a existência de um SRA local em tecido gengival de rato, que é capaz de gerar Ang II e outros peptídeos vasoativos in vitro. Estudos adicionais são necessários para elucidar o papel deste sistema local no tecido gengival de rato. / Systemic renin-angiotensin system (RAS) promotes the plasmatic production of angiotensin (Ang) II, which acts through the interaction with specific receptors. The concept of this classic circulating RAS has been modified since there is growing evidence that local systems in various tissues and organs are capable of generating angiotensins independently of the circulating RAS. Recent works suggest the existence of some RAS components in the gingival tissue and cultured gingival fibroblasts of different species, but there is paucity of data in the literature regarding the unequivocal existence of crucial RAS components, such as renin and angiotensinogen, in the rat gingival tissue. Therefore, the aims of the present work were to: 1) study the expression and localization of RAS components in the rat gingival tissue and 2) evaluate the in vitro production of Ang II and other peptides catalyzed by rat gingival tissue homogenates incubated with different precursors of Ang II. Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) was used to assess mRNA expression. Immunohistochemical (IHC) analysis aimed to detect and localize renin in the rat gingival tissue. A standardized fluorimetric method with the tripeptide Hippuryl-Histidyl-Leucine (Hip-His-Leu) was used to measure tissue ACE activity in rat gingival tissue homogenates. High performance liquid chromatography (HLPC) was used to analyze the products formed after the incubation of rat gingival tissue homogenates with Ang I or tetradecapeptide renin substrate (TDP). RT-PCR revealed the mRNA expression for renin, angiotensinogen, ACE and Ang II receptors (AT1a, AT1b and AT2) in the rat gingival tissue; cultured gingival fibroblasts expressed renin, angiotensinogen and AT1a receptor. IHC demonstrated the existence of renin in vessels of the rat gingival tissue. ACE activity was detected by the fluorimetric assay (4.95±0.89 nmol His-Leu/g.min). When Ang I was used as the substrate, HPLC analyses showed the formation of Ang 1-9 (0.576±0.128 nmol/mg.min), Ang II (0.066±0.008 nmol/mg.min) and Ang 1-7 (0.111±0.017 nmol/mg.min) whereas these same peptides (0.139±0.031; 0.206±0.046 and 0.039±0.007 nmol/mg.min, respectively) and Ang I (0.973±0.139 nmol/mg.min) were formed when TDP was the substrate. Additionally, HPLC revealed absence of Ang II degrading enzymes in rat gingival tissue homogenates. In conclusion, the results presented here clearly show the existence of a local RAS in the rat gingival tissue, which is capable of generating Ang II and other vasoactive peptides in vitro. Further studies are required to elucidate the role of this system in the rat gingival tissue.

Os Hidróxidos Duplos Lamelares (HDL) constituem uma classe de materiais que apresentam estrutura lamelar, consistindo de camadas positivamente carregadas de um hidróxido duplo, intercaladas com ânions hidratados no domínio interlamelar. Estes materiais têm recebido bastante atenção nos últimos tempos, devido ao baixo custo e relativa simplicidade de preparação, a possibilidade de combinação de uma variedade de cátions e ânions, aliados às propriedades que os HDL podem apresentar como: propriedades ácidas e básicas, \"efeito memória\", elevada área superficial, etc. Os HDL também podem ser utilizados em combinação com outros materiais, como por exemplo, óxido de grafeno, formando compósitos, com a finalidade melhorar as propriedades destes materiais. Podem ainda serem utilizados para a preparação de outros compósitos e/ou réplicas de carbono, por tratamento térmico de um HDL intercalado com um monômero, por exemplo, 4-vinil benzeno sulfonato (VBS), que pode ser polimerizado \"in situ\" e posteriormente carbonizado produzindo a réplica de carbono. A utilização dos materiais descritos anteriormente como suporte para imobilização de enzimas pode proporcionar uma plataforma alternativa para construção de dispositivos biossensores. O objetivo geral do trabalho foi a preparação e caracterização de materiais como HDL, Compósitos e/ou Réplicas de Carbono derivadas de HDL ou compósitos de HDL/ óxido de grafeno, como suporte da enzima Glicose Oxidase, estudando suas propriedades eletroquímicas, visando as potenciais aplicações destes materiais como biossensores. Para isto, foram preparados e caracterizados HDL de Mg-Al e Zn-Al intercalados com o ânion carbonato, pelo método de coprecipitação a pH variável; compósitos e/ou réplicas de carbono derivadas de um HDL precursor de Mg-Al-VBS, preparados, por coprecipitação a pH constante e compósitos de Mg-Al/óxido de grafeno que também foram preparados por coprecipitação a pH constante. Estes materiais foram utilizados na imobilização da enzima Glicose Oxidase (GOx), em eletrodos modificados e foi realizado o estudo eletroquímico dos mesmos e de suas potenciais aplicações. Foi possível observar que os HDL de Mg-Al-CO3, Zn-Al-CO3, Mg-Al-VBS e o compósito Mg-Al/óxido de grafeno exibiram boa cristalinidade, estabilidade térmica, e outras características como porosidade e superfícies positivamente carregadas, viabilizando a xiii utilização dos mesmos para a imobilização e estudo eletroquímico da enzima Glicose Oxidase. O estudo eletroquímico dos eletrodos modificados com estes materiais e a enzima Glicose Oxidase mostrou que os mesmos apresentam boa resposta catalítica frente ao substrato glicose e a importância destes materiais na atividade desta enzima. Os eletrodos modificados apresentaram boa sensibilidade, estabilidade à longo prazo e reprodutibilidade do método, podendo estes serem aplicados para a preparação de biossensores. / Layered Double Hydroxides (LDH) constitute a class of materials with a layered structure consisting of positively charged layers of a double hydroxide and hydrated anions intercalated in the interlayer domain. These materials have received much attention lately because they offer many advantages: they display acidic and basic properties, \"memory effect\", and high surface area; are inexpensive and easy to prepare; and can combine with a variety of cations and anions. Combination of LDH with materials like graphene oxide affords composites with improved properties as compared to the starting organic component. Heat treatment of LDH intercalated with a monomer such as 4-vinyl-benzene sulfonate (VBS), followed by \"in situ\" polymerization and carbonization, produces composites and/or carbon replica. The materials described above could be applied as support to immobilize enzymes and may provide an alternative platform for biosensor devices. In this study, we aimed to prepare and characterize LDH, composites and/or carbon replica derived from LDH, and LDH/graphene oxide composites and support glucose oxidase enzyme (GOx) on these matrixes. We investigated the electrochemical properties of the resulting materials and evaluated their potential application as biosensors. More specifically, we prepared and characterized Mg-Al and Zn-Al LDH systems intercalated with carbonate ion by the coprecipitation method; composites and/or carbon replica derived from a precursor LDH Mg-Al-VBS by coprecipitation at constant pH; and Mg-Al/graphene composites by coprecipitation at constant pH. We used these materials to immobilize GOx on modified electrodes and assessed the electrochemical activity and potential application of the immobilized enzyme as biosensor. Mg-Al-CO3, Zn-Al-CO3, Mg-Al-VBS LDH and Mg-Al/graphene oxide composite were crystalline, thermally stable, and porous and exhibited positively charged surface, which favored immobilization and electrochemical investigation of the GOx enzyme. The modified electrodes displayed good catalytic response to glucose, as substrate, and improved the activity of the enzyme as compared to GOx alone. Additionally, the modified electrodes were sensitive, stable, and reproducible, paving the way for their use in the design of biosensors.

Proteínas tirosina-fosfatases (PTPs) catalisam a hidrólise de fosfotirosina de outras proteínas e, assim, regulam importantes processos bioquímicos. Dois representantes desta família são as fosfatases de dupla especificidade VHR e CDC25B. A primeira etapa de reação catalisada é um ataque nucleofílico da cadeia lateral de uma cisteína sobre o fósforo do substrato, com uma possível transferência de H+ de um ácido geral para o grupo de saída, formando uma PTP intermediária tiofosforilada e desfosforilando o substrato. Dúvidas ainda persistem sobre esta etapa, envolvendo os estados de protonação do substrato e do nucleófilo enzimático, a inatividade de certos mutantes e a identificação do ácido geral nas CDC25s. Procuramos solucionar estas questões por simulações computacionais das reações catalisadas pela VHR e pela CDC25B. Inicialmente, caminhos das reações de tiólise e alcoólise de ésteres de fosfato na fase gasosa foram determinados por cálculos de estrutura eletrônica ab initio e analisados como referências da reatividade intrínseca de ésteres de fosfato e como modelos da atividade enzimática. Um potencial híbrido de mecânica quântica e mecânica molecular foi amplamente testado e calibrado, empregando estes caminhos de reação e outros dados ab initio. A calibração permitiu que conclusões semiquantitativas pudessem ser obtidas a partir das simulações enzimáticas. Potenciais de força média foram determinados com o potencial híbrido para desfosforilação de diferentes substratos catalisada pelas PTPs selvagens e por suas mutantes. Os resultados mostram que o mecanismo da reação catalisada segue uma adição e eliminação simultânea, com um estado de transição dissociativo com caráter de metafosfato. As barreiras calculadas são bastante próximas às energias de ativação experimentais. O substrato enzimático é um diânion desprotonado e o nucleófilo está ionizado. As reações do substrato ou do nucleófilo protonados apresentam barreiras, no mínimo, 15 kcal/mol mais altas que os valores experimentais. A VHR mutante cisteína para serina no sítio ativo é inativa, porque a serina está protonada. As CDC25s não utilizam um ácido geral para catálise, ao contrário das outras PTPs. Propostas de que o ácido geral poderia ser o próprio substrato ou um dos ácidos glutâmicos presentes no sítio ativo são energeticamente inacessíveis. / Protein tyrosine phosphatases (PTPs) catalyse the hydrolysis of phosphotyrosine from other proteins and, hence, regulate important biochemical processes. Two members from this family are the dual specificity phosphatases VHR and CDC25B. The first step of the catalysed reaction is the nucleophilic attack from the side chain of a cystein towards the substrate, with a possible H+ transfer from a general acid to the leaving group, forming a PTP thiophosphorylated intermediate and dephosphorylating the substrate. There are still some doubts about this step, involving the protonation states of the substrate and the nzymatic nucleophile, the inactivity of certain mutants and the identification of the general acid in CDC25s. We tried to solve this questions by computer simulations of the reactions catalysed by VHR and by CDC25B. Initially, reaction pathways of phosphate esters thiolysis and alcoholysis in the gas-phase were determined by ab initio electronic structure calculations and analysed as benchmarks for the intrinsic reactivity of phosphate esters and as models of the enzymatic activity. A hybrid potential of quantum mechanics and molecular mechanics was fully tested and calibrated, employing these reaction pathways and other ab initio data. The calibration allowed that semiquantitative conclusions could be obtained from the enzymatic simulations. Potentials of mean force were determined with the hybrid potential for the dephosphorylation of different substrates catalysed by the wild-type PTPs and their mutants. The results show that the catalysed reaction mechanism follows a concerted addition and elimination, with a dissociative transition state with metaphosphate-like. The calculated barriers are very close to the experimental activation energies. The enzymatic substrate is a deprotonated dianion and the nucleophile is ionised. The reactions of the protonated substrate or nucleophile have barriers, at least, 15 kcal/mol higher than the experimental results. The active site cystein to serine VHR mutant is inactive because the serine is protonated. The CDC25s do not employ a general acid for catalysis, differently from the other PTPs. Proposals that the general acid is the substrate or one of the glutamic acids present in the active site are not energetically accessible.

As enzimas desempenham papel fisiológico fundamental nos organismos, seja em condições normais e patológicas, o que as tornam atrativos alvos para intervenções terapêuticas. Pequenas moléculas capazes de inibir enzimas alvos são utilizadas para o tratamento de diversas doenças inflamatórias, câncer, AIDS, entre outras. Contudo, a identificação de pequenas moléculas inibidores ainda é uma etapa limitante no desenvolvimento de fármacos. Nesse contexto, o aprimoramento e novos ensaios robustos e confiáveis para acelerar a descoberta e a caracterização de novos inibidores é de extrema relevância. Nesta tese apresentamos o desenvolvimento de apropriados métodos para a quantificação direta da atividade das enzimas alvos Nucleosídeo Difosfato Quinase B (NDKb), humana (NME2) e de Leishmania major (LmNDKb), livres em solução ou imobilizadas em colunas capilares (ICER). A separação dos produtos e substratos da reação foi realizada por cromatografia de par iônico, que possibilitou a quantificação direta da atividade enzimática da NDKb livre em solução, método 1D-LC-UV. Já para a quantificação da atividade das enzimas imobilizadas foi elaborado um método on-line ICER-LC-UV, no qual a reação enzimática do ICER foi transferida à coluna analítica, permitindo a separação e quantificação da atividade de fosfotransferência. Utilizando esses métodos foi possível determinar o pH ótimo e os parâmetros cinéticos das enzimas livres e imobilizadas. Inibidores de NDKb de diferentes potências e mecanismos de ação foram utilizados para modulação do sistema ICER-LC-UV como ensaio de triagem de inibidores. O (-)-Epicatequina galato (ECG) foi utilizado como prova de conceito, para validar a aplicação do método on-line ICER-LC-UV na identificação e caracterização de inibidores para as enzimas alvo NME2 e LmNDKb. Em suma, a quantificação direta associada ao uso de enzimas imobilizadas representa um grande avanço aos métodos consolidados para o monitoramento da atividade enzimática e triagem de inibidores das enzimas alvo. / Enzymes play a key physiological role in organisms, either under normal and pathological conditions, which make them attractive targets for therapeutic interventions. Small molecules capable to inhibit specific target enzymes are used for the treatment of several inflammatory diseases, cancer, AIDS, among others. However, to identify small inhibitory molecules is still a limiting step in drugs discovery. In this context, the improvement and development of robust and reliable novel assays to accelerate the discovery and characterization of new inhibitors have become extremely relevant. This study describes an appropriate direct method to quantify the enzymatic activity of Nucleoside Diphosphate Kinase B (NDKb) from human (NME2) and Leishmania major (LmNDKb). It can be applied to free enzyme in solution or immobilized enzyme into silica capillary (ICER). The separation of both the substrates and products was achieved using ion-pair chromatography, it can be applied to direct quantification of free NDKb activity, method 1D-LC-UV. In order to quantify the activity of the immobilized enzymes, an on-line ICER-LC-UV method was developed. Initially, the enzymatic catalysis occurred into the ICER. Sequentially, the reaction mixture was transferred to an analytical column, where analytes were separated. From this method, it was possible to determine the optimum pH and kinetic parameters for the immobilized enzymes. Well stablished NDKb inhibitors with different strenght and mechanisms of action were used to modulate the on-line ICER-LC-UV method as an inhibitor screening assay. (-)-Epicatechin gallate was used as proof of concept in order to validate the application of the on-line ICER-LC-UV method to identify and characterize the target\'s enzymes NME2 and LmNDKb inhibitors. In summary, the direct quantification method coupled to the immobilized enzymes increases the likelihood of identifying the enzymatic activity and screening of inhibitors of the target enzymes when compared methods well described in the literature.

O arroz (Oryza sativa L.), principal alimento para cerca de metade da população mundial, é consumido principalmente na forma polida. Contudo, o arroz integral vem se destacando, devido principalmente aos compostos bioativos presentes nas camadas mais externas do grão. Os benefícios à saúde são atribuídos, em parte, à sua capacidade de combater radicais livres e exercer atividades biológicas, tais como a inibição de determinadas enzimas. Neste trabalho foram analisados os teores de compostos fenólicos totais (FT), solúveis (FS) e insolúveis (FI) e avaliado o efeito do cozimento de 17 genótipos de arroz integral, sete com pericarpo pigmentado e dez genótipos não-pigmentados. Ainda foi avaliada a inibição da enzima conversora de angiotensina I (ECA) e da -amilase por esses compostos, no arroz cru e cozido. O arroz pigmentado se mostrou rico em compostos fenólicos, em média da ordem de 4200 µg eq. ácido ferúlico/g, devido aos seus altos teores de FS, constituídos principalmente por antocianinas e proantocianidinas. Os FI, representados principalmente pelos ácidos fenólicos contribuíram com apenas 20% dos compostos fenólicos totais. O arroz não-pigmentado contém, em média, ao redor de 1000 µg eq. ácido ferúlico/g, distribuídos quase equitativamente entre a fração solúvel e insolúvel. O cozimento do arroz provocou redução nos teores de FT e alteração na proporção entre FS e FI. Essas alterações foram mais pronunciadas no arroz com pericarpo vermelho, afetando principalmente a fração solúvel. O arroz preto, contudo, manteve a proporção entre FS e FI após o cozimento. A -amilase não foi inibida de forma significativa pelos fenólicos das amostras de arroz cozido. O arroz pigmentado inibiu mais fortemente a ECA do que o arroz não-pigmentado, levando a crer que a pigmentação seja um fator importante. No entanto, entre os diferentes genótipos pigmentados, o perfil de fenólicos parece ser o fator determinante para a maior ou menor atividade inibitória. O cozimento do arroz reduziu significativamente a inibição da ECA pelos fenólicos, fato observado principalmente nos genótipos vermelhos, devido à diminuição dos teores de FS e da capacidade inibitória dos fenólicos presentes. O arroz preto se destacou por ter o maior teor de fenólicos solúveis e a maior ação inibidora da ECA, após o cozimento. / Rice (Oryza sativa L.) sustains at present about half of the world´s population. Consumption is mainly in its milled form, but brown rice has prompted further research due to bioactive compounds present in the pericarp of the grain. Some of the positive health effects have been attributed to radical scavenging activity and other biological effects such as inhibition of certain enzymes. In this study it was analyzed the contents of total, soluble and insoluble phenolic compounds of 17 different genotypes of brown rice as well as the effect of cooking. Seven genotypes had pigmented pericarp and ten were non-pigmented. In addition, the extracts from crude and cooked rice were tested for their capacity to inhibit the angiotensin I (ACE) converting enzyme and -amylase activities. Pigmented rice genotypes were highest in phenolic compounds, with an average of about 4200 µg ferulic acid eq./g, due to their high contents of soluble phenolics, mostly represented by anthocyanins and proanthocyanidins. Insoluble phenolics, represented mainly by phenolic acids, contributed with only 20% of total phenolics. Non-pigmented rice showed overall lower levels of phenolics. The mean content was about 1000 µg ferulic acid eq./g, almost equally distributed between the soluble and insoluble fractions. Levels of total phenolics were significantly reduced by rice cooking and proportions between soluble and insoluble fractions were altered. These alterations were more pronounced for pigmented rice, and soluble phenolics were the most affected. However, after cooking, black rice was the only that maintained the original proportion between soluble and insoluble phenolics. Alpha-amylase was not significantly inhibited by phenolics after cooking. Pigmented rice showed a potent inhibition of ACE, much higher than of non-pigmented rice, which seems to indicate that color of the pericarp is an important factor. Nevertheless, different profiles of phenolic compounds may explain why individual pigmented genotypes with similar phenolic levels can have different ACE inhibiting capacities. Rice cooking reduced significantly the inhibition of ACE by phenolics, which feature was more pronounced in pigmented rice due to the reduction of soluble phenolics and the activity of individual phenolics. Among pigmented rice, the highest soluble phenolic content and the most potent ACE inhibition after cooking was observed for black rice turning it the most distinguished notable.

Em trabalho anterior, identificamos a mutação c.382C8594;T no gene UBE2A, localizado em Xq24 e codificador de enzima conjugadora de ubiquitina, como causa de nova síndrome de deficiência mental (DM) de herança ligada ao cromossomo X. Foi a primeira descrição de mutação nesse gene e a primeira associação de mutação em gene que codifica conjugase de ubiquitina com patologia humana. Neste trabalho, focalizamos o gene UBE2A quanto a expressão dos transcritos alternativos, função das isoformas por eles codificadas e o efeito da mutação c.382C 8594; T como causa de deficiência mental (DM). No Capítulo I, revisamos os aspectos genéticos da DM, dando ênfase à herança ligada ao cromossomo X, principal causa de DM herdada e resumimos o estudo que levou à identificação da mutação em UBE2A como causa de quadro sindrômico de DM. Revisamos o papel da via de ubiquitinação de proteínas e das enzimas que participam do processo, em especial as conjugases de ubiquitina. Levantamos evidências na literatura que não deixam dúvida sobre a importância da via de ubiquitinação no sistema nervoso, tanto em processos de neurodesenvolvimento como neurodegeneração. No Capítulo II, avaliamos a contribuição de mutações em UBE2A como causa de DM. Apresentamos os resultados do sequenciamento direto da região codificadora do gene UBE2A em afetados de 23 famílias em que a DM segrega ligada à segmento que inclui Xq24, onde está localizado o gene UBE2A. Uma dessas famílias foi averiguada no Serviço de Aconselhamento Genético do Laboratório de Genética Humana do Departamento de Genética e Biologia Evolutiva, Instituto de Biociência, USP (LGH-IB/USP), coordenado pelo Dr. Paulo A. Otto e pela Dra. Angela Vianna Morgante. As demais 22 famílias pertencem ao banco de amostras do Consórcio Europeu de Deficiência Mental (European Mental Retardation Consortium EURO-MRX). A triagem foi também realizada em um indivíduo afetado por DM sindrômica que compartilha características clínicas com nossos pacientes. Como acontece com a maioria dos genes do cromossomo X, o gene UBE2A não parece ser responsável por parcela significativa dos casos de DM, já que novas mutações em UBE2A não foram detectadas nessa triagem. Avaliamos o efeito da mutação c.382C 8594; T nos níveis da transcrição e da tradução em homem afetado e em mulher portadora. A presença da mutação que leva a um códon de parada prematura não resultou na degradação do RNA, que detectamos nas células do afetado. Já na mulher portadora, apenas o transcrito normal foi detectado, de acordo com nossos dados anteriores que mostraram desvio completo no padrão de inativação do cromossomo X nas portadoras da mutação, tendo um mesmo cromossomo X ativo nas células do sangue. A vantagem proliferativa das células em que o cromossomo X com alelo mutado estava inativo deve ter levado a esse padrão de inativação desviado do casual, evidenciando o efeito deletério da mutação. Entretanto, o mecanismo pelo qual a mutação afeta a via de UBE2A permanece interrogado. A proteína UBE2A alterada foi encontrada em baixa quantidade nas células do paciente, o que pode ser o resultado de síntese prejudicada ou de degradação pós-traducão. Independente do mecanismo responsável, o fato de apenas uma pequena quantidade da proteína mutada ter sido encontrada, nos permite afirmar que, nas células desses indivíduos, há perda de função de UBE2A. Devemos, contudo, considerar que a proteína mutada é sintetizada e que, no caso de a menor quantidade dever-se à degradação pós-tradução, esse processo pode prejudicar a homeostase celular e contribuir para o quadro clínico. O capítulo II focaliza os transcritos alternativos de UBE2A. Diversos bancos de dados apontam para a existência de três transcritos alternativos do gene UBE2A humano, mas não há trabalho científico que caracterize os tecidos em que os transcritos são expressos ou a função das proteínas por eles codificadas. A mutação c.382C 8594; T localiza-se no éxon 6 do gene, comum a todos os transcritos, de forma que, no caso de eles codificarem proteínas funcionais, a mutação comprometeria três proteínas, e não apenas uma. Demonstramos que os três transcritos de UBE2A são xpressos em leucócitos, pré-adipócitos, placenta, córtex cerebral e hipocampo humanos. Detectamos também os três transcritos nas células de sangue e pré-adipócitos de um de nossos pacientes portador da mutação c.382C 8594; T. Embora os bancos de dados apontem para a existência de apenas um transcrito de UBE2A em camundongos, identificamos um transcrito alternativo correspondente ao transcrito alternativo 3 humano. Este foi detectado inclusive em camundongos nocaute quanto ao gene UBE2A o processo de geração do animal nocaute foi realizado por recombinação homóloga em que o cassete de neomicina foi inserido no éxon 1 do gene, de maneira que não eliminou a existência do transcrito correspondente ao transcrito 3 humano, que utiliza uma 5 UTR alternativa localizada no íntron 3. Entretanto, as proteínas codificadas pelos transcritos alternativos não foram detectadas nos extratos protéicos analisados humanos e de camundongo. Esse resultado poderia ser explicado pela falta de especificidade do anticorpo utilizado ou por essas isoformas representarem pequena parcela do pool de proteínas da célula. Os anticorpos comerciais anti-RAD6 e anti-HR6A/HR6B foram produzidos após imunização de coelhos com a porção N-terminal da isoforma 1. Seria, portanto, possível que não fossem capazes de detectar as isoformas 2 e 3, em que o segmento utilizado para a produção dos anticorpos está total ou parcialmente ausente. No caso de as proteínas estarem pouco representadas na célula, experimentos de co-imunoprecipitação auxiliariam na identificação dessas isoformas nos extratos protéicos. Entretanto, para a detecção de todas as isoformas de UBE2A seria necessário anticorpo que reconhecesse a porção C-terminal de UBE2A. Em 2009, duas novas mutações em UBE2A foram descritas em estudo colaborativo realizado no Welcome Trust Sanger Institute, Hinxton, Cambridge, Reino Unido, após sequenciamento em larga escala de aproximadamente 700 genes do cromossomo X de cerca de 200 indivíduos com DM de herança ligada ao X. Ambas as mutações c.215C 8594; T e c.328C 8594; G eram do tipo missense. Não foram fornecidas informações quanto ao quadro clínico dos portadores dessas mutações e também não foi esclarecido porque apenas a alteração c.215C 8594; T que resulta na troca do resíduo de fenilalanina da posição 72 por um resíduo de serina (F72S) foi considerada pelos autores como possivelmente patogênica. Nossos estudos in vitro, apresentados no Capítulo III, sugerem que ambas as alterações afetam a função de UBE2A. Em 2010, foram publicados dois trabalhos associando novas alterações em UBE2A a quadro de DM. Honda e col. (2010) descreveram uma microdeleção em Xq24 que inclui UBE2A e outros oito genes, em um menino com DM e características também presentes em nossos pacientes. Budny e col. (2010) descreveram mutações missense em UBE2A em duas famílias em que segregava quadro de DM sindrômica semelhante ao de nossos pacientes. Por comunicação pessoal de Arjan de Brouwer (Departamento de Genética Humana da Universidade Radboud, Nijmegen, Holanda), soubemos da existência de três outras microdeleções de segmentos do cromossomo X que incluem UBE2A, em pacientes do sexo masculino, não aparentados. Comparamos as características clínicas de nossos pacientes com as dos portadores das microdeleções em Xq24 e com aquelas dos portadores de mutações missense em UBE2A. A DM grave e o comprometimento significativo ou ausência de fala são comuns a todos. Outras características como baixa estatura, sinófris, boca grande e lábios finos com comissuras voltadas para baixo, pescoço curto e largo, implantação baixa de cabelos na nuca, mamilos espaçados, pênis pequeno, hirsutismo generalizado e a ocorrência de convulsões parecem predominar. Entretanto, enquanto a microcefalia aparece em dois dos três portadores de microdeleções avaliados, a macrocefalia parece predominar no grupo em que ocorrem as mutações de ponto. No Capítulo III, abordamos estudos funcionais in vivo e in vitro para avaliar se as isoformas alternativas de UBE2A compartilham suas funções de conjugase de ubiquitina e compreender o efeito da mutação c.382C8594;T na função de UBE2A. Buscamos estabelecer modelo celular para avaliar o efeito da mutação na formação de neuritos. Trabalho previamente publicado havia demonstrado que a diferenciação neuronal de células PC12 concomitantemente com a inibição parcial do mRNA de UBE2B (parálogo de UBE2A) resultava na redução de 20-30% do comprimento de neuritos. Entretanto, nossos ensaios de diferenciação de pré-adipócitos não responderam nossas questões sobre o efeito da mutação na formação de neuritos, pois não conseguimos obter, nas células do controle ou nas do paciente, a densidade de neuritos descrita anteriormente na diferenciação de pré-adipócitos. Diferentemente das células PC12, de origem ectodérmica, os pré-adipócitos tem origem mesodérmica, o que dificulta sua diferenciação em linhagem derivada de outro folheto germinativo. A elevada conservação entre as proteínas ortólogas UBE2A e UBE2B humanas e RAD6 de levedura e a observação de que ambas as parálogas humanas são capazes de complementar os fenótipos apresentados pela linhagem 916;rad6 de Saccharomyces cerevisiae nos levou a considerar a linhagem de levedura 916;rad6 como modelo para nossos estudos funcionais. Também, avaliamos a capacidade das isoformas 2 e 3 e da isoforma Q128X de UBE2A para ubiquitinar histonas H2A in vitro, conforme previamente descrito para a isoforma UBE2A/1. Os resultados dos ensaios in vivo indicam que apenas a expressão do transcito 1 de UBE2A é capaz de complementar os fenótipos apresentados pela linhagem 916;rad6 de S. cerevisiae. A expressão dos transcritos 2 ou 3 não resulta na restituição do fenótipo de sensibilidade à UV - a expressão gera certa toxicidade, agravada quando as células são cultivadas a 37o C. Entretanto, as isoformas por eles codificadas não parecem ser estáveis na levedura: assim como nos tecidos humanos testados, não conseguimos detectá-las nos extratos protéicos das leveduras que expressavam esses transcritos. A expressão do transcrito 1 contendo a mutação c.382CT revelou que a isoforma UBE2A/Q128X, por sua vez, é estável na linhagem 916;rad6, porém, além de não restituir o fenótipo de sensibilidade à UV, foi, dentre as isoformas de UBE2A, a mais tóxica. Os fenótipos de toxicidade não foram observados após expressão em linhagem selvagem de S. cerevisiae. Esses resultados indicam que as isoformas 2 e 3 de UBE2A não apresentam atividade de conjugase de ubiquitina e que são, aparentemente, degradadas imediatamente após sua expressão em levedura. O fato de o fenótipo de toxicidade ser agravado, em condições de choque térmico, apóia a hipótese de degradação dessas isoformas, em levedura. A degradação pode ser resultado da ausência de parceiro que permita sua estabilidade, mas a ausência das isoformas também em extratos protéicos de tecidos humanos sugere que o mesmo processo de degradação ocorra em mamíferos. Segundo a classificação das E2, as diversas conjugases de ubiquitina têm em comum o domínio UBC altamente conservado e as variações observadas consistem em inserções ou extensões C-terminais, mas nunca deleções, como ocorre nas isoformas 2 e 3 de UBE2A. Os transcritos alternativos teriam, assim, função regulatória. Os ensaios in vitro confirmaram a capacidade de UBE2A/1 ubiquitinar histonas H2A. Os ensaios com UBE2A/2 e UBE2A/3 não foram conclusivos, uma vez que a incapacidade de ubiquitinação de histonas que observamos pode ter consequência da renaturação in vitro, que pode ter ocorrido prejudicando sua função. Entretanto a obtenção das isoformas puras nos permitiu verificar que, caso a isoforma 2 estivesse presente nos extratos de levedura, ela seria reconhecida pelo anticorpo anti-RAD6. Verificamos que a proteína mutada UBE2A/Q128X é capaz de interagir com a E1, da qual recebe a molécula de ubiquitina, mas não é capaz de transferi-la para a histona. O segmento C-terminal ausente nessa isoforma é, portanto, importante nesse processo. Os ensaios in vitro despertaram nossa atenção para o fenômeno de autoubiquitinação de UBE2A, possível mecanismo de autorregulação previamente considerado na literatura. O fato de alguns trabalhos sugerirem que as E2 atuem também como dímeros in vivo e in vitro e a elevada conservação entre as parálogas humanas UBE2A e UBE2B nos levaram a considerar a possibilidade de mecanismo de regulação recíproca. Dessa maneira, a degradação de UBE2A/Q128X nas células do paciente poderia ser dependente de UBE2B. A reduzida capacidade de autoubiquitinação da isoforma mutada dificultaria sua degradação e tornaria necessária a atividade da paráloga. Isso explicaria porque ela é estável quando expressa na linhagem de levedura 916;rad6, mas não nas células do paciente. A presença de RAD6 estaria diretamente relacionada à ausência de toxicidade após a expressão de UBE2A/Q128X em linhagem selvagem a degradação da isoforma mutada está ocorrendo nessas células. A não viabilidade de camundongo duplo-nocaute quanto as parálogas UBE2A e UBE2B não permite testar a estabilidade da isoforma mutada em células de mamíferos. Observamos, de fato, que a inibição do proteassoma nas células do paciente leva ao acúmulo dessa proteína. A presença da mutação c.382C8594;T nas células do paciente parece resultar no fenótipo de DM devido à perda de função de UBE2A: a isoforma mutada não restitui o fenótipo de sensibilidade à UV de S. cerevisiae e não foi capaz de ubiquitinar histonas H2A in vitro. Além disso, indivíduos com microdeleções de UBE2A apresentam fenótipo semelhante ao de nossos pacientes. Por outro lado, a presença da proteína mutada que necessitaria de UBE2B para ser degradada pode caracterizar um ganho tóxico de função - comprometeria a função de ambas as parálogas. É possível que os dois mecanismos contribuam para o quadro clínico. Os dados dos ensaios in vivo e in vitro abrem caminhos de investigação do processo de regulação de UBE2A e UBE2B no nível da proteína, sugerindo a autoubiquitinação e a ubiquitinaão recíproca como possíveis mecanismos reguladores, que podem explicar a conservação das duas parálogas de RAD6 em mamíferos. / We have previously described a nonsense mutation (c.382C8594;T) in the UBE2A gene, at Xq24, which encodes a ubiquitin conjugating enzyme (E2), as the cause of a new X-linked mental retardation syndrome. The predicted protein lacks the 25 C-terminal amino acid residues conserved in vertebrates and in Drosophila. This was the first description of a mutation in a ubiquitin conjugating enzyme gene causative of a human disease. In the present work, we focused on the UBE2A gene, its alternative transcripts and isoforms, and the effect of the c.382C8594;T mutation. We screened for UBE2A mutations 23 males presenting X-linked mental retardation (XLMR), previously mapped to the interval encompassing this gene, and one isolated case, who shared clinical features with our previously described patients. No mutations were detected in this selected series of patients suggesting that mutations in UBE2A is not a common cause of XLMR, similarly to the majority of the XLMR genes hereto described. Very recently four Xq24 microdeletions encompassing UBE2A and three missence mutations were found by other groups in mentally retarded males that shared several clinical features with our patients. Comparing these and our patients, a clinical picture emerges of mental retardation associated with severe speech impairment, present in all of them. Short stature, large mouth with downturned corners and thin lips, short and broad neck, low posterior hairline, widely spaced nipples, marked generalized hirsutism and seizures are common features. However, microcephaly was observed only in patients carrying UBE2A deletions, while carriers of missense or nonsense mutations showed macrocephaly. We evaluated the effect of the UBE2A c.382C8594;T mutation on transcription and translation. This mutation affects the last UBE2A exon and, as expected, does not lead to nonsense mediated RNA decay, demonstrated by the presence of UBE2A mRNA in leucocytes of an affected male. However, only a small amount of the mutated protein was detected in the patients cells, suggesting the loss of UBE2A function as the cause of the syndrome. The posttranslational degradation of the mutated protein could also disturb the cellular homeostasis, a gain of function that remained a possibility. The detrimental effect of the c.382C8594;T mutation was further supported by the presence of only the normal transcript in leucocytes of a heterozygous woman, who had completely skewed X inactivation, thus pointing to the selective advantage of lymphocytes carrying the normal allele on the active X chromosome. Our search in DNA and protein sequence databases suggested that the UBE2A gene produces three alternative transcripts all classified as protein coding. These three tanscripts contain the mutation site (c.382C8594;T). We showed that all three UBE2A transcripts are expressed in human leucocytes, adipocytes, placenta, cerebral cortex and hippocampus. We also detected an alternative transcript in murine, which corresponds to the human transcript 3. This alternative transcript was present in all murine tissues analyzed, including samples from a UBE2A knockout mouse. However, we failed to detect the proteins encoded by the alternative transcripts. This could result from low affinity of the used commercial antibody to the isoforms. Alternatively, a small amount of these proteins in the pool of cellular proteins, might have not been detected by Western blotting. We performed in vivo and in vitro assays to address the role of the alternative UBE2A isoforms, and to evaluate the effect of c.382C-T mutation on UBE2A function. Taking into account the high amino acid conservation between the human UBE2A and the Saccharomyces cerevisiae ortholog RAD6, we used a 916;rad6 yeast strain to verify whether UBE2A alternative and mutated isoforms were able to complement its UV-sensitivity phenotype, as previously demosntrated for UBE2A isoform 1. We also performed in vitro assays to evaluate their ubiquitination activity towards histone H2A, a known in vitro substrate of RAD6 and UBE2A. Only UBE2A isoform 1 could rescue the UV sensitivity phenotype of the knockout yeast strain. The expression of the alternative isoforms 2 and 3 was partially toxic to this yeast strain, and toxicity increased under heat shock conditions. However, these two isoforms do not seem to be stable in yeast cells: as in human tissues, we failed to detect UBE2A isoforms 2 and 3 in yeast cells expressing the corresponding transcripts. The mutant isoform was stable in yeast, but was unable to rescue the UV-sensitivity phenotype, its expression resulting in severe toxicity to the 916;rad6 strain. On the other hand, toxicity was not observed when the mutant UBE2A isoform was expressed in wild type yeast. These findings suggest that isoforms 2 and 3 do not have ubiquitin conjugating activity and, apparently, are degraded immediately after translation. The fact that toxicity is enhanced when these isoforms are expressed under heat shock conditions supports Degradation hypothesis. The degradation could also be due to the absence of a functional partner, in yeast, that could contribute to their stability. Since the alternative isoforms were not detected in the human tissues analyzed, the degradation might occur in human cells as well. E2 enzymes share a catalytic domain and variations among them consist of insertions or terminal extensions, never deletions. Both isoforms 2 and 3 would have deletions of the catalytic domain, suggesting that they are not functional. A regulatory role for these transcripts is a possibility. Our in vitro assays confirmed that UBE2A isoform 1 is capable of histone H2A ubiquitination. The assays for isoforms 2 and 3 were inconclusive, since their lack of ubiquitin conjugating activity could be caused by incorrect in vitro refolding, required because the proteins were obtained from bacterial inclusion bodies after heterologous expression. The mutated protein, however, was able to interact with the ubiquitin molecule, but failed to transfer it to histones, thus pointing to the importance of the C-terminal segment in this process. Our in vitro assays stongly suggested that UBE2A autoubiquitination occur, an activity previously considered a possible E2 regulatory mechanism. Since there is evidence that some E2s form functional dimers, we hypothesized that, due to their high amino acid conservation, UBE2A and its paralog UBE2B might form heterodimers in vivo, as a mutual regulating mechanism. Under this hypothesis, the degradation of the mutated protein could be UBE2B dependent. The reduced autoubiquitination capacity of the mutated isoform could impair its degradation, and require the participation or the paralog. This would explain why the mutated protein was stable in the 916;rad6 yeast strain, but not in the patient´s cells with a functional UBE2B. Following the same reasoning, in wild type yeast, the presence of RAD6 would explain the absence of the mutated protein and toxicity. The non-viability of the double (UBE2A and UBE2B) knockout cells prevented testing whether the mutated protein was stable in the absence of its paralog. However, proteasome inhibition in cultured cells from one of our patients resulted in accumulation of the mutated protein, confirming its degradion via the ubiquitin-proteasome pathway. In conclusion, the UBE2A c.382C8594;T mutation seems to lead to mental retardation in our patients due to loss of UBE2A function: the mutated isoform is unable to rescue the UV-sensitivity phenotype of 916;rad6 yeast or to ubiquitinate histones in vitro. In addition, patients carrying UBE2A deletions share clinical manifestations with our patients. On the other hand, the possibility remains of a clinical effect of the requirement of UBE2B for degrading the mutated UBE2A. Our data suggest reciprocal ubiquitination in addition to autoubiquitination as UBE2A and UBE2B regulatory mechanism that would explain the conservation of the two paralog genes in mammals.

A imobilização de moléculas de interesse biológico em superfícies sólidas é essencial para uma série de aplicações biotecnológicas. Dentre as técnicas de imobilização, a automontagem camada por camada por adsorção física possui inúmeras vantagens, incluindo condições brandas e fisiológicas de preparação, capacidade de incorporar diferentes biomoléculas, e controle molecular. Nesta tese foram explorados filmes nanoestruturados de materiais de interesse biológico, bem como modelos de membranas, em que foram empregadas a técnica de automontagem e a preparação de lipossomos. Os lipossomos, que serviram como modelos de membrana, foram imobilizados em filmes automontados e sua integridade estrutural foi mantida. Também foram utilizados para incorporar e estabilizar melanina, e então imobilizados em filmes automontados, com preservação da propriedade fluorescente da melanina. A automontagem também foi utilizada para imobilização das enzimas uricase, fitase e colesterol oxidase, alternadas com camadas de polieletrólitos. Estes filmes mostraram bom desempenho como biossensores amperométricos para uricase e fitase, e como biossensores usando espectroscopia de impedância para a fitase e colesterol oxidase. Tais biossensores foram usados para detectar baixas quantidades de ácido úrico, ácido fítico e colesterol, respectivamente. Não houve efeitos de interferentes nos sensores amperométricos devido à utilização de eletrodos previamente modificados com azul da Prússia, que funcionou como mediador redox. A alta sensibilidade e seletividade dos biossensores foram atribuídas à natureza do filme ultrafino e à capacidade de reconhecimento das biomoléculas, respectivamente. Esta abordagem abre caminho para novas tecnologias de dispositivos para diagnósticos clínicos e análises de alimentos, bem como para entender mecanismos de interação da biomolécula com a membrana celular para o desenvolvimento de agentes terapêuticos. / The immobilization of molecules of biological interest on solid surfaces is essential for a number of biotechnological applications. Among the techniques for immobilization the layer-by-layer (LbL) method based on physical adsorption exhibits several advantages, including mild, physiological conditions for film preparation, ability to incorporate different biomolecules and molecular control. In this thesis, nanostructured films made with materials of biological interest were exploited as model membranes, where use was made of the LbL technique and liposomes. The latter, which served as membrane models, were immobilized in LbL films and had their structural integrity preserved. Liposomes were also used to incorporate and stabilize melanin, which were then deposited on LbL films with the fluorescence of melanin being preserved. The LbL method was also used to immobilize the enzymes uricase, phytase and cholesterol oxidase, alternated with layers of polyelectrolytes. These LbL films were employed in amperometric biosensors with uricase and phytase, and in biosensors based on impedance spectroscopy for phytase and cholesterol oxidase. Low amounts of uric acid, phytic acid and cholesterol were detected, respectively. There was no effect from interferents in the amperometric biosensors because the electrodes were previously modified with a layer of Prussian Blue, which acted as a redox mediator. The high sensitivity and selectivity were attributed to the ultrathin nature of the films and the ability of molecular recognition of the biomolecules, respectively. The approaches used here open the way for novel devices for clinical diagnostics and food quality control, in addition to understanding the interaction mechanisms between the biomolecules and the cell membranes, which is important for developing therapeutic agents.

Evidências sobre a presença do sistema renina-angiotensina (SRA) na medula óssea e a possível participação da enzima conversora de angiotensina-I (ECA) na regulação hematopoética tem despertado o interesse da comunidade científica. Como a ECA também é um componente chave do sistema calicreína-cininas (SCC), é possível que elementos deste sistema, possam estar envolvidos no controle hematopoético. Assim, avaliamos a participação da ECA na regulação hematopoética de animais não modificados (WT) e nocautes dos receptores B1 de cininas (KOB1). Para isso, utilizamos técnicas de cultura de células de medula óssea, a saber: os ensaios clonogênicos em soft-ágar para granulócitos e macrófagos (CFU-GM) e o sistema de cultura líquida de longa duração (CLLD). Os resultados mostraram a presença da ECA em células das CLLD e indicaram a participação da enzima na proliferação de progenitores hematopoéticos possivelmente através do controle dos níveis de AcSDKP, pois o tratamento com o tetrapeptídeo e com captopril, reduziu significativamente o número CFU-GM in vitro e in vivo. Quando adicionado às CLLD, o AcSDKP foi capaz de aumentar significativamente a expressão do mRNA da ECA, sugerindo que seus níveis possam controlar a expressão gênica desta enzima. Em relação aos animais KOB1, os resultados mostraram maior atividade da ECA, acompanhado de aumento não significativo da expressão gênica e protéica da enzima. O tratamento das CLLD de animais WT com agonistas de receptores de cininas, não alterou a expressão gênica e a atividade da ECA. Assim, nossos dados sugerem que a ECA participa da regulação hematopoética neste modelo. No entanto, novos estudos serão necessários para a elucidação dos mecanismos envolvidos na expressão e/ou controle da atividade da ECA pelos receptores de cininas. / Evidences on the presence of the renin angiotensin system in the bone marrow and the possible participation of the angiotensin-I converting enzyme (ACE) in the hematopoietic regulation have aroused interest of the scientific community. As the ACE also is a common element of the kallikrein-kinin system (KKS), it is possible that elements of KKS, can be involved in the hematopoietic control. Thus, we evaluated the participation of the ACE on the hematopoietic regulation of wild-type (WT) and kinin receptor B1 knockout mice (KOB1). For this, we use techniques of bone marrow cell culture, to know the clonogenic assays for granulocyte-macrophage (GM-CFU) and the long term bone marrow cultures (LTBMC). The results shown the presence of the ACE in cells from LTBMC and its possible participation on hematopoietic proliferation through the control of AcSDKP levels, therefore the treatment with AcSDKP and captopril, decreased significantly the GM-CFU number in vitro and in vivo. When added to the LTBMC, the AcSDKP increase significantly the expression of ACE mRNA, suggesting that its levels could control the gene expression of this enzyme. In relation to KOB1 mice, the results shown increase of the ACE activity and not significant increase of the gene and protein expression of the enzyme. The treatment of the LTBMC of WT mice with kinins receptors agonists, did not modify the gene expression and the ACE activity. Thus, our data suggesting that ACE participate of the hematopoietic regulation in this model. However, new studies will be necessary to understand the involved mechanisms in the expression and/or control of ACE activity by kinins receptors.

A heme oxigenase (HEOX) é uma enzima que converte o anel heme em quantidades equimolares de biliverdina, monóxido de carbono (CO) e Fe3+. Esta enzima tem um importante papel fisiológico, regulando os níveis de hemeproteínas e protegendo as células da agressão oxidativa do heme livre. A biliverdina é, subseqüentemente, transformada em bilirrubina que apresenta propriedades antioxidativas e o Fe3+ é seqüestrado pela ferritina. O CO ativa a guanilil ciclase, com resultante produção de 3?,5?-monofosfato de guanosina cíclico provocando relaxamento da musculatura lisa vascular. Em trabalho anterior, nós verificamos o efeito da inibição aguda da heme oxigenase com zinco protoporfirina (ZnPP IX) sobre a pressão arterial de ratos Wistar machos recebendo dietas hipossódica (0,15% de NaCl), normossódica (1,3% de NaCl) ou hipersódica (8% de NaCl) desde o desmame. Nos animais sob dieta hipersódica houve diminuição nos níveis pressóricos, enquanto que nos animais que recebiam dieta hipo e normossódica, ocorreu um aumento dos níveis pressóricos. A análise destes resultados mostrou a existência de uma correlação negativa entre a pressão arterial basal medida antes da injeção de ZnPP IX e o efeito deste tratamento sobre os níveis pressóricos. Esta correlação independeu do conteúdo de sal na dieta consumida pelos animais. Concluímos assim, que a resposta à inibição da HEOX é modulada pela pressão arterial basal. Recentemente, foi mostrado que a heme oxigenase é induzida por incrementos da pressão obtidos de maneiras diversas e que ao retornar os níveis pressóricos a valores basais esta indução da enzima é revertida. A estimulação da HEOX promove consumo de anel heme. O heme integra a estrutura molecular de enzimas importantes na regulação da pressão arterial, como por exemplo, guanilato ciclase, óxido nítrico sintase, hidroxilase e epóxigenase (enzimas pertencentes à família do citocromo P-450). Permitimo-nos conjecturar que a falta de heme repercute sobre a atuação destas enzimas, uma vez que o turnover destas enzimas é dependente de heme. O objetivo deste estudo foi confirmar em outros modelos de hipertensão arterial os achados anteriores e verificar se a enzima epoxigenase que metaboliza o ácido araquidônico formando compostos vasodilatadores, tais como EET e DiHTE, está envolvida na queda da pressão arterial dos animais sob dieta hipersódica. Neste estudo foi induzida hipertensão arterial crônica com angiotensina II (AII - 0,7 mg.kg-1.d-1, via minibomba osmótica durante 7 dias) ou com L?-nitro L-arginina metil ester (L-NAME ? 50 mg/L fornecido na água de beber ao longo de duas semanas) e hipertensão arterial aguda com fenilefrina (FE - 1 mg.kg-1.h-1 iv ). Hidralazina (15 mg.kg-1.dia-1 fornecido na água de beber durante 9 dias) e nitroprussiato de sódio (SNP - 7,7?g.kg-1.min-1 iv) foram utilizados para induzir diminuição crônica e aguda, respectivamente, da pressão arterial. A participação da via do citocromo P-450 no mecanismo de queda pressórica em resposta ao ZnPP IX nos animais sob dieta hipersódica (descrita no trabalho anterior), foi avaliada através da inibição desta via com clotrimazole (80 mg/kg/24 horas) em animais na vigência de sobrecarga de sal ou consumindo dieta normossódica. Grupos de ratos submetidos ao tratamento com AII, L-NAME, FE, SNP, hidralazina e clotrimazole foram submetidos ao teste de inibição da HEOX. A pressão arterial direta (artéria carótida) foi avaliada antes e após a administração de zinco protoporfirina IX (ZnPP IX ? 90 ?mol/kg ip) ou veículo (carbonato de sódio ? 0,15mmol/kg ip). Nós verificamos nos modelos de hipertensão arterial crônicos ou no modelo agudo um resultado similar ao encontrado no estudo anterior, ou seja, em resposta à inibição da heme oxigenase houve uma queda importante da pressão arterial. Nos animais submetidos a hipotensão arterial não houve modificação da pressão arterial em resposta à administração de ZnPP IX. Nos grupos de animais submetidos ao tratamento com clotrimazole não houve modificação da pressão arterial após administração de ZnPP IX. Em conclusão, pressão basal elevada modifica o efeito da inibição da heme oxigenase sobre os níveis pressóricos em comparação com pressão arterial basal normal ou reduzida. A via do citocromo P-450 parece estar envolvida na queda pressórica após inibição da heme oxigenase nos animais submetidos a tratamento crônico com dieta hipersódica, uma vez que nos animais tratados com clotrimazole não houve modificação pressórica após a inibição da heme oxigenase. / Heme oxygenase (HEOX) is the rate-limiting enzyme that opens the heme ring, resulting in equimolar quantities of biliverdin, carbon monoxide (CO) and Fe3+. HEOX plays an important physiological role in the degradation of heme, regulating hemoprotein levels and therefore protecting cells from the deleterious effects of free heme. Biliverdin is subsequently reduced by biliverdin reductase to bilirubin that has antioxidant properties. Iron is sequestered by ferritin. CO activates soluble guanylate cyclase with resultant production of 3?,5?-cyclic guanosine monophosphate (cGMP) which produces relaxation of the vascular smooth muscle cells. Previously we demonstrated the effect of acute HEOX inhibition by zinc protoporphyrin IX (ZnPP IX) on blood pressure in male Wistar rats that were fed with low (LSD ? 0.15% NaCl), normal (NSD ? 1.3%) or high salt diet (HSD - 8% NaCl) from weaning (21 days-old animals). The blood pressure decreased in rats on HSD, and increased in the animals on NSD and LSD after ZnPP IX administration. A negative correlation was obtained between blood pressure measured before ZnPP IX and the area under the curve of the percentage of blood pressure changes induced by ZnPP IX. This correlation seems to be independent of the salt content in the diet. Our conclusion is that the response to heme oxygenase inhibition is modulated by basal arterial blood pressure. Recently it was showed that heme oxygenase is induced by high blood pressure and the levels of the enzyme returns to normal with blood pressure control. It is known that heme oxygenase stimulation provokes breakdown of heme ring. The heme integrates the molecular structure of several important enzymes that are involved in the regulation of blood pressure, such as, soluble guanylate cyclase, nitric oxide synthase, hydroxylase and epoxygenase (cytochrome P-450 family). We postulate that the deficiency in heme rings due to heme oxigenase induction might lead to disturbances in the activities of some of these enzymes and hence hypertension. The objective of this study was 1) to confirm the results observed previously in others models f hypertension and 2) to the role of epoxygenase in the regulation of blood pressure in response to HEOX inhibition in hypertensive animals. The chronic hypertension was induced by angiotensin II (AII - 0.7 mg.kg-1.d-1, by osmotic mini pumps during 7 days) or with L?-nitro L-arginine metyl ester (L-NAME ? 50 mg/L in the tap water was given during two weeks ) and acute hypertension with phenylephrine (FE - 1 mg.kg-1.h-1 iv ). Hidralazine (15 mg.kg-1.d-1 in the tap water was given during 9 days) and sodium nitropruside (SNP - 7.7?g.kg-1.min-1 iv) were used, respectively, to induce chronic and acute decreases of the blood pressure. The participation of the cytochrome P-450 pathway in the mechanism of blood pressure reduction in response to ZnPP IX was evaluated through the inhibition of this pathway by clorimazole (80 mg/kg/24 hours) in animals on high salt diet or nornal salt diet. Groups of rats treated with AII, L-NAME, FE, SNP, hidralazine and clotrimazole were submitted to HEOX inhibition. Direct blood pressure (carotid artery) measurements were undertaken before and after zinc protoprphyrin IX administration (ZnPP IX ? 90 ?mol/kg ip) or vehicle (sodium carbonate ? 0,15mmol/kg ip). In the chronic or acute hypertension models heme oxygenase inhibition induced a decrease of blood pressure. In the hypotension group there was no modification on blood pressure of these animals in response to ZnPP IX. Animals on high salt diet submitted to the clotrimazole treatment did not modify the blood pressure after ZnPP IX administration. Thus; the cytochrome P-450 pathway seems to be involved in the blood pressure decreases after HEOX inhibition in the animals under long term of high salt diet since there was no change in blood pressure in the clotrimazole-treated groups after heme oxygenase inhibition.