Thesis (Ph. D.)--University of Missouri--Columbia, 2003. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 139-154).

Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 2009. / Härtill 5 uppsatser. Även tryckt utgåva.

Thesis (MScMedSc (Biomedical Sciences. Anatomy and Histology)--Stellenbosch University, 2008.

Glycosylation, the addition of one or more carbohydrates molecules to a protein, is crucial for many cellular processes. Aberrant glycosylation is a key marker for various diseases such as cancer and rheumatoid arthritis. It has also recently been discovered that glycosylation is important in the ability of the Human Immunodeficiency Virus (HIV) to evade recognition by the immune system. Given the importance of glycosylation in disease, major efforts are underway in life science research to investigate the glycome, the entire glycosylation profile of an organelle, cell or tissue type. To date, little bioinformatics research has been performed in glycomics due to the complexity of glycan structures and the low throughput of carbohydrate analysis. Recent advances in mass spectrometry (MS) have greatly facilitated the analysis of the glycome. Increasingly, this technology is preferred over traditional methods of carbohydrate analysis which are often laborious and unsuitable for low abundance glycoproteins. When subject to mass spectrometry with collision-induced dissociation, glycopeptides produce characteristic MS/MS spectra that can be detected by visual inspection. However, given the high volume of data output from proteome studies today, manually searching for glycopeptides is an impractical task. In this thesis, we present a tool to automate the identification of glycopeptide spectra from MS/MS data. Further, we discuss some methodologies to automate the elucidation of the structure of the carbohydrate moiety of glycopeptides by adapting traditional MS/MS ion searching techniques employed in peptide sequence determination. MS/MS ion searching, a common technique in proteomics, aims to interpret MS/MS spectra by correlating structures from a database to the patterns represented in the spectrum. The tool was tested on high throughput proteomics data and was shown to identify 97% of all glycopeptides present in the test data. Further, the tool assigned correct carbohydrate structures to many of these glycopeptide MS/MS spectra. Applications of the tool in a proteomics environment for the analysis of glycopeptide expression in cancer tissue are also be presented.

Les bactéries magnétotactiques (MTB) représentent un groupe de bactéries diverses sur le plan phylogénétique, morphologique et physiologique et elles ont la capacité de s'orienter grâce au champ géomagnétique terrestre afin de trouver leurs conditions optimales de développement. Ce comportement remarquable est appelé le magnétotactisme. Les connaissances actuelles de la formation des magnétosomes et du magnétotactisme sont basées principalement sur l'étude des souches magnetospirilla d'eau douce. Au cours de cette thèse, j'ai participé à l'annotation et réalisé des analyses génomiques, physiologiques et génétiques des deux MTB marines. Mes résultats ont révélé un mécanisme d'adaptation de la souche magnetospirillum QH-2 à l'habitat intertidal et des voies métaboliques (autotrophie,- fixation de l'azote, transport du fer) ainsi que des mécanismes de détection environnementaux distincts des magnétospirilla d'eau douce. La souche marine ovoïde MO-1 possède un génome composé de fortes proportions de gènes avec des origines possibles de gamma-(23,6 %), delta-(16,8 %), alpha-(13,2 %) et bêta- (9,1 %) protéobactéries. Cette constatation suggère que MO-1 est un ancêtre fossile ou une nouvelle sous-classe des Proteobacteria. J'ai caractérisé le comportement magnétoctatique de la souche MO-1 et montré que le magnétotactisme est bénéfique et même essentiel pour la croissance des MTB. Par ailleurs, j'ai caractérisé des glycoprotéines essentielles pour la structure et la fonction de l'appareil flagellaire de MO-1. L'ensemble de ces résultats contribue à notre compréhension de la diversité et l'évolution des MTB, ainsi que l'importance environnementale du magnétotactisme. / Magnetotactic bacteria (MTB) consist of a phylogenetically, morphologically and physiologically diverse group of gram-negative bacteria. They have the unique capacity of synthesizing magnetic crystal enveloped with membrane, referred to as magnetosomes, which allow the bacteria swimming along magnetic fields lines (magnetotaxis) to seek optimal oxygen concentration with maximal efficiency. Current knowledge of magnetosome formation and magnetotaxis mainly steams from the study of freshwater magnetospirillum strains. In this thesis, I participated to the expert annotation and performed genomic, physiological and genetic analyses of two marine MTB. I revealed the adaptation of marine magnetospirillum strain QH-2 to the intertidal habitat and metabolic pathways (autotrophy, N2-fixation, iron-transport) and environmental sensing mechanism distinct from those of the freshwater magnetospirilla. In addition, the genome of the marine ovoid strain MO-1 is composed of high proportions of genes with possible origins of gamma- (23.6%), delta- (16.8%), alpha- (13.2%) and beta- (9.1%) proteobacteria. This finding suggests that MO-1 is either a fossil ancestor or a new subclass of the Proteobacteria. I characterized the magnetotactic behavior of the strain MO-1 and showed that magnetotaxis is beneficial and even essential for the growth of MTB. In addition, I carried out proteomic and biochemical studies of glycol-proteins being components of the MO-1 flagellar apparatus or possibly serving as lubricants for the flagellar motor. Together these results contribute to our understanding of the diversity and evolution of MTB as well as the environmental significance of magnetotaxis.

Forma epimastigotas de T. cruzi são aglutinadas especificamente por baixas concentrações de concanavalina A. A aglutinação é linear com o tempo até aproximadamente10 minutos, para um número de células maior que 1 x 108 células/ml. Nessas condições a aglutinação é dependente da concentração de con A. As formas tripomastigotas sanguícolas e matecíclicas não são aglutináveis por con A. O complexo glicoproteico isolado de formas epimastigotas de T. cruzi por tratramentofenólico de extrato celular, apresenta na sua composição ácida siálico, glicosamina, galactose, glicose e manose, além de xilose em algumas frações. Os aminoácidos constituintes são principalmente lisina, ácido aspártico (e/ou asparagina), alanina, treonina, ácido glutâmico (e/ou glutamina). serina, prolina e glicina. Esse complexo pode ser separado em três componentes em colunas de DEAE-celulose. Dois desses componentes, selecionados para estudo, inibem a reação de aglutinação por con A das formas epimastigotas, assim como a fração não cromatografada. Essas frações isoladas fornecem quatro componentes glicoproteicos por eletroforese em gel de poliacrilamida na presença de SDS. / Epimastigote forms of T. cruzi are agglutinated by low con A concentrations. The agglutinabillity is linear up to 10 minutes. Under these conditions the agglutination is dependent on the con A concentration providing the cell density is 108/ml or higher. The blood forms and culture trypomastigotes are not agglutinated by con A. A glycoprotein complex was isolated from epimastigote forms of T. cruzi by aqueous phenol extraction. This complex is composed by sialic acid, glucosamine, galactose, glucose, mannose and xylose. The latter appears only in some fractions of the complex. The amino acids found are lysine, aspartic acid (and/or asparagine), alanine, threonine, glutamic acid (and/or glutamine), serine, proline and glycine. The glycoproteins render three components in DEAE-cellulose columns (peaks 1, 2 and 3). The peaks 2 and 3 are able to inhibit the agglutination of epimastigotes by con A. These fractions are separated in four glycoprotein components by polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of SDS.

Trypanosoma cruzi, agente causador da Doença de Chagas, é um protozoário intracelular obrigatório. Vários estudos foram realizados visando a caracterização de moléculas de 85-90 kDa, presentes na superfície do parasita bem como de seus possíveis receptores nas células do hospedeiro vertebrado. Um membro da superfamília das gp85/trans-sialidases (Tc85-11), expresso somente na superfície das formas intectivas tripomastigotas e que adere em laminina e em células, foi clonado e caracterizado em nosso laboratório. Peptídeo J, fragmento de Tc85-11 não implicado em adesão a laminina, que contém o motivo conservado na superfamília, com seqüência VTVXNVFLYNR, aqui denominado \"domínio FLY\", foi identificado como sendo responsável pela adesão da porção carboxi-terminal da proteína em células epiteliais e, adicionado ao meio de cultura, promoveu aumento do número de células infectadas por T.cruzi. Seu receptor foi descrito como CK18 (Magdesian et al., 2001). Dando continuidade a esse estudo, em nosso laboratório caracterizamos a porção amino-terminal de CK18 como a região da interação com \"domínio FLY\" e identificamos o provável sítio de ligação, localizado entre os 15 aminoácidos iniciais da proteína. Adicionalmente, com o intuito de determinar a função do \"domínio FLY\", caracterizamos o peptídeo J como molécula extremamente adesiva, interagindo com a superfície de células epiteliais, matriz extracelular e promovendo interação entre tripomastigotas e ECM, possivelmente por meio de interações hidrofóbicas não dependentes de sua estrutura tridimensional adotada na proteína nativa. \"Domínio FLY\" foi caracterizado, ainda, como possível modulador da infecção por tripomastigotas já que, da mesma forma que estimula a invasão quando adicionado ao meio de cultura (Magdesian et al., 2001), promove secreção de proteínas imunorelacionadas com CK18 e ligantes de proteína A para o sobrenadante celular. Esse sobrenadante é capaz de in vitro inibir o processo infectivo do parasita em cerca de 40%. / Trypanosoma cruzi the causative agent of Chagas´ disease is an obligatory intracellular parasite in the mammalian host. Altrough the mechanism of trypomastigotes invasion of host cells has been intensively studied, a final and integrate picture of the process remains elusive. Members of the gp85/trans-sialidase superfamily have been implicated in the parasite-host interaction, with Tc85 family (85 kDa glycoproteins) implicated in the adhesion step. Our laboratory showed that Tc85-11, one member of Tc85 family, is a multi-adhesive molecule, with binding sites located at the amino- and carboxi-portions of the protein. The conserved \"FLY domain\" (peptide J) is present in all members of the family, binds to cytokeratin 18 (CK18) and enhances T. cruzi invasion (Magdesian et al., 2001). Herein, we localized the binding site of \"FLY domain\" on the amino-portion of CK18 and demonstrated an increase of trypomastigotes adhesion to extracellular matrix upon FLY treatment. The \"FLY domain\" can modulate T. cruzi infection in vitro and apparently is responsible for inducing the secretion of molecules by the host that inhibit trypomastigote invasion.

Com a intenção de estabelecer métodos físico-químicos como uma alternativa ao bioensaio in vivo para determinação de atividade biológica, o conteúdo de hFSH, hTSH e hLH de diferentes preparações, nativas e recombinantes, foi determinado por cromatografia líquida de alta eficiência em fase reversa (RP-HPLC) e comparado ao dado obtido pelo clássico bioensaio in vivo em camundongos ou ratos (BA). Para estes hormônios foi encontrada uma relação linear entre os dois métodos: hFSH BAUI = 0,9925 RP-HPLCUI - 1,3165, r = 0,9371, p < 0,001, n = 24; hTSH BA&mu;g = 0,9790 RP-HPLC&mu;g - 0,052, r = 0,8725 , p < 0,001, n = 14; hLH BAUI = 0,8771 RP-HPLCUI + 12,41; r = 0,9786, p < 0,01, n = 5. Para outras nove preparações de hFSH e onze preparações de hTSH foi determinada a diferença média (d) entre a bioatividade predita pela RP-HPLC através destas equações e da média das bioatividades obtidas com os dois métodos. Para o hLH não foi possível determinar esta diferença em virtude das poucas amostras disponíveis. No caso do hFSH, d ± DP = -2,11 ± 3,49 % sendo a precisão de 1,16% e no caso do hTSH, d ± DP = -2,01 ± 5,56 % com precisão de 1,68%. Amostras parcialmente alteradas apresentaram diferentes graus de atividade de hFSH, hTSH e hLH que puderam ser preditas por RP-HPLC com uma aceitável concordância com os bioensaios in vivo. Estes resultados demonstraram que o emprego de um ensaio físico-químico sem o uso de animais, tal como a RP-HPLC, é uma alternativa viável ao uso do bioensaio in vivo para a determinação da potência de hFSH e hTSH, reduzindo assim o número de animais em geral utilizados para assegurar a qualidade e eficácia de um produto farmacêutico. / With the intention of setting up physico-chemical methods as an alternative to in vivo bioassay for determining biological activity, the hFSH, hTSH and hLH content of native and recombinant preparations was determined by reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) and compared with the data obtained by the classical mouse or rat in vivo bioassays (BA). A linear relationship between the two methods was found for these hormones: hFSH BAIU = 0.9925 RP-HPLCIU 1.3165, r = 0.9371, p < 0.001, n = 24; hTSH BA&mu;g = 0.9790 RP-HPLC&mu;g - 0.052, r = 0.8725, p < 0.001, n = 14; hLH BAIU = 0.8771 RP-HPLCIU + 12.41, r = 0.9786, p < 0.01, n = 5. For nine other hFSH and eleven hTSH preparations, the mean difference (d) between the bioactivity predicted from RP-HPLC data via these equations and the mean of the bioactivities obtained with the two methods was as follows. For hLH this difference could not be estimated due to lack of different samples. In the case of hFSH, d ± SD = -2.11 ± 3.49% with a precision of 1.16% and in the case of hTSH, d ± SD = -2.01 ± 5.56 %, with precision of 1.68%. Partly-degraded hFSH, hTSH and hLH samples presented different activity degrees that could be predicted by RP-HPLC, with an acceptable agreement with the in vivo bioassays. These results demonstrate that the employment of a non-animal physico-chemical assay, such as RP-HPLC, is a viable alternative to the use of an in vivo bioassay for hFSH and hTSH potency determination, thus reducing the number of animals currently used for assuring quality and efficacy of a pharmaceutical product.

Com a intenção de estabelecer métodos físico-químicos como uma alternativa ao bioensaio in vivo para determinação de atividade biológica, o conteúdo de hFSH, hTSH e hLH de diferentes preparações, nativas e recombinantes, foi determinado por cromatografia líquida de alta eficiência em fase reversa (RP-HPLC) e comparado ao dado obtido pelo clássico bioensaio in vivo em camundongos ou ratos (BA). Para estes hormônios foi encontrada uma relação linear entre os dois métodos: hFSH BAUI = 0,9925 RP-HPLCUI - 1,3165, r = 0,9371, p < 0,001, n = 24; hTSH BA&mu;g = 0,9790 RP-HPLC&mu;g - 0,052, r = 0,8725 , p < 0,001, n = 14; hLH BAUI = 0,8771 RP-HPLCUI + 12,41; r = 0,9786, p < 0,01, n = 5. Para outras nove preparações de hFSH e onze preparações de hTSH foi determinada a diferença média (d) entre a bioatividade predita pela RP-HPLC através destas equações e da média das bioatividades obtidas com os dois métodos. Para o hLH não foi possível determinar esta diferença em virtude das poucas amostras disponíveis. No caso do hFSH, d ± DP = -2,11 ± 3,49 % sendo a precisão de 1,16% e no caso do hTSH, d ± DP = -2,01 ± 5,56 % com precisão de 1,68%. Amostras parcialmente alteradas apresentaram diferentes graus de atividade de hFSH, hTSH e hLH que puderam ser preditas por RP-HPLC com uma aceitável concordância com os bioensaios in vivo. Estes resultados demonstraram que o emprego de um ensaio físico-químico sem o uso de animais, tal como a RP-HPLC, é uma alternativa viável ao uso do bioensaio in vivo para a determinação da potência de hFSH e hTSH, reduzindo assim o número de animais em geral utilizados para assegurar a qualidade e eficácia de um produto farmacêutico. / With the intention of setting up physico-chemical methods as an alternative to in vivo bioassay for determining biological activity, the hFSH, hTSH and hLH content of native and recombinant preparations was determined by reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) and compared with the data obtained by the classical mouse or rat in vivo bioassays (BA). A linear relationship between the two methods was found for these hormones: hFSH BAIU = 0.9925 RP-HPLCIU 1.3165, r = 0.9371, p < 0.001, n = 24; hTSH BA&mu;g = 0.9790 RP-HPLC&mu;g - 0.052, r = 0.8725, p < 0.001, n = 14; hLH BAIU = 0.8771 RP-HPLCIU + 12.41, r = 0.9786, p < 0.01, n = 5. For nine other hFSH and eleven hTSH preparations, the mean difference (d) between the bioactivity predicted from RP-HPLC data via these equations and the mean of the bioactivities obtained with the two methods was as follows. For hLH this difference could not be estimated due to lack of different samples. In the case of hFSH, d ± SD = -2.11 ± 3.49% with a precision of 1.16% and in the case of hTSH, d ± SD = -2.01 ± 5.56 %, with precision of 1.68%. Partly-degraded hFSH, hTSH and hLH samples presented different activity degrees that could be predicted by RP-HPLC, with an acceptable agreement with the in vivo bioassays. These results demonstrate that the employment of a non-animal physico-chemical assay, such as RP-HPLC, is a viable alternative to the use of an in vivo bioassay for hFSH and hTSH potency determination, thus reducing the number of animals currently used for assuring quality and efficacy of a pharmaceutical product.

Paracoccidioidomicose (PCM) é uma doença granulomatosa sistêmica causada pelo fungo dimórfico Paracoccidioides brasiliensis. Aproximadamente 10 milhões de pessoas que vivem em áreas endêmicas estão infectadas com P. brasiliensis e até 2% destas podem desenvolver a PCM. Períodos extensos de quimioterapia são necessários e problemas de recidiva da doença são frequentes. Vacinas anti-PCM ainda não estão disponíveis para uso em humanos, porém, nos últimos anos, testes em modelo animal mostram que estratégias vacinais são viáveis. Formulações vacinais baseadas na proteína gp43 e no peptídeo P10 específico para células T CD4+ mostram-se promissores como antígenos vacinais. No presente trabalho, testamos as propriedades de uma formulação vacinal terapêutica baseada no peptídeo P10 combinado com flagelina de S. enterica, associada ou não a quimioterapia, como tratamento da PCM experimental. Os resultados indicaram que animais tratados apenas com a vacina, combinada ou não com os quimioterápicos, não demonstraram uma redução significativa da carga fúngica no pulmão. No entanto granulomas mais organizados foram observados no pulmão dos animais que receberam a formulação vacinal. / Paracoccidioidomycosis (PCM) is a systemic granulomatous disease caused by the dimorphic fungus Paracoccidioides brasiliensis. Approximately 10 million people living in endemic areas may be infected with this fungus and up to 2% of them may develop the disease. Extended periods of chemotherapy are often necessary to treat PCM and relapses occur frequently. PCM vaccines are not yet available for use in humans, but in recent years tests in animal models showed that vaccine strategies are viable. Vaccine formulations based in protein gp43 and a derived peptide P10, representing a CD4+ T cell-specific epitope, have showed promising results as vaccine antigens. In the present work, we tested the properties of a vaccine formulation based on the P10 peptide admixed with the S. enterica flagellin, in combination or not with chemotherapy, as a PCM therapeutic treatment. Treated mice, combined or not with chemotherapy, showed no significant reduction in lung fungal burden. Nonetheless, more organized lung granulomas were observed in animals that received the vaccine formulation.