Inmediatamente después del sacrificio del animal, se inician en la carne un gran número de cambios bioquímicos que son críticos para definir el desarrollo de la calidad. La evaluación de algunos metabolitos derivados de estos procesos ha sido propuesta como método rápido y simple para determinar la calidad de la carne y de los productos cárnicos. Actualmente, la técnica más utilizada en la detección de estos compuestos es la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). Sin embargo, el creciente interés de la industria, especialmente del sector alimentario, por realizar un control de calidad más rápido y económico, demanda métodos analíticos que sean compatibles con sus necesidades y que puedan ser usados en línea. En este contexto, el desarrollo de sensores enzimáticos de tipo amperométrico juega un papel muy importante y estos suponen una herramienta útil en el control de la calidad y la seguridad alimentaria. En la presente Tesis Doctoral se han desarrollado dos sensores enzimáticos, utilizando principios simples de construcción, para su aplicación en la determinación de hipoxantina (Hx) y aminas biógenas (AB), como marcadores de frescura, maduración y seguridad, en la carne y en productos cárnicos (embutido fermentado y jamón curado). El sensor enzimático consistió de un oxímetro en combinación de una enzima libre o inmovilizada. Las enzimas utilizadas fueron la xantina oxidasa (XO) para la determinación de Hx y la diamina oxidasa (DAO) para la determinación de AB. Además, los sensores enzimáticos fueron validados, correlacionando sus resultados con los obtenidos por HPLC, como método de referencia. Cabe destacar que se desarrolló un nuevo método rápido de análisis de nucleótidos y sus derivados basado en la cromatografía líquida de interacción hidrofílica (HILIC), siendo este una alternativa muy interesante a los métodos ya existentes. / Hernández Cázares, AS. (2010). Control de calidad y seguridad de la carne y productos cárnicos curados mediante el uso de sensores enzimáticos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8968

Made available in DSpace on 2015-04-11T13:38:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruna Lovizutto Protti Wohlke.pdf: 1421829 bytes, checksum: 1654b1beeb77d5566e82213f52b50a17 (MD5) Previous issue date: 2012-03-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A malária continua a ser a maior causa de morbidade e mortalidade mundial com até três milhões de mortes anuais. O tratamento da malária, causada por Plasmodium. falciparum, dependeu por décadas do uso da aminoquinolina cloroquina. Contudo a resistência à cloroquina em uma escala global expôs a capacidade com que o parasita pode desenvolver resistência a drogas. É, portanto, necessário o desenvolvimento de estudos que assegurem que drogas mais eficazes sejam descobertas de forma sustentável e que novos alvos moleculares para agentes antimalária sejam revelados. Através de análises de biologia celular e molecular foi possível sequenciar o genoma de P. falciparum e identificou-se novos alvos alvos terapêuticos antimalária. A proteína alvo estudada neste projeto foi a Hipoxantina guanina fosforribosiltransferase do P. falciparum, que está relacionada com a via de recuperação das purinas .O gene da enzima foi identificado no genoma do P. falciparum, e produzido por síntese química com códons preferenciais de Escherichia coli, clonado em um forte promotor de expressão para esta bactéria, expresso e a proteína recombinante purificada mostrou-se ativa. A enzima será utilizada futuramente em estudos de binding e inibição com novos compostos químicos e/ou componentes de extratos de microrganismos e plantas amazônicas

A síndrome de Lesch Nyhan é um erro inato do metabolismo das purinas, de característica recessiva, ligado ao sexo. Caracteriza-se, bioquimicamente, pela deficiência na atividade da enzima hipoxantina-guanina fosforribosiltransferase (HGPRT), resultando principalmente no acúmulo tecidual de hipoxantina. O quadro clínico manifestado é bastante característico incluindo alterações motoras e cognitivas, retardo mental, espasticidade e automutilação. Considerando que os mecanismos envolvidos nas alterações cerebrais encontradas nessa síndrome ainda são pouco conhecidos, os objetivos do presente estudo foram investigar o efeito da administração intraestriatal de hipoxantina sobre parâmetros bioquímicos cerebrais (atividades da Na+, K+- ATPase e acetilcolinesterase (AChE), parâmetros de estresse oxidativo, hidrólise dos nucleotídeos da adenina) e comportamentais (tarefas do labirinto aquático de Morris, campo aberto e esquiva inibitória) em ratos. Os resultados mostraram que a administração intra-estriatal de hipoxantina reduziu as atividades das enzimas Na+, K+- ATPase e AChE em estriado, hipocampo e no córtex cerebral de ratos. A infusão de hipoxantina aumentou a quimioluminescência,, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e atividade da enzima glutationa peroxidase (GPx), e reduziu a capacidade antioxidante tecidual (TRAP) e as atividades das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) em estriado de ratos. As hidrólises dos nucleotídeos da adenina também foram inibidas pela administração de hipoxantina. Os efeitos relatados possivelmente ocorreram através da geração de radicais livres, uma vez que a administração de vitaminas E e C previniu tais efeitos, com exceção do TRAP. Considerando as alterações neuroquímicas induzidas pela administração de hipoxantina observadas em nosso modelo experimental, a próxima etapa desse trabalho foi investigar o papel da administração de hipoxantina sobre a memória/ aprendizagem em ratos na tarefa do labirinto aquático de Morris e esquiva inibitória. A atividade motora dos animais também foi avaliada na tarefa de campo aberto. Os resultados mostraram que a hipoxantina provocou um déficit de V memória/ aprendizado em ambas as tarefas realizadas, contudo não alterou o comportamento motor dos animais. Nossos resultados, em conjunto, mostram que a administração intra-estriatal de hipoxantina provoca uma série de alterações bioquímicas e comportamentais as quais podem, pelo menos em parte, contribuir para as disfunções neurológicas características observadas nesta síndrome. Além disso, se nossas evidências se confirmarem em humanos, a utilização de antioxidantes, tais como as vitaminas E e C, poderão ser utilizados como estratégias terapêuticas a fim de evitar as alterações neurológicas nos pacientes portadores da síndrome de Lesch Nyhan. / Lesch Nyhan is an inborn X-linked recessive disease of purine metabolism characterized by deficiency of hypoxanthine-guanine phosphoribosyltranspherase (HGPRT) activity, resulting mainly in tissue accumulation of hypoxanthine. Affected patients present motor and cognitive deficits, spasticity, and self-mutilation behavior. Considering that the mechanisms involved in brain dysfunction found in this syndrome are poorly understood, the general objective of this study was to investigated the effect on intrastriatal hypoxanthine administration on some cerebral biochemical parameters (activities of Na+, K+- ATPase and acetylcholinesterase (AChE), oxidative stress parameters, adenine nucleotide hydrolysis) and behavioral (water-maze, step-down inhibitory avoidance and open field tasks) in rats. Results showed that intrastriatal hypoxanthine administration inhibited Na+, K+- ATPase and AChE in striatum, hippocampus and cerebral cortex of rats. We also verified that hypoxanthine administration increased chemiluminescence, thiobarbituric acid reactive substance (TBARS) and glutathione peroxidase (GPx) activity and reduced total radical-trapping antioxidant parameter (TRAP) and also superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities in striatum of rats. Moreover, adenine nucleotide hydrolysis was also inhibited by hypoxanthine administration. These effects could be probably related to free radical generation since pretreatment with vitamins E and C prevented those effects, excepting for TRAP. Considering the neurochemical alterations provoked by hypoxanthine administration in this experimental model, the next step in this study was to investigate the effect of intrastriatal hypoxanthine administration on memory/ learning of rats in water-maze and step-down inhibitory avoidance tasks. The motor activity of the rats was evaluated by open field task. Results showed that hypoxanthine administration impaired memory/ learning in both tasks, however the motor activity of rats was not altered. Taken together, our results showed that intrastriatal hypoxanthine administration induced various biochemical and behavioral modification that could contribute, at least in part, to the characteristically neurological dysfunction observed in this syndrome. Moreover, if our evidences also occur in human, supplementation with antioxidants, like vitamins E and C, could be used as therapeutically strategies in order to avoid the neurological disturbances present in Lesch Nyhan patients.

A síndrome de Lesch Nyhan é um erro inato do metabolismo das purinas, de característica recessiva, ligado ao sexo. Caracteriza-se, bioquimicamente, pela deficiência na atividade da enzima hipoxantina-guanina fosforribosiltransferase (HGPRT), resultando principalmente no acúmulo tecidual de hipoxantina. O quadro clínico manifestado é bastante característico incluindo alterações motoras e cognitivas, retardo mental, espasticidade e automutilação. Considerando que os mecanismos envolvidos nas alterações cerebrais encontradas nessa síndrome ainda são pouco conhecidos, os objetivos do presente estudo foram investigar o efeito da administração intraestriatal de hipoxantina sobre parâmetros bioquímicos cerebrais (atividades da Na+, K+- ATPase e acetilcolinesterase (AChE), parâmetros de estresse oxidativo, hidrólise dos nucleotídeos da adenina) e comportamentais (tarefas do labirinto aquático de Morris, campo aberto e esquiva inibitória) em ratos. Os resultados mostraram que a administração intra-estriatal de hipoxantina reduziu as atividades das enzimas Na+, K+- ATPase e AChE em estriado, hipocampo e no córtex cerebral de ratos. A infusão de hipoxantina aumentou a quimioluminescência,, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e atividade da enzima glutationa peroxidase (GPx), e reduziu a capacidade antioxidante tecidual (TRAP) e as atividades das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) em estriado de ratos. As hidrólises dos nucleotídeos da adenina também foram inibidas pela administração de hipoxantina. Os efeitos relatados possivelmente ocorreram através da geração de radicais livres, uma vez que a administração de vitaminas E e C previniu tais efeitos, com exceção do TRAP. Considerando as alterações neuroquímicas induzidas pela administração de hipoxantina observadas em nosso modelo experimental, a próxima etapa desse trabalho foi investigar o papel da administração de hipoxantina sobre a memória/ aprendizagem em ratos na tarefa do labirinto aquático de Morris e esquiva inibitória. A atividade motora dos animais também foi avaliada na tarefa de campo aberto. Os resultados mostraram que a hipoxantina provocou um déficit de V memória/ aprendizado em ambas as tarefas realizadas, contudo não alterou o comportamento motor dos animais. Nossos resultados, em conjunto, mostram que a administração intra-estriatal de hipoxantina provoca uma série de alterações bioquímicas e comportamentais as quais podem, pelo menos em parte, contribuir para as disfunções neurológicas características observadas nesta síndrome. Além disso, se nossas evidências se confirmarem em humanos, a utilização de antioxidantes, tais como as vitaminas E e C, poderão ser utilizados como estratégias terapêuticas a fim de evitar as alterações neurológicas nos pacientes portadores da síndrome de Lesch Nyhan. / Lesch Nyhan is an inborn X-linked recessive disease of purine metabolism characterized by deficiency of hypoxanthine-guanine phosphoribosyltranspherase (HGPRT) activity, resulting mainly in tissue accumulation of hypoxanthine. Affected patients present motor and cognitive deficits, spasticity, and self-mutilation behavior. Considering that the mechanisms involved in brain dysfunction found in this syndrome are poorly understood, the general objective of this study was to investigated the effect on intrastriatal hypoxanthine administration on some cerebral biochemical parameters (activities of Na+, K+- ATPase and acetylcholinesterase (AChE), oxidative stress parameters, adenine nucleotide hydrolysis) and behavioral (water-maze, step-down inhibitory avoidance and open field tasks) in rats. Results showed that intrastriatal hypoxanthine administration inhibited Na+, K+- ATPase and AChE in striatum, hippocampus and cerebral cortex of rats. We also verified that hypoxanthine administration increased chemiluminescence, thiobarbituric acid reactive substance (TBARS) and glutathione peroxidase (GPx) activity and reduced total radical-trapping antioxidant parameter (TRAP) and also superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities in striatum of rats. Moreover, adenine nucleotide hydrolysis was also inhibited by hypoxanthine administration. These effects could be probably related to free radical generation since pretreatment with vitamins E and C prevented those effects, excepting for TRAP. Considering the neurochemical alterations provoked by hypoxanthine administration in this experimental model, the next step in this study was to investigate the effect of intrastriatal hypoxanthine administration on memory/ learning of rats in water-maze and step-down inhibitory avoidance tasks. The motor activity of the rats was evaluated by open field task. Results showed that hypoxanthine administration impaired memory/ learning in both tasks, however the motor activity of rats was not altered. Taken together, our results showed that intrastriatal hypoxanthine administration induced various biochemical and behavioral modification that could contribute, at least in part, to the characteristically neurological dysfunction observed in this syndrome. Moreover, if our evidences also occur in human, supplementation with antioxidants, like vitamins E and C, could be used as therapeutically strategies in order to avoid the neurological disturbances present in Lesch Nyhan patients.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3782.pdf: 3163554 bytes, checksum: 0618bd2bdada0c2a03100442eff64044 (MD5) Previous issue date: 2011-07-22 / Universidade Federal de Minas Gerais / Schistosoma mansoni is the parasite responsible for schistosomiasis mansonica, a disease that affects about 207 million people worldwide, and does not have the purine de novo sinthetic pathway, depending entirely on the purine salvage pathway to supply its demands on purines. Adenosine kinase (AK) and Hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT) are important enzymes of the purine salvage, the AK directly phosphorylates adenosine into adenosine monophosphate (AMP) and HGPRT is responsible for the reversible phosphorybosylation of hypoxanthine or guanine into IMP or GMP. The purine salvage pathway has been reported as a potential target for developing new drugs against schistosomiasis. The nucleotide coding region of the isoform 2 of AK enzyme was amplified and cloned into pGEM vector and pET28a, the recombinant protein was expressed in E.coli BL21 (DE3), purified in a his-tag nickel-affinity resin and AMP-agarose resin, tested for its activity and crystallized. Two data sets were obtained by X-ray diffraction: a ternary complex of AK2-AMP-adenosine in the MX2 light line of the Synchrotron Light National Laboratory and a binary complex AK2-tubercidin in the rotatory anode X-ray source of the Institute of Physics at Sao Carlos - USP, both at 2.3A of resolution. The nucleotide coding region of the enzyme HGPRT was also amplified, cloned into pGEM and pET28a, which heterologous expression was done in E.coli BL21 (DE3) cells at 18°C and purified on a cobalt his-tag affinitiy resin. / Schistosoma mansoni e o parasita responsavel pela esquistossomose mansonica, doenca que afeta cerca de 207 milhoes de pessoas em todo mundo, e nao possui a via de sintese de novo de purinas, dependendo integralmente da via de salvacao para seu suprimento de purinas. A adenosina kinase (AK) e a Hipoxantina-guanina fosforibosiltransferase (HGPRT) sao importantes enzimas desta via, sendo a AK responsavel pela fosforilacao direta de adenosina para adenosina monofosfato (AMP) e a HGPRT pela fosforibosilacao reversivel de hipoxantina ou guanina para IMP ou GMP respectivamente. Essa via tem sido citada como alvo potencial para o desenvolvimento de novos farmacos contra a esquistossomose. A regiao nucleotidica codificadora da enzima AK, isoforma 2, foi amplificada e clonada em vetor pGEM e pET28a, a proteina recombinante foi expressa em E.coli BL21 (DE3), purificada em coluna de niquel e AMP-agarose, submetida a ensaios de atividade e cristalizada. Dois conjuntos de dados foram obtidos por difracao de raio-X: um complexo ternario de AK2- AMP-adenosina na linha de luz MX2 do Laboratorio Nacional de Luz Sincrotron e um complexo binario de AK2-tubercidina no raio-X do Instituto de Fisica de Sao Carlos USP anodo rotatorio, ambos a 2.3A de resolucao. A regiao nucleotidica codificadora da enzima HGPRT tambem foi amplificada, clonada em pGEM e pET28a, sendo a proteina recombinante expressa em E.coli BL21 (DE3) a 18°C e purificada em coluna de cobalto.

A síndrome de Lesch Nyhan é um erro inato do metabolismo das purinas, de característica recessiva, ligado ao sexo. Caracteriza-se, bioquimicamente, pela deficiência na atividade da enzima hipoxantina-guanina fosforribosiltransferase (HGPRT), resultando principalmente no acúmulo tecidual de hipoxantina. O quadro clínico manifestado é bastante característico incluindo alterações motoras e cognitivas, retardo mental, espasticidade e automutilação. Considerando que os mecanismos envolvidos nas alterações cerebrais encontradas nessa síndrome ainda são pouco conhecidos, os objetivos do presente estudo foram investigar o efeito da administração intraestriatal de hipoxantina sobre parâmetros bioquímicos cerebrais (atividades da Na+, K+- ATPase e acetilcolinesterase (AChE), parâmetros de estresse oxidativo, hidrólise dos nucleotídeos da adenina) e comportamentais (tarefas do labirinto aquático de Morris, campo aberto e esquiva inibitória) em ratos. Os resultados mostraram que a administração intra-estriatal de hipoxantina reduziu as atividades das enzimas Na+, K+- ATPase e AChE em estriado, hipocampo e no córtex cerebral de ratos. A infusão de hipoxantina aumentou a quimioluminescência,, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e atividade da enzima glutationa peroxidase (GPx), e reduziu a capacidade antioxidante tecidual (TRAP) e as atividades das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) em estriado de ratos. As hidrólises dos nucleotídeos da adenina também foram inibidas pela administração de hipoxantina. Os efeitos relatados possivelmente ocorreram através da geração de radicais livres, uma vez que a administração de vitaminas E e C previniu tais efeitos, com exceção do TRAP. Considerando as alterações neuroquímicas induzidas pela administração de hipoxantina observadas em nosso modelo experimental, a próxima etapa desse trabalho foi investigar o papel da administração de hipoxantina sobre a memória/ aprendizagem em ratos na tarefa do labirinto aquático de Morris e esquiva inibitória. A atividade motora dos animais também foi avaliada na tarefa de campo aberto. Os resultados mostraram que a hipoxantina provocou um déficit de V memória/ aprendizado em ambas as tarefas realizadas, contudo não alterou o comportamento motor dos animais. Nossos resultados, em conjunto, mostram que a administração intra-estriatal de hipoxantina provoca uma série de alterações bioquímicas e comportamentais as quais podem, pelo menos em parte, contribuir para as disfunções neurológicas características observadas nesta síndrome. Além disso, se nossas evidências se confirmarem em humanos, a utilização de antioxidantes, tais como as vitaminas E e C, poderão ser utilizados como estratégias terapêuticas a fim de evitar as alterações neurológicas nos pacientes portadores da síndrome de Lesch Nyhan. / Lesch Nyhan is an inborn X-linked recessive disease of purine metabolism characterized by deficiency of hypoxanthine-guanine phosphoribosyltranspherase (HGPRT) activity, resulting mainly in tissue accumulation of hypoxanthine. Affected patients present motor and cognitive deficits, spasticity, and self-mutilation behavior. Considering that the mechanisms involved in brain dysfunction found in this syndrome are poorly understood, the general objective of this study was to investigated the effect on intrastriatal hypoxanthine administration on some cerebral biochemical parameters (activities of Na+, K+- ATPase and acetylcholinesterase (AChE), oxidative stress parameters, adenine nucleotide hydrolysis) and behavioral (water-maze, step-down inhibitory avoidance and open field tasks) in rats. Results showed that intrastriatal hypoxanthine administration inhibited Na+, K+- ATPase and AChE in striatum, hippocampus and cerebral cortex of rats. We also verified that hypoxanthine administration increased chemiluminescence, thiobarbituric acid reactive substance (TBARS) and glutathione peroxidase (GPx) activity and reduced total radical-trapping antioxidant parameter (TRAP) and also superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities in striatum of rats. Moreover, adenine nucleotide hydrolysis was also inhibited by hypoxanthine administration. These effects could be probably related to free radical generation since pretreatment with vitamins E and C prevented those effects, excepting for TRAP. Considering the neurochemical alterations provoked by hypoxanthine administration in this experimental model, the next step in this study was to investigate the effect of intrastriatal hypoxanthine administration on memory/ learning of rats in water-maze and step-down inhibitory avoidance tasks. The motor activity of the rats was evaluated by open field task. Results showed that hypoxanthine administration impaired memory/ learning in both tasks, however the motor activity of rats was not altered. Taken together, our results showed that intrastriatal hypoxanthine administration induced various biochemical and behavioral modification that could contribute, at least in part, to the characteristically neurological dysfunction observed in this syndrome. Moreover, if our evidences also occur in human, supplementation with antioxidants, like vitamins E and C, could be used as therapeutically strategies in order to avoid the neurological disturbances present in Lesch Nyhan patients.

Orientadores: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, Francisco Javier Medrano Martin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-11T15:38:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dantas_DeysedeSouza_D.pdf: 4937353 bytes, checksum: 5c9b26f6ef8ed34e974ca6c8bb0708f2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Os genes que codificam para a 6-oxopurina fosforribosiltransferase (HPRT, EC2.4.2.8) dos organismos Pyrococcus horikoshii e Schistosoma mansoni foram clonados em vetores de expressão. As proteínas foram expressas e purificadas em larga escala no sistema de expressão de Escherichia coli. Estudos cinéticos mostraram que a enzima de P. horikoshii é capaz de usar hipoxantina, guanina e xantina. Os dois primeiros substratos apresentam uma eficiência catalítica semelhante. A xantina apresenta um valor menor (ao redor de 20 vezes mais baixo), mas a constante catalítica é comparável com a da hipoxantina. A proteína não foi capaz de se ligar a GMP-agarose, mas sim pode ligar o outro substrato da reação reversa, pirofosfato inorgânico, com baixa afinidade (Kd = 4,7 ± 0,1 mM). Os dados de espalhamento dinâmico de luz, gel filtração e espalhamento de raios X a baixo ângulo mostram que esta proteína é um homohexâmero em solução. Este hexâmero é compacto e resistente à ação limitada de enzimas proteolíticas. Estudos de estabilidade frente a agentes químicos mostraram que a proteína é bastante estável resistindo os efeitos da uréia sem desenovelar completamente com a maior concentração do agente (8,0 M). Os dados obtidos com cloreto de guanidina mostraram que a proteína possui, no mínimo, um estado intermediário de desnaturação, como mostram os diferentes perfis obtidos com as diferentes técnicas usadas nos estudos de desnaturação. Os dados preliminares obtidos com a HPRT de S. mansoni mostraram que, na presença da cauda de histidinas, a proteína está presente como um octâmero alongado. Mas, muito provavelmente ela deve ser um tetrâmero. A presença de caudas fusionadas nas proteínas recombinantes pode afetar a estrutura e função das proteínas / Abstract: The genes that code for the 6-oxopurine phosphoribosyltransferase (HPRT, EC2.4.2.8) from the organisms Pyrococcus horikoshii and Schistosoma mansoni were cloned in expression vectors. The proteins were expressed and purified in large scale in the de Escherichia coli expression system. Kinetic studies showed that the enzyme from P. horikoshii is able to use hypoxanthine, guanine and xanthine. The first two substrates show a similar catalytic efficiency. Xanthine show a lower value (around 20 times), but the catalytic constant is comparable to that of hypoxanthine. The protein was unable to bind to GMP-agarose, but was able to bind the other substrate of the reverse reaction, inorganic pyrophosphate, with low affinity (Kd = 4.7 ± 0.1 mM). Dynamic light scattering, gel filtration and small angle X-ray scattering data show that the protein is a homohexamer in solution. This hexamer is compact and resistant to the limited action of proteolytic enzymes. Stability studies with chemical agents showed that the protein is very stable being able to stand the effects of urea without unfolding completely at the highest agent concentration (8.0 M). Data obtained with guanidine hydrochloride showed that the protein presents, at least, one unfolding intermediate state, as can be seen with the different profiles obtained with different techniques used in the unfolding studies. Preliminary data obtained from HPRT from S. mansoni showed that in the presence of the histidine tag, is present as a long octamer. But, most likely it should be a tetramer. The presence of histidine tag fused to the recombinant proteins could affect the structure and function of proteins / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

O presente trabalho teve como objetivos a clonagem, expressão e purificação da proteína HGPRT de Leishimania tarentolae, para a caracterização e cristalização dessa enzima, a fim do seu estudo estrutural e funcional. O gene da HGPRT foi amplificado a partir de uma biblioteca genômica de Leishmania tarentolae da cepa UC Lambda ZAP Express BamHI-Sal3A I. Esse gene foi clonado no vetor de expressão pET29a(+) e usado na transformação da bactéria Escherichia coli BL21 (DE3). Esse sistema de expressão apresentou uma superexpressão da proteína recombinante, que foi purificada em cromatografia de forma iônica, com o uso da coluna de troca anônica POROS 20HQ. A proteína purificada foi utilizada para sua caracterização, como a determinação das constantes cinéticas (Km, Vmax e Kcat) para os diferentes substratos. A proteína foi encontrada como dímero em solução e o pI de aproximadamente 8,2. Além disso, essa proteína foi utilizada nos ensaios de cristalização pelo método de difusão de vapor em gotas suspensas. Os cristais obtidos foram utilizados nos testes da difração de raios-X sendo coletado um conjunto de dados no Laboratório Nacional de Luz Síncroton. Os dados de difração de raios-X foram processados com o uso do pacote de programa HKL. A resolução da estrutura cristalográfica foi obtida pelo método de substituição molecular através do programa AmoRe. Para o refinamento da estrutura foram utilizados os programas de refinamento automático CNS e REFMAC, e a manipulação na estação gráfica foi realizada através do programa O. A estrutura da HGPRT foi resolvida a 2,1 &#197 de resolução com os fatores de concordância Rwork e Rfree finais de 17,34 e 21,53%, respectivamente. / The aims of this work were the cloning, expression and purification of the protein HGPRT from Leishimania tarentolae, for the characterization and crystallization of the enzyme for it structural and functional study. The full-length hgprt gene was isolated from a leishmania tarentolae UC strain Lambda ZAP Express BamHI-Sal3A I genomic library. This gene was cloned in the expression vector pET29a+, and used in the transformation of the bacteria Escherichia coli BL21(DE3). This expression system presented a super-expression of the recombinant protein, which was purified by ionic change chromatography, utilizing the anionic change column POROS 20HQ. The purified protein was utilized for its characterization, including its kinetics constants (Km, Vmax e Kcat) for different substrates. The protein was found to be a dimmer in solution with pI close to 8.2. Besides, this protein was used in the crystallization assays by the steam diffusion in suspended drop technique. The obtained crystals were utilized in the x-ray diffraction studies. The data collection was performed in the Laboratório Nacional de Luz Síncroton. The X-ray diffraction data were processed utilizing the package program HKL. The crystallographic structure resolution was obtained by the molecular replacement method from the AmoRe program. For the structure refinement, the automatic refinement programs CNS and REFMAC were used, and the graphic manipulation was made through the O program. The structure of the HGPRT was resolved with 2,1 &#197 of resolution and final agreement factors Rwork and Rfree of 17,34% and 21,53%, respectively.

O Schistosoma mansoni, parasita responsável pela esquistossomose (barriga dágua), doença que afeta cerca de 300 milhões de pessoas em todo mundo, não possui a via de síntese de purinas, dependendo integralmente da via de salvação de purinas para seu suprimento dessas bases. Uma vez que a terapia se resume a administração de um único fármaco, o praziquantel, diversos casos de resistência do parasita a esse medicamento foram reportadas, sendo assim esta via tem sido citada como alvo potencial para o desenvolvimento de novos fármacos contra a doença. As enzimas adenosina kinase (AK), hipoxantina-guanina fosforibosiltransferase (HGPRT), adenilsuccinato liase (ADSL) e adenilsuccinato sintetase (ADSS) são enzimas chave desta via. Este trabalho faz parte de um projeto maior que visa a obtenção de todas as estruturas das enzimas envolvidas na via de salvação de purinas de Schistosoma mansoni. O cDNA correspondente às enzimas foi amplificado e clonado no vetor de expressão pOPIN; as enzimas AK isoforma 1, HGPRT isoforma 1 e ADSL foram expressas em E. coli Lemo21(DE3) e HGPRT isoforma 3 em E. coli B834(DE3); purificadas em coluna de cobalto agarose por afinidade, concentradas e cristalizadas no kit de cristalização Morpheus (Molecular Dimensions) no Oxford Protein Production Facility (OPPF) em Harwell UK. As coletas de dados por difração de raio-X foram realizadas no Síncrotron Diamond Light Source (DLS) - UK. Foram coletadas duas estruturas de ADSL, a 2.36Å de resolução em complexo com AMP e 2.14Å na forma Apo. A análise das estruturas revelou uma estrutura tetramérica bastante conservada entre as ADSLs, sendo este estado de oligomerização requerido, uma vez que resíduos de três das quatro subunidades compõem o sítio ativo. Apesar do sítio ativo ser altamente conservado entre SmADSL e ADSL humana, a interface dimérica dessas enzimas tem se apresentado suficientemente distintas, o que pode representar um potencial alvo para o desenvolvimento de um inibidor. O ensaio de atividade enzimática de ADSL revelou uma reação endotérmica, indicando que a contribuição da entropia relacionada a grande quantidade de moléculas de água presentes no sítio ativo é importante para a reação cinética. Após diversos experimentos de otimização dos cristais de HGPRT1 e aproximadamente 200 cristais testados, foi obtida uma estrutura em complexo com IMP a 2.8Å de resolução. A análise da estrutura revelou uma estrutura tetramérica. Apesar das subunidades não compartilharem o sítio ativo, este estado de oligomerização é requerido, uma vez que resíduos que compõem o sítio ativo também estão envolvidos em interações na interface dimérica, orientando o resíduo invariável Arg206 na direção do sítio ativo. Foram identificadas quatro mutações na região do sítio ativo entre SmHGPRT e HGPRT humana: Ile149Met, Pro176Arg, Val189Ile e Arg192Lys. Desta forma, a obtenção das estruturas contribui para o entendimento bioquímico desta via essencial para o parasita e de como este pode ser seletivamente privado de recursos. / Schistosoma mansoni is the parasite responsible for schistosomiasis, disease that affects about 300 million people worldwide, and does not have the purine de novo pathway, depending entirely on the purine salvage pathway to supply its demands on purines. Currently, both direct treatment and most disease control initiatives, rely on chemotherapy using a single drug, praziquantel. Concerns over the possibility of resistance developing to praziquantel, has stimulated efforts to develop new drugs for the treatment of schistosomiasis. The purine salvage pathway has been reported as a potential target for developing new drugs against schistosomiasis. Adenosine kinase (AK), hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT), adenylosuccinate lyase (ADSL), adenylosuccinate synthetase (ADSS) are key enzymes in this pathway. This work is part of a larger project aimed at obtaining all the structures of enzymes involved in purine salvage pathway of Schistosoma mansoni. The cDNA corresponding to the enzymes was amplified and cloned in vector pOPIN, AK isoform 1, HGPRT isoform 1 and ADSL were expressed in E. coli Lemo 21 (DE3) and HGPRT isoform 3 in E. coli B834(DE3); purified in cobalt agarose column, concentrated and crystallized in several conditions of the Morpheus (Molecular Dimensions) crystallization kit at the Oxford Protein Production Facility (OPPF) in Harwell UK. The data collection by xray diffraction were performed at Diamond Light Source UK. Two ADSL structures were obtained, ADSL in complex with AMP at 2.36Å resolution and ADSL Apo form at 2.14Å The analysis revealed a tetrameric structure highly conserved between ADSLs, and this oligomerization state is required since residues three of the four subunits comprise the active site. Despite the active site being highly conserved between human ADSL and SmADSL, the dimeric interface of these enzymes it has been shown sufficiently distinct, which may represent a potential target for the development of an inhibitor. The ADSL enzymatic activity assay showed an endothermic reaction, indicating the contribution of the entropy related to the large quantity of water molecules present in the active site is important for the reaction kinetics. After several optimization experiments of HGPRT1 crystals and about 200 crystals tested was obtained a structure in complex with IMP at 2.8Å resolution. The structure analysis revealed a tetrameric structure. Despite the subunits do not share the active site, this oligomerization state is required, since residues that make up the active site are also involved in interactions in dimeric interface, guiding the invariable residue Arg206 toward the active site. Four mutations were identified in the region of the active site between SmHGPRT and human HGPRT: Ile149Met, Pro176Arg, Val189Ile e Arg192Lys. These structures increase the important structural information available about the Schistosoma mansoni purine salvage pathway and how it can be selectively private resources.

O Schistosoma mansoni, parasita responsável pela esquistossomose (barriga dágua), doença que afeta cerca de 300 milhões de pessoas em todo mundo, não possui a via de síntese de purinas, dependendo integralmente da via de salvação de purinas para seu suprimento dessas bases. Uma vez que a terapia se resume a administração de um único fármaco, o praziquantel, diversos casos de resistência do parasita a esse medicamento foram reportadas, sendo assim esta via tem sido citada como alvo potencial para o desenvolvimento de novos fármacos contra a doença. As enzimas adenosina kinase (AK), hipoxantina-guanina fosforibosiltransferase (HGPRT), adenilsuccinato liase (ADSL) e adenilsuccinato sintetase (ADSS) são enzimas chave desta via. Este trabalho faz parte de um projeto maior que visa a obtenção de todas as estruturas das enzimas envolvidas na via de salvação de purinas de Schistosoma mansoni. O cDNA correspondente às enzimas foi amplificado e clonado no vetor de expressão pOPIN; as enzimas AK isoforma 1, HGPRT isoforma 1 e ADSL foram expressas em E. coli Lemo21(DE3) e HGPRT isoforma 3 em E. coli B834(DE3); purificadas em coluna de cobalto agarose por afinidade, concentradas e cristalizadas no kit de cristalização Morpheus (Molecular Dimensions) no Oxford Protein Production Facility (OPPF) em Harwell UK. As coletas de dados por difração de raio-X foram realizadas no Síncrotron Diamond Light Source (DLS) - UK. Foram coletadas duas estruturas de ADSL, a 2.36Å de resolução em complexo com AMP e 2.14Å na forma Apo. A análise das estruturas revelou uma estrutura tetramérica bastante conservada entre as ADSLs, sendo este estado de oligomerização requerido, uma vez que resíduos de três das quatro subunidades compõem o sítio ativo. Apesar do sítio ativo ser altamente conservado entre SmADSL e ADSL humana, a interface dimérica dessas enzimas tem se apresentado suficientemente distintas, o que pode representar um potencial alvo para o desenvolvimento de um inibidor. O ensaio de atividade enzimática de ADSL revelou uma reação endotérmica, indicando que a contribuição da entropia relacionada a grande quantidade de moléculas de água presentes no sítio ativo é importante para a reação cinética. Após diversos experimentos de otimização dos cristais de HGPRT1 e aproximadamente 200 cristais testados, foi obtida uma estrutura em complexo com IMP a 2.8Å de resolução. A análise da estrutura revelou uma estrutura tetramérica. Apesar das subunidades não compartilharem o sítio ativo, este estado de oligomerização é requerido, uma vez que resíduos que compõem o sítio ativo também estão envolvidos em interações na interface dimérica, orientando o resíduo invariável Arg206 na direção do sítio ativo. Foram identificadas quatro mutações na região do sítio ativo entre SmHGPRT e HGPRT humana: Ile149Met, Pro176Arg, Val189Ile e Arg192Lys. Desta forma, a obtenção das estruturas contribui para o entendimento bioquímico desta via essencial para o parasita e de como este pode ser seletivamente privado de recursos. / Schistosoma mansoni is the parasite responsible for schistosomiasis, disease that affects about 300 million people worldwide, and does not have the purine de novo pathway, depending entirely on the purine salvage pathway to supply its demands on purines. Currently, both direct treatment and most disease control initiatives, rely on chemotherapy using a single drug, praziquantel. Concerns over the possibility of resistance developing to praziquantel, has stimulated efforts to develop new drugs for the treatment of schistosomiasis. The purine salvage pathway has been reported as a potential target for developing new drugs against schistosomiasis. Adenosine kinase (AK), hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT), adenylosuccinate lyase (ADSL), adenylosuccinate synthetase (ADSS) are key enzymes in this pathway. This work is part of a larger project aimed at obtaining all the structures of enzymes involved in purine salvage pathway of Schistosoma mansoni. The cDNA corresponding to the enzymes was amplified and cloned in vector pOPIN, AK isoform 1, HGPRT isoform 1 and ADSL were expressed in E. coli Lemo 21 (DE3) and HGPRT isoform 3 in E. coli B834(DE3); purified in cobalt agarose column, concentrated and crystallized in several conditions of the Morpheus (Molecular Dimensions) crystallization kit at the Oxford Protein Production Facility (OPPF) in Harwell UK. The data collection by xray diffraction were performed at Diamond Light Source UK. Two ADSL structures were obtained, ADSL in complex with AMP at 2.36Å resolution and ADSL Apo form at 2.14Å The analysis revealed a tetrameric structure highly conserved between ADSLs, and this oligomerization state is required since residues three of the four subunits comprise the active site. Despite the active site being highly conserved between human ADSL and SmADSL, the dimeric interface of these enzymes it has been shown sufficiently distinct, which may represent a potential target for the development of an inhibitor. The ADSL enzymatic activity assay showed an endothermic reaction, indicating the contribution of the entropy related to the large quantity of water molecules present in the active site is important for the reaction kinetics. After several optimization experiments of HGPRT1 crystals and about 200 crystals tested was obtained a structure in complex with IMP at 2.8Å resolution. The structure analysis revealed a tetrameric structure. Despite the subunits do not share the active site, this oligomerization state is required, since residues that make up the active site are also involved in interactions in dimeric interface, guiding the invariable residue Arg206 toward the active site. Four mutations were identified in the region of the active site between SmHGPRT and human HGPRT: Ile149Met, Pro176Arg, Val189Ile e Arg192Lys. These structures increase the important structural information available about the Schistosoma mansoni purine salvage pathway and how it can be selectively private resources.