Chez Cupriavidus metallidurans CH34, le complexe CnrYXH contribue à réguler l'expression des gènes de régulation et de résistance au cobalt et au nickel en fonction de la concentration environnementale de ces cations. La fixation de cobalt ou de nickel sur le domaine périplasmique senseur de CnrX induit des modifications conformationnelles à l'origine de la transduction du signal transmembranaire. Cela conduit à rendre le facteur sigma CnrH disponible pour sa liaison à l'ARN polymérase (ARNP) dans le cytoplasme. Le complexe CnrH:ARNP se fixe alors spécifiquement sur les promoteurs des gènes cnrY et cnrC pour initier la transcription des gènes de régulation (cnrYXH) et de résistance (cnrCBAT). Dans le but de déterminer la nature de ce signal, mon projet de thèse visait à cartographier les interactions protéine:protéine au sein du complexe CnrYXH dans les trois compartiments concernés : le périplasme, la membrane plasmique et le cytoplasme. La documentation des déterminants d'interaction entre CnrX, CnrY et CnrH a permis d'élaborer un modèle structural et fonctionnel pour le complexe CnrYXH et ses homologues soulevant des hypothèses nouvelles sur le fonctionnement du système Cnr. / The CnrYXH complex contributes to regulate the expression of the regulatory genes and resistance genes involved in cobalt and nickel resistance in Cupriavidus metallidurans CH34. The binding of nickel or cobalt to CnrX in the periplasm induces conformational modifications that could trigger transmembrane signal transduction. As a result, CnrH is made available in cytoplasm for binding to RNA polymerase. The CnrH:RNA polymerase complex binds specifically the cnr promoters and initiates transcription of both the regulatory genes (cnrYXH) and resistance genes (cnrCBAT). In order to delineate the mechanism of signal transduction through the membrane, I studied the interactions between the three partners in the different cellular compartments: periplasm, plasmic membrane and cytoplasm. The identification of the interaction determinants between CnrX, CnrY and CnrH allowed us to propose a structural and functional model for the CnrYXH complex and its homologues. This model brings up new hypothesis on the function of Cnr system.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09247.pdf: 4937789 bytes, checksum: 5b8fd693e620f9b98224e5ae5b5dcc07 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2016-12-08T16:24:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGCA14MA156.pdf: 40047 bytes, checksum: a23178108ff28c9a0fc4248b64d5e34e (MD5) Previous issue date: 2014-12-09 / The consequences of water contamination are serious and should be evaluated by testing with biochemical and biological parameters, using the biomarkers. It is known that the main sources of water contamination are urban untreated sewage that are released into rivers and lakes, landfills affecting groundwater, pesticides that flow with the rain being swept into the rivers and lakes and industries who use the rivers as carriers of their toxic waste. These wastes and substances released into the body of water has been the subject of many studies, especially those that aim to assess the consequences of genotoxic substances on the DNA of fish. Still related to water quality, and the use of biomarkers, was sought to constantly gene responses to environmental stimuli. Thus, the present study aimed to evaluate the genotoxic effects in fish species R. quelen (popularly known as Jundiá) submitted to the waters of the river Caveiras, at a specific point. For this, we used techniques: the micronucleus test and the comet assay as biomarkers of effect of water contaminants in fish studied. We compared the incidence of micronuclei and the appearance of DNA damage in blood cells of R. quelen exposed to the waters of the river Caveiras at the point analyzed, with blood cells of fish of the same species, a control group, kept in waters originating from aquaculture laboratory of CAV / UDESC. The animals in both the control for the test, were kept at temperatures ranging from 22 to 28 degrees Celsius, with mechanical ventilation, and even diet management. We analyzed damage index by the comet assay in four different times (0, 7, 21 and 28 days). No significant differences were seen when the Test and Control groups compared, between times 0 and 7 days. The observation time 21 compared to the other times, we could notice a significant increase (p <0.001) in the rate of DNA strand breaks in fish in the test group compared to the control group. In 28 day time, when the fish of the test group returned the same conditions in the control group, we observed a significant decrease in DNA damage when purchased from the ratios obtained in time for 21 days. The results of the micronucleus test in R. quelen exposed to the waters of the river Caveiras showed no significant differences for any of the times sampled. Therefore, it is concluded that the water river Caveiras is the main cause of genotoxic damage observed in fish in the analyzed point and the Comet assay, relative to MN, was more sensitive in detecting DNA damage / As consequências da contaminação dos recursos hídricos são graves e devem ser avaliadas através de análises com parâmetros bioquímicos e biológicos, utilizando-se de bioindicadores. Sabe-se, que as principais fontes de contaminação dos recursos hídricos são esgotos urbanos sem tratamento que são lançados em rios e lagos, aterros sanitários que afetam os lençóis freáticos, defensivos agrícolas que escoam com a chuva sendo arrastados para os rios e lagos e indústrias que utilizam os rios como carreadores de seus resíduos tóxicos. Estes dejetos e substâncias liberadas no corpo d´água tem sido alvo de muitos estudos principalmente daqueles que visam avaliar as consequências de substâncias genotóxicas sobre o DNA de peixes. Ainda, relacionado à qualidade das águas, e com a utilização de bioindicadores, buscam-se, constantemente, respostas dos genes aos estímulos ambientais. Desta forma o presente estudo teve como objetivo principal, avaliar os efeitos genotóxicos em peixes da espécie Rhamdia quelen (popularmente conhecidos como Jundiás) submetidos às águas do Rio Caveiras, em um ponto específico. Para tanto, utilizou-se as técnicas: Teste do Micronúcleo e o Ensaio Cometa, como biomarcadores de efeito de contaminantes da água nos peixes estudados. Comparou-se a incidência de micronúcleos e o aparecimento de danos ao DNA em células sanguíneas de R. quelen expostas às águas do Rio Caveiras no ponto analisado, com células sanguíneas de peixes da mesma espécie, de um grupo controle, mantido em águas oriundas do laboratório de piscicultura do CAV/UDESC. Os animais, tanto do controle quanto do teste, foram mantidos em temperaturas que variaram de 22 a 28 graus Celsius, com aeração mecânica, mesmo manejo e dieta alimentar. Analisou-se índice de danos, através do ensaio cometa, em quatro tempos diferentes (0, 7, 21 e 28 dias). Não foram evidenciados diferenças significativas, quando comparados os grupos Teste e Controle, entre os tempos 0 e 7 dias. Na observação do tempo 21, em comparação com os outros tempos, pôde-se perceber um aumento significativo (p < 0,001) do índice de quebras no DNA nos peixes do grupo teste quando comparados aos do grupo controle. No tempo 28 dias, quando os peixes do grupo teste retornaram as mesmas condições do grupo controle, observou-se uma diminuição significativa dos danos no DNA quando comprados aos índices obtidos no tempo de 21 dias. Os resultados do Teste do Micronúcleo em R. quelen expostos às águas do Rio Caveiras mostraram que não houve diferenças significativas para nenhum dos tempos amostrados. Conclui-se, portanto, que a água do Rio Caveiras é a principal causadora dos danos genotóxicos observados nos peixes no ponto analisado e que o Ensaio Cometa, em relação ao MN, foi mais sensível na detecção de danos no DNA

Orientador: Maria Aparecida Marin-Morales / Banca: Maria Luiza Silveira Mello / Banca: Cláudia Bueno dos Reis Martinez / Banca: Maria Angélica Maciel Martinho Ferreira / Banca: Edson Luis Maístro / Resumo: Os azocorantes são substâncias químicas extremamente utilizadas em indústrias têxteis que podem induzir mudanças no material genético de organismos expostos, mesmo que essas alterações no DNA não se expressem de imediato. Foram avaliadas as citotoxicidade, genotoxicidade e mutagenicidade de diferentes concentrações (1, 10, 100 e 1000 mg/L - na ausência dos microorganismos - e 50 e 200 mg/L - na presença dos microorganismos) do azocorante Black Dye Commercial Product (BDCP), antes e após tratamentos de biodegradação por diversos microrganismos (1. "Pool" de bactérias heterotróficas provenientes de uma estação de tratamento biológico de efluentes, 2. Levedura Candida viswanathii, e 3. Fungo Basidiomiceto Phanerochaete chrysosporium), por meio de diferentes técnicas citogenéticas (coloração convencional, bandamento C, bandamento RON, bandamento por fluorocromos base-específicos CMA/DAPI e hibridação in situ fluorescente - FISH) aplicadas sobre o organismo teste Allium cepa. Pela técnica citogenética de coloração convencional, foi possível verificar que o corante, com e sem ação microbiana, induziu apoptose, necrose, células micronucleadas, aberrações cromossômicas e alterações nucleares. As aberrações cromossômicas e alterações nucleares foram visualizadas em todos os estágios do ciclo celular: na intérfase foram observados brotos nucleares e células poliplóides; na prófase, perdas de material genético; na metáfase, aderências cromossômicas, perdas cromossômicas, C-metáfases e poliploidias; na anáfase e telófase, multipolaridades, pontes e perdas cromossômicas. Os brotos nucleares apareceram com maior freqüência nas células submetidas aos testes do azocorante tratado com microorganismos, sendo que esse tipo de alteração deve estar associado à presença dos metabólitos do corante. As freqüências de micronúcleos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Azo dyes are chemical substances extremely used by textile industries that may induce changes in the genetic material of exposed organisms, even if these changes in the DNA do not express themselves immediately. Cytotoxicity, genotoxicity and mutagenicity evaluations of the different azo dye (BDCP) concentrations were performed (1, 10, 100 e 1000 mg/L - without microorganisms - and 50 and 200 mg/L - with microorganisms), before and after biodegradation tests, using different microorganisms (1. Heterotrofic bacteria "pool" proceeding from an effluent biological treatment station, 2. Candida viswanathii - Yeast, and 3. Phanerochaete chrysosporium - Basidiomicet Fungi), by means the different cytogenetical assays (conventional staining, C-banding, RON-banding, CMA/DAPI banding and fluorescent in situ fluorescent hybridization), using Allium cepa as test organism. By the conventional staining cytogenetic assay, it was possible to verify that the azo dye induced apoptosis, necrosis, micronuclei, chromosome aberrations and nuclear alterations. The chromosome aberrations and nuclear alterations were visualized in all phases of the cell cycle: in the interphase were observed nuclear buds and polyploidizated cells; in the prophase were observed genetic material losses; in the metaphase were observed chromosome adherences, chromosome losses, C-metaphases and polyploid cells; and in the anaphase and telophase were observed multipolar cells, chromosome bridges and chromosome losses. The frequencies of nuclear buds were the higher when the cells had been submitted to the azodye treated with microorganisms, suggesting that this kind of alteration must be associated to the presence of the azodye metabolites. The micronuclei and chromosome breaks frequencies... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Escherichia coli patogênica aviária (APEC) é o agente etiológico da colibacilose, doença que acomete galinhas, patos, perus e outras aves, principalmente entre a 2ª e a 12ª semana de vida. Existem diversos estudos sobre genes associados à virulência de APEC, mas eles ainda não são capazes de explicar todos os fenótipos de APEC. Portanto, outros genes associados à virulência – ainda não descritos – devem estar presentes em APEC. Para descobrir novos genes associados à virulência em APEC, uma cepa invasiva foi usada para a construção de uma biblioteca de 1.800 mutantes, através da técnica de mutagênese marcada com assinatura, que insere transposons aleatoriamente no genoma da bactéria. Os mutantes foram selecionados em um ensaio de invasão in vitro a fibroblastos aviários da linhagem CEC-32. A sequência dos transposons inseridos nos mutantes permite a identificação daqueles mutantes que não foram capazes de invadir os fibroblastos. Até agora, 11 de 20 pools de 90 mutantes cada foram analisados, e 48 mutantes parecem ter perdido a capacidade invasiva, ou seja, tiveram sua virulência atenuada. Os demais pools já foram selecionados e terão seu DNA analisado. Todos mutantes que possivelmente perderam sua capacidade invasiva serão testados novamente para confirmar seu fenótipo de virulência atenuada. Depois, a região contendo a sequência do transposon será sequenciada para que se descubra qual gene foi interrompido e é essencial para a virulência in vitro de APEC. Essa biblioteca de mutantes também pode ser testada em modelos de seleção in vivo, de modo que é possível identificar, através da análise dos mutantes ausentes na seleção, genes de virulência essenciais para APEC em diferentes condições. / Avian pathogenic E. coli (APEC) is the causative agent of colibacillosis, a disease that affects poultry and other birds, mainly between two and twelve weeks of age. There are many studies about virulence-associated genes in APEC, but they do not fully explain all the APEC phenotypes. Therefore, other virulence-associated genes – not yet described – must be present in APEC strains. In order to find out new virulence genes, we made 1,800 random-transposons mutants of an APEC invasive strain using the signature-tagged mutagenesis method. The mutants were selected using an in vitro invasion assay to fibroblast cells. The sequence of the inserted transposons allows us to identify mutants that have lost the capacity of invade the cells. Until now, we tested eleven out of twenty pools of ninety mutants each, and forty-eight mutants appeared to have lost the invasive capacity. The other nine pools will be analyzed, and all the possible non-invasive mutants will be tested again to confirm the phenotype. Then, they will have the transposon-inserted region sequenced in order to find out which gene has been disrupted and is essential to APEC in vitro invasiveness. The attenuated mutants can also be selected in vivo, so we would identify essential virulence genes to APEC under different conditions.

Escherichia coli patogênicas extraintestinais (ExPEC) causam colibacilose aviária, infecções do trato urinário e meningite neonatal em humanos. A cepa ExPEC MT78 é virulenta in vitro e in vivo, e possui a habilidade de invadir células eucarióticas. Para melhor entender o fenótipo invasivo dessa cepa, foi criada uma biblioteca de mutantes aleatórios pela técnica de mutagênese marcada com assinatura, e os mutantes foram selecionados negativamente em ensaio de invasão a fibroblastos aviários. Mutantes atenuados apresentaram mutação em genes do operon da fímbria do tipo 1 e nos genes de metabolismo de açúcares treA e bglB. Foram feitos mutantes específicos para o gene que codifica a enzima trealase periplasmática (TreA) e para o operon de metabolismo de β-glicosídeos (bgl). O mutante MT78ΔtreA apresentou, frente à cepa selvagem, diminuição na capacidade de adesão e invasão a fibroblastos aviários, na expressão da fímbria do tipo 1 e na capacidade de colonizar a bexiga de camundongos em modelo de infecção urinária. O mutante MT78Δbgl também apresentou, frente à cepa selvagem, diminuição na capacidade de adesão e invasão a fibroblastos aviários e na capacidade de colonizar a bexiga de camundongos em modelo de infecção urinária, mas não mostrou alteração na expressão da fímbria do tipo 1, medida por aglutinação de leveduras. Os resultados deste trabalho mostraram que a trealase periplasmática afeta a expressão da fímbria do tipo 1 e a virulência in vivo da cepa ExPEC MT78, enquanto o operon do metabolismo de β-glicosídeos afeta a virulência in vivo da cepa ExPEC MT78 por um mecanismo ainda não-elucidado. / Extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC) cause colibacillosis in birds, urinary tract infections and neonatal meningitis in humans. The ExPEC strain MT78 is virulent in vitro and in vivo, and is able to invade eukaryotic cells. In order to better understand the invasive phenotype of this strain, a library of random mutants was made using the signature-tagged mutagenesis approach. The mutants were negatively selected in invasion assays of avian fibroblasts. Attenuated mutants presented mutation in the type 1 fimbria operon and in the genes of sugar metabolism treA and bglB. Specific mutants were created for the periplasmic trehalase (TreA) gene and for the β-glycosides metabolism operon (bgl). The MT78ΔtreA mutant displayed, in comparison with the wild type strain, a reduction on the capacity of adhesion and invasion to avian fibroblastos, on type 1 fimbriae expression and on the capacity to colonize the bladder in a murine model of urinary tract infection. The MT78Δbgl mutant, compared to the wild type strain, also displayed a reduction on the capacity of adhesion and invasion to avian fibroblastos and on the capacity to colonize the bladder in a murine model of urinary tract infection, but did not show any difference on type 1 fimbriae expression as detected by yeast agglutination. Taken together, our results show that the periplasmic trehalase affects type 1 expression and in vivo virulence of the ExPEC strain MT78, and the operon for β-glycosides metabolism affects in vivo virulence by an as yet unidentified mechanism.

&#946;-glicosidases da família 1 das glicosídeo hidrolases (GH 1) são um dos mais importantes grupos de enzimas, estando envolvidas em diversos processos biológicos. Neste trabalho o objetivo principal foi o estudo das bases moleculares da especificidade pelo substrato em &#946;-glicosidases GH 1 utilizando como modelo experimental uma &#946;-glicosidase pertencente a larva de Spodoptera frugiperda (Sf&#946;gli50). Na primeira etapa procurou-se analisar através de mutagênese sítio-dirigida e cinética enzimática o papel na modulação da especificidade pelo substrato e na catálise dos resíduos E190, E194, K201 e M453 da Sf&#946;gli50 , os quais correspondem aos encontrados no sítio de ligação do aglicone das &#946;-glicosidases de milho e de sorgo. Os resultados mostraram que E190 favorece a ligação da porção inicial de aglicones do tipo alquil inicial e também da primeira unidade de glicose de aglicones oligossacarídicos. E194 favorece a ligação de radicais alquil, enquanto K201 é mais relevante para a ligação de unidades de glicose em detrimento de radicais alquil. O balanço entre as interações com E194 e K201 determina a preferência entre unidades de glicose versus radicais alquil. M453 favorece a ligação da segunda unidade de glicose de aglicones oligossacarídicos e também da porção inicial de aglicones do tipo alquil. Nenhum destes resíduos interage com a porção terminal de aglicones do tipo alquil. Demonstrou-se que todos estes resíduos contribuem de forma similar e individualmente fraca na estabilização do complexo ES&#8225; e suas interações com o aglicone não influenciam na ligação do glicone. Na segunda etapa, procurou-se identificar resíduos ou regiões da Sf&#946;gli50 que participem do processo de modulação da especificidade pelo substrato e que ainda não tivessem sido descritos na literatura. Assim, selecionou-se 14 Sf&#946;gli50 mutantes a partir de uma \"biblioteca\" de mutantes geradas por mutagênese aleatória in vivo. As análises de \"contatos\" e de ligações de hidrogênio envolvendo estes resíduos mutados possibilitaram a identificação de outros resíduos e, consequentemente, a construção de mais 32 Sf&#946;gli50 mutantes. Estas 46 Sf&#946;gli50 mutantes foram produzidas em sistema heterólogo de expressão em bactéria, purificadas e caracterizadas cineticamente. A análise dos resultados obtidos sugere que alguns resíduos mutados devem participar da modulação da especificidade pelo substrato formando \"vias de conexão\", de tal forma que mutações em resíduos que compõem uma \"via\" podem ter efeitos propagados através de suas conexões e, assim, atingirem outras porções da Sf&#946;gli50, como o sítio ativo. Esta propagação pode se dar através de alterações no posicionamento espacial e no conjunto das interações não-covalentes entre os resíduos envolvidos. Finalmente um ponto em comum aos efeitos mutacionais analisados parece ser uma alteração na plataforma basal do glicone, W444, o que causaria modificações na preferência relativa pelos substratos fucosídeos e glucosídeos. / The &#946;-glycosidases of family 1 of the glycoside hydrolases (GH 1) are one of the most important groups of enzymes. These enzymes are involved in a high diversity of physiological functions. The main objective of this study was the analysis of the molecular bases of the specificity for substrate of a &#946;-glycosidase from the larvae of Spodoptera frugiperda (Sf&#946;gli50). Initially the role of residues E190, E194, K201 and M453 of Sf&#946;gli50 in modulation of the specificity for the substrate was investigated through site-directed mutagenesis experiments and enzyme kinetic analysis. These residues corresponds to the those found in the aglycone binding site of Zea mays and Sorghum bicolor &#946;-glycosidases. The results showed that E190 favors the binding of the initial portion of alkyl-type aglycones (up to the sixth methylene group) and also the first glucose unit of oligosaccharidic aglycones, whereas a balance between interactions with E194 and K201 determines the preference for glucose units versus alkyl moieties. E194 favors the binding of alkyl moieties, while K201 is more relevant for the binding of glucose units, in detriment of its favorable interaction with alkyl moieties. In addition, M453 favors the binding of the second glucose unit of oligosaccharidic aglycones and also of the initial portion of alkyl-type aglycones. None of these residues interact with the terminal portion of alkyl-type aglycones. It was also demonstrated that E190, E194, K201 and M453 similarly contribute to stabilize ES&#8225;. Their interactions with aglycone are individually weaker than those formed by residues interacting with glycone, but their joint catalytic effects are similar. Finally, these interactions with aglycone do not influence glycone binding. In the second part of this study, new Sf&#946;gli50 residues or portions that participated in the modulation of the substrate specificity were identified. In order to reach this objective, 14 Sf&#946;gli50 mutants were seleted from a \"library\" generated by random mutagenesis in vivo. Based on the \"contacts\" or hydrogen bounds involving these 14 mutated residues 32 additional mutant Sf&#946;gli50 were constructed. These 46 Sf&#946;gli50 mutant were produced in bacteria, purificated and characterized. The results suggest that these residues ways be grouped in \"connective pathways\", a set of residues that contact each other. Mutations in residues that compose a \"pathways\" may be propagated through its connections reaching the Sf&#946;gli50 active site. This propagation may be mediated by alterations in the spatial positioning and the set of non covalent interactions of these residues. Finally, several of these \"connective pathways\" contact a common point in the active site, the basal platform of the glycone subsite, W444.

O Papilomavírus bovino (BPV) gera prejuízos à pecuária. O trabalho buscou isolar vírions de BPV de papilomas cutâneos previamente diagnosticados e avaliar o potencial clastogênico do vírus através do ensaio cometa (EC). O DNA tecidual foi extraído e submetido a PCR. As bandas foram purificadas e sequenciadas. As sequências foram analisadas através de bioinformática. A tipagem mostrou a prevalência de BPV-2. A análise histopatológica revelou acantose, coilocitose e hiperqueratose. Foi possível detectar a presença de fibroblastos transformados, sugerindo uma via de infecção através do sangue. A imuno-detecção das proteínas L1 e E7 no estroma sugere atividade transformadora do BPV em fibroblastos. O EC mostrou a ação clastogênica estatisticamente igual entre os tipos virais BPV-2, 5 e 9. O isolamento viral foi realizado através de ultracentrifugação em densidade única de cloreto de césio, empregando uma nova metodologia, que se mostrou menos laboriosa do que as já descritas, permitindo o isolamento de vírions de BPV-2, iniciando o banco de vírus proposto. / The Bovine papillomavirus (BPV) generates losses to livestock. The study sought to isolate BPV virions from cutaneous papillomas previously diagnosed and evaluate the clastogenic potential of the virus through the comet assay (EC). The tissue DNA was extracted and subjected to PCR. The bands were purified and sequenced. Sequences were analyzed using bioinformatics. The typing showed the prevalence of BPV-2. Histopathology showed acanthosis, hyperkeratosis and koilocytosis. It was possible to detect the presence of transformed fibroblasts, suggesting a route of infection through the blood. Immunohistochemical detection of L1 and E7 proteins in the stroma suggests transforming activity of BPV in fibroblasts. The EC clastogenic action showed statistically equal among the virus types BPV-2, 5 and 9. Viral isolation was performed by ultracentrifugation in a single cesium chloride density, using a new method that was less laborious than those already described, allowing the isolation of BPV-2 virions, starting the proposed stock virus.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09247.pdf: 4937789 bytes, checksum: 5b8fd693e620f9b98224e5ae5b5dcc07 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Orientador: Carlos Henrique Inácio Ramos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:01:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_DanielHenriquedoAmaral_D.pdf: 14618006 bytes, checksum: 0865223d71dcf2f775b71ebcedecc875 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Proteínas enoveladas incorretamente, com freqüência levam à formação de agregados fibrilares contendo extensas estruturas em folha-?, comumente denominadas de fibrilas amilóides. A hipótese acerca da capacidade de formar fibrilas amilóides com estruturas idênticas e ricas em estruturas beta, ser uma propriedade genérica de toda proteína, apoia-se no fato de até mesmo proteínas sem conexão com doenças, como a mioglobina, serem capazes de gerar estruturas fibrilares. Embora várias proteínas sejam intrinsecamente desordenadas, muitas são apropriadamente empacotadas, podendo se desenovelar totalmente ou parcialmente de maneira a expor regiões propensas à agregação, que podem converter o polipeptídeo em fibrilas amilóides. De fato, vários estudos sugerem que intermediários parcialmente enovelados estão envolvidos na fibrilogênese. A apomioglobina (apoMb) de baleia do espermacete é uma proteína bem caracterizada, que forma um intermediário durante o desenovelamento do estado nativo ou após a diluição do estado desenovelado em tampão de enovelamento. A mioglobina é uma proteína altamente solúvel, cujas propriedades do estado nativo não sugerem uma predisposição dessa em formar fibrilas amilóides, corroborado pela organização de sua seqüência de resíduos de aminoácidos em hélices-? bem definidas sem elementos de estrutura em folha-?. Contudo, até a mioglobina forma fibrilas amilóides em certas condições, sugerindo que a capacidade de formar fibrilas seja uma característica comum de toda proteína e, portanto, não estando relacionada a uma estrutura primária específica. Neste projeto, visamos mapear as potenciais interações envolvidas na agregação e formação de fibrilas amilóides em apomioglobinas. Para tanto, apresentamos aqui os estudos dos efeitos de 19 mutantes de apoMb na cinética amiloidogênica da mesma. A indução de fibrilas amilóides foi realizada através da incubação das apoMbs em tampão borato de sódio 50 mM, pH 9 e aquecidas a 65°C. O processo de agregação foi acompanhado por medidas da emissão de fluorescência de Tioflavina T (ThT) e espectroscopia de dicroísmo circular (CD). Outras propriedades morfo-fisicoquímicas das amilóides de apoMb foram também estudadas: energia de ativação da formação de fibrilas, organização estrutural, citotoxicidade, efeito de semeadura, desmontagem por uréia. Nossos resultados mostram que alguns mutantes (7 no total) afetaram a cinética de formação das amilóides, e surpreendentemente, esses efeitos correlacionam-se bem com o efeito que a mutação tem sobre a estabilidade do estado nativo, mas não com o efeito sobre a estabilidade do estado intermediário do enovelamento. As estruturas globais (investigadas por difração de raios-X) das fibrilas formadas pelas ampomioglobinas selvagem e mutantes mostram-se indistinguíveis. Experimentos de citotoxicidade, utilizando um modelo de células neuronais N2A (neuroblastoma de camundongo), e semeadura, confirmam que as diferentes formas de agregados das proteínas são capazes de diminuir a viabilidade celular e de acelerar a formação das fibrilas. Generalizando, nossos resultados suportam a hipótese de que, embora o desenovelamento parcial preceda a formação de fibrilas em apomioglobina, a formação do intermediário de enovelamento não parece ser um passo obrigatório no processo e assim, o enovelamento e a formação de agregados/fibrilas são aparentemente distintos para essa proteína. / Abstract: Protein misfolding usually leads to the formation of fibrillar aggregates with extensive ?-sheet structure, commonly termed amyloid fibrils. The hypothesis that the ability to form ordered ?-rich amyloid fibers with identical structures is a generic property of proteins is supported by the fact that even proteins with no connection to disease, such as myoglobin, are able to generate fibrillar structures. Although several proteins are intrinsically disordered, many are properly packed and should unfold totally or partially exposing aggregation-prone regions that can convert the polypeptide into amyloid fibrils. Actually, several studies suggest that partially folded intermediates are involved in fibrillogenesis. Sperm whale apomyoglobin (apoMb) is a well-characterized protein that forms an intermediate after either unfolding from the native state or dilution of the unfolded protein in a folding buffer. Mb is a highly soluble protein whose native state properties do not suggest a predisposition to form amyloid fibrils, corroborated by its amino acid residues sequence organization in well-defined ?-helices with no ?-sheet elements. However, even Mb forms amyloid fibrils under certain conditions, suggesting that the ability to form fibrils is a common feature of all proteins and is not related to a specific primary structure. In this work, we aim to map potential interactions involved in apomioglobin aggregation and fibrils formation. To such aim, we present here the studies of effects on amiloidogenic kinetics of 19 apoMb mutants. The induction of amyloid fibrils was performed by incubating apoMb proteins on 50 mM sodium borate buffer at pH 9 and heat to 65°C. The aggregation process was monitored both by thioflavin T (ThT) emitted fluorescence and circular dichroism (CD) spectroscopy measurements. Other morph-physicochemical properties of apoMb amyloids were also studied: activation energy of fibril formation, structure organization, cytotoxicity, seeding effect, disassembly by urea. Our results show that some mutants (7 in total) affect the amyloid formation kinetics, and surprisingly, these effects are well correlated with the effect that the mutation has on the stability of the native state but not with the effect on the stability of the folding intermediate. The overall structures, probed by X-ray diffraction, of fibers formed by mutants and wild-type apomyoglobin are indistinguishable. Cytotoxicity experiments, using a neuronal cell line model N2A (murine neuroblastoma), and seeding experiments, confirm that different aggregated forms of proteins are capable of decreasing the cell viability and to speed up the formation of fibrils. Generally, our results support the hypothesis that although partially unfolding precedes fibril formation in apomyoglobin, formation of the folding intermediate is not an obligatory step in the process and thus folding and aggregation/fibril formation are apparently distinct in this protein. / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular