A sacarose é uma matéria-prima em franca expansão de produção no Brasil, seu maior produtor e exportador. Essa molécula pode ser convertida, através de um processo multienzimático, em produtos de maior valor agregado: frutose e ácido glicônico, os quais são importados pelo país, e amplamente utilizados em indústrias químicas, de produção de fármacos e setores alimentícios. Neste estudo, avaliou-se a hidrólise da sacarose pela invertase assim como a conversão da glicose em ácido glicônico, pela ação da glicose oxidase, ambas em processo descontínuo-alimentado. A solução de substrato (64g/L-sacarose; 32g/L-glicose) foi adicionada segundo as seguintes leis: constante, linear crescente, linear decrescente, exponencial crescente e exponencial decrescente. No caso da glicose, foi necessária a utilização de enzima auxiliar, a catalase, para degradar a água oxigenada formada durante a conversão da glicose. Mediante os resultados dos testes com os dois substratos, realizou-se teste de conversão direta da sacarose em frutose e ácido glicônico, utilizando-se invertase, glicose oxidase e catalase em regime descontínuo-alimentado, com alimentação linear decrescente (melhor resultado para ambos os substratos). No procedimento contínuo, alvo principal do trabalho, utilizou-se reator com membrana, da marca MILLIPORE ®, integrando em uma única etapa a conversão catalítica, a separação/concentração do produto e a recuperação do biocatalisador. A temperatura foi controlada por circulação de água, tendo acoplado uma bomba peristáltica (para controlar a vazão de alimentação do substrato) e um sistema de pressurização. O reator operou com membrana de ultrafiltração (corte molecular = 100 kDa) e foi mantido sob agitação constante. Os parâmetros de partida foram, a princípio, fixados de acordo com os valores otimizados no reator descontínuo-alimentado com o emprego simultâneo das enzimas. / Sucrose is a commodity largely produced in Brazil and one of the most used and commercialized product in food industry. It can be converted through a multienzyme process in fructose and gluconic acid, which have commercial values higher than sucrose. Both products are imported by Brazil, being largely employed in the chemical, food and pharmaceutical industry. This work dealt with the hydrolysis of sucrose by invertase into fructose and glucose, and the oxidation of glucose to gluconic acid by glucose oxidase and catalase. Catalase was added in order to decompose the hydrogen peroxide an inhibitor of glucose oxidase formed as by-product of the oxidation. Two processes were employed. Fed-batch in which the hydrolysis and oxidation reactions were carried out separately by adding invertase followed by glucose oxidase and catalase was conducted by adding the solution of substrate according to a constant, increasing linear, decreasing linear, increasing exponential or decreasing exponential mode. The best fed-batch performance was attained through the decreasing linear addition of sucrose (64g/L) and glucose (32g/L). Setting this kind of addition and using all enzymes simultaneously, the direct conversion of sucrose to fructose and gluconic acid occurred at a yield of 72%. The continuous process was carried out in a cell-type membrane reactor (membrane cut off = 100 kDa), in which the sucrose conversion was made by using all enzymes simultaneously, leading to a final yield of about 76%

O sistema NADPH oxidase é um complexo enzimático gerador de ânion superóxido formado pelas subunidades gp91-phox e p22-phox, p47-phox, p67-phox e p40-phox. O eixo IL-12/23-IFN-g é crítico para a ativação dos fagócitos e controle de infecções. Defeitos na ativação deste eixo resultam em infecções recorrentes e à MSMD, e podem levar à diminuição da expressão do componente gp91-phox. Em minha Dissertação de Mestrado (Aragão-Filho, 2009), vimos que as subunidades 1 e 2 do receptor do IFN-g são necessárias para a expressão dos genes NCF1 e NCF2 e para a ativação do sistema NADPH oxidase humano nos modelos experimentais de células humanas por nós utilizados. Assim, no presente trabalho de doutorado, continuamos a investigar o papel dos defeitos no eixo IL-12/23-IFN-g sobre o sistema NADPH oxidase utilizando novas linhagens celulares de pacientes com defeitos no eixo IL-12/23-IFN-g. Verificamos que há defeito secundário da ativação da NADPH oxidase em pacientes com defeitos no eixo IL-12/23-IFN-g, o que representa um novo mecanismo imunopatológico envolvido na MSMD. / The NADPH oxidase system is an enzymatic complex that generates superoxide anion, it is formed by gp91-phox, p22-phox, p47-phox, p67-phox and p40-phox subunits. The IL-12/23-IFN-g axis is critical for the phagocytes activation and infection control. Defects in this axis activation result in recurrent infections and MSMD, and can lead to decreased expression of gp91-phox component. In my Master Thesis (Aragão-Filho, 2009), we found that the subunits 1 and 2 of the IFN-g receptor are required for NCF1 and NCF2 gene expression and activation of human NADPH oxidase system in human experimental cell models that we used. Therefore, in the present doctoral work, we continue to investigate the role of IL-12/23-IFN-g axis defects on NADPH oxidase system using new cell lines from patients with IL-12/23-IFN-g axis defects. We verify that there is a secundary defect in the activation of the NADPH oxidase from patients with IL-12/23-IFN-g defects, what represents a new immunopathological mechanism involved in MSMD.

Processos celulares que governam as NADPH oxidases vasculares em condições patológicas não estão claros ainda. Como os processos redox são parte intrínseca da resposta da célula ao estresse, temos investigado se o estresse oxidativo pode convergir com outros tipos de estresse via Nox(es). No presente estudo, focamos na inibição do proteasoma como uma condição relevante de estresse. A incubação de células musculares lisas com concentrações não apoptóticas de inibidores do proteasoma, MG132 e lactacistina, promoveu aumento na produção basal de superóxido e na atividade da NADPH oxidase, diminuição da atividade da SOD e da razão GSH/GSSG. Por outro lado, a inibição do proteasoma diminui a atividade da Nox após estímulo com Angiotensina II ou Tunicamicina, conhecido estressor do retículo endoplasmático. Em condições basais, MG132 induz a expressão de mRNA da Nox1, entretanto o aumento de Nox1 induzido por Angiotensina II foi diminuído na presença de MG132. O mesmo efeito ocorre com a indução de Nox4 pela Tunicamicina, que nesse caso foi drasticamente reduzida na presença de MG132. Além disso, tanto Angiotensina II quanto Tunicamicina induziram a atividade lítica do proteasoma 20S. A seguir, investigamos as conseqüências fisiológicas do MG132 na sinalização do estresse do RE, uma conhecida resposta mediada por Nox4. Células vasculares incubadas com MG132 induzem a expressão de marcadores do estresse do RE, GRP78 e XBP1, e também os marcadores mais tardios ATF4 e o próapoptótico CHOP/GADD153. Resultados similares ocorrem também com a Tunicamicina. Entretanto, a co-incubação de Tunicamicina e MG132 diminui e a sinalização do estresse do RE. AKT e p38 MAPK foram ativados por MG132, possivelmente como resposta ao estresse induzido pela inibição do proteasoma. Assim, a inibição do proteasoma bloqueia a NADPH oxidase, com aumento da atividade basal e expressão da Nox1 versus forte inibição da ativação e expressão da Nox4 frente ao estímulo. A inibição da Nox4 associa-se e pode contribuir para a inibição pelo MG132 da sinalização do estresse do RE. Portanto, o proteasoma parece exercer papel na integração de estresses celulares envolvendo a NADPH oxidase. A inibição do proteasoma pode ter papel na terapia de doenças associadas a estresse do RE. / Cellular processes governing vascular Nox family NADPH oxidases in disease conditions are unclear. Since redox processes are intrinsic to cell stress response, we asked whether oxidative stress merges with other types of stress via Nox(es). We focused on proteasome inhibition as a relevant stress condition. Vascular smooth muscle cells (VSMC) incubation with non-apoptotic concentrations of proteasome inhibitors MG132 or lactacystin promoted increased baseline superoxide generation (HPLC/DHE products) and NADPH oxidase activity, decreased SOD activity and GSH/GSSG ratio. Conversely, proteasome inhibitors decreased by Nox response to Angiotensin II (AngII) and abrogated Nox response to endoplasmic reticulum (ER) stressor tunicamycin. With MG132, basal Nox1 mRNA levels were increased, while Nox1 response to AngII was blunted. Moreover, MG132 abolished Nox4 mRNA levels TN-induced. Both AngII and TN (at 2 and 4 hs) promoted increased 20S proteasome lytic activity. We next assessed physiological consequences of MG132 in ER stress signaling, a known Nox4- mediated response. VSMC incubation with MG132 alone enhanced expression of the ER stress markers Grp78 and XBP1 and late markers such as ATF4 and proapoptotic CHOP/GADD153. Similar results occurred with the known ER stressor TN. However, co-incubation of TN and MG132 decreased Grp78, Grp94 and CHOP/GADD153, indicating that proteasome inhibition interrupts ER stress. AKT and p38 are activated by MG132 as response to stress and recover to survival. Thus, proteasome inhibition disrupts NADPH oxidase, with increased baseline activity and Nox1 expression vs. strong inhibition of stimulated Nox1 and Nox4 activation/expression. The later effect may underlie MG132-mediated inhibition of ER stress signaling. (Support: FAPESP, CNPq Milênio Redoxoma)

Moniliophthora perniciosa é um fungo basidiomiceto causador da doença vassoura de bruxa do cacaueiro. Um conjunto de técnicas para controle da doença vem sendo testado e aplicado, incluindo o uso de fungicidas a base de inibidores da cadeia respiratória principal, específicos para fungos. No entanto, M. perniciosa tem se mostrado resistente a estas drogas e uma possível explicação para tal resistência é a atividade de uma oxidase alternativa (AOXp), cuja expressão e atividade já vêm sendo caracterizadas. A análise funcional deste gene de M. perniciosa não foi realizada, pois uma técnica efetiva para produção de mutantes do fungo ainda não foi estabelecida. Assim, este projeto visou testar a hipótese de que a expressão do gene AOX de M. perniciosa (Mp-AOX) previne o estresse oxidativo devido à diminuição na produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) pela cadeia respiratória. Para isso realizamos a caracterização do gene Mp-AOX por clonagem e expressão heteróloga em Saccharomyces cerevisiae. O vetor de expressão em levedura pYES2/CT com o gene Mp-AOX foi montado e a linhagem de levedura W303-1b transformada. Foram realizadas análises de medição de formação de massa celular, geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) mitocondrial, testes de viabilidade na presença de inibidores da cadeia respiratória principal Antimicina A e azoxistrobina e do inibidor específico de AOXp - ácido salicil hidroxâmico (SHAM). Nossos resultados indicam que quando o gene Mp-AOX é expresso em S. cerevisiae há diminuição da geração de biomassa celular, menor proliferação celular e decaimento na produção de ROS, sugerindo que nossa hipótese inicial de que Mp-AOXp causa alívio no estresse oxidativo estar correta. A levedura recombinante expressando o gene Mp-AOX mostrou-se viável para utilização como modelo para estudos de novos análogos químicos para o combate da vassoura de bruxa, auxiliando a agricultura e promovendo novos entendimentos para o combate desse fungo. / Moniliophthora pernicious is a basidiomycete fungus that causes witches\' broom of cacao disease. A number of techniques for disease control has been applied and tested, including the use of the fungicides that inhibits the main respiratory chain, specific to fungi. However, M. pernicious has proven to be resistant to these drugs and one possible explanation to this resistance would be the activity of an alternative oxidase activity (AOXp), whose expression and activity have already been characterized. Functional analysis of this gene in M. pernicious was not performed because an effective technique for producing mutants of the fungus has not yet been established. This project aimed to test the hypothesis that the expression of Mp-AOX gene prevents oxidative stress due to decreased production of reactive oxygen species (ROS) by the respiratory chain. To perform this characterization, Mp- AOX gene was cloned and heterologous expressed in Saccharomyces cerevisiae. The yeast expression vector pYES2/CT with Mp-AOX gene was constructed and the yeast strain W303 - 1b transformed. Analyses measuring cell mass formation, generation of mitochondrial reactive oxygen species (ROS), viability tests challenging the cells against inhibitors of the main respiratory chain, Antimycin A and azoxystrobin, and against the specific inhibitor of the AOXp - salicylaldehyde hydroxamic acid (SHAM) were performed. Our results indicate that the Mp-AOX gene expression in S. cerevisiae causes decreased generation of cellular biomass, less cell proliferation and the decay in the production of ROS, suggesting that our initial hypothesis that Mp-AOXp reliefs the oxidative stress is correct. The recombinant yeast expressing Mp- AOX gene was feasible for use as a model for studies of new chemical to fight witches\' broom, helping with agriculture and promoting new understandings to combat this fungus.

A principal função da glândula tireoide é a produção dos hormônios T3 e T4, que promovem a regulação do consumo energético no organismo. O hipotireoidismo congênito (HC) é um distúrbio metabólico sistêmico, onde a produção de T3 e T4 no período neonatal é insuficiente. O HC por disormonogênese é uma doença causada por erros inatos na síntese de T3 e T4, com herança autossômica recessiva. Já foram descritas mutações nos genes NIS, SLC26A4, DUOX2, DUOXA2, TPO, TG e DEHAL-1. O defeito na organificação do iodeto (DOI) é o mais comum na disormonogênese, sendo a falha mais frequente na TPO, seguida pelas proteínas DUOX2 e DUOXA2. A TPO é responsável pela oxidação do iodeto, pela iodação da tireoglobulina e pelo acoplamento das tirosinas iodinizadas. Já foram descritas 70 mutações ao longo de todo o gene TPO. Por ser uma heme peroxidase, a TPO requer H2O2 para sua função. O principal núcleo catalítico gerador de H2O2 na tireoide é o complexo DUOX2/DUOXA2. Foram descritas 25 mutações no gene DUOX2 e uma única mutação no gene DUOXA2. Em estudo anterior, avaliamos pacientes com HC após os 3 anos de idade para estabelecimento do diagnóstico etiológico, através de dosagem de TG sérica, ultrassonografia, captação e mapeamento da tireoide com 131I. Sete pacientes apresentaram DOI. Nestes pacientes avaliamos o gene TPO e identificamos diversos SNPs já descritos na literatura. Um paciente apresentou a mutação p.Q660E em heterozigose, outro paciente o SNP p.R584Q em homozigose, e um terceiro paciente as alterações p.Q660E e p.584Q em heterozigose composta. Os objetivos deste estudo foram pesquisar mutações dos genes DUOX2 e DUOXA2 nos pacientes com DOI e realizar o estudo funcional da alteração p.R584Q na TPO. Para o estudo molecular, extraímos o DNA de leucócitos periféricos dos pacientes e seus familiares, seguido de amplificação por PCR, e sequenciamento automático, e os resultados comparados com as sequencias normais de cada gene (GenBank). Na análise funcional da alteração p.R584Q na TPO, células HeLa foram transfectadas com plasmídios pcDNA contendo o gene da TPO normal e alterado, e a atividade das proteínas produzidas pelas células foi avaliada pelo sistema AmplexRed. Análises in silico foram realizadas com os programas de bioanálise PolyPhen, MutationTaster, SIFT e PSIPRED. Ao final do estudo molecular, no gene DUOX2, identificamos 20 SNPs previamente descritos, incluindo o SNP funcional p.H678R (rs57659670), presente em heterozigose em 3 pacientes. Também identificamos a nova substituição p.A1087V em heterozigose em um paciente. De acordo com dados dos programas de bioanálise, a alteração p.A1087V é prejudicial e o SNP p.H678R é tolerável. No gene DUOXA2 identificamos 5 polimorfismos previamente descritos e nenhuma mutação. No estudo funcional, verificamos uma diminuição significativa da atividade da TPO portadora da alteração p.R584Q em comparação à proteína normal (5% de atividade residual; p=0,0193). De acordo com os dados dos programas de bioanálise, a alteração p.R584Q é prejudicial. Três pacientes não apresentaram alterações nas regiões estudadas dos genes TPO, DUOX2 e DUOXA2. As revisões dos dados clínicos e laboratoriais sugerem a presença de outras proteínas alteradas, como TG, Pendrina ou receptor do TSH. Um paciente apresentou a nova alteração p.A1087V na DUOX2 em heterozigose e nenhuma outra alteração nas regiões estudadas dos genes avaliados. Cogitamos a presença de alterações em regiões não avaliadas ou ainda a expressão monoalélica de DUOX2. O SNP funcional p.H678R na DUOX2 foi identificado em três pacientes com alterações na TPO: um com a alteração p.R584Q em homozigose, outro com a p.R584Q e a mutação p.Q660E em heterozigose composta. Estes dois pacientes apresentam os dois alelos da TPO alterados, justificando o DOI. O terceiro caso apresentou apenas a mutação p.Q660E em heterozigose, podendo apresentar alterações em regiões não avaliadas ou ainda a expressão monoalélica da TPO. Concluímos que definimos o diagnóstico molecular de 4 dos nossos pacientes, que apresentaram importantes alterações nos genes avaliados, e ressaltamos que a alteração p.R584Q na TPO provoca perda da atividade, causando DOI / The main role of the thyroid gland is to produce T3 and T4, which promote the regulation of body energy intake. Congenital hypothyroidism (CH) is a systemic metabolic disorder where T3 and T4 production during neonatal period is insufficient. CH due to dyshormonogenesis is a disease caused by inborn errors in T3 and T4 synthesis, with autosomal recessive inheritance. Mutations in NIS, SLC26A4, DUOX2, DUOXA2, TPO, TG and DEHAL-1 genes have been described. The iodide organification defect (IOD) is the most common cause of dyshormonogenesis, being the TPO defect the most frequent, followed by defects in DUOX2 and DUOXA2 proteins. TPO is responsible for iodide oxidation, tyrosine iodination and its coupling. Seventy mutations have been described throughout the gene. As a heme peroxidase, TPO requires H2O2 to its regular function. The main catalytic core for H2O2 generation in thyroid is the DUOX2/DUOXA2 complex. Twenty five mutations have been described in DUOX2 gene and only one mutation in DUOXA2 gene. In our previous study, we evaluated patients with CH after 3 years of age to establish their etiologic diagnosis, by combining serum TG, thyroid ultrasound, and radioiodide uptake with 131I. Seven patients were diagnosed with IOD. In these patients, we evaluated TPO gene and identified several already described SNPs. One patient had the p.Q660E mutation in heterozygous state, another patient had the SNP p.R584Q in homozygous state and a third one had p.Q660E and p.584Q in compound heterozygous state. The aims of this study were to search for mutations in DUOX2 and DUOXA2 genes in patients with IOD and perform a functional study of TPO p.R584Q change. For the molecular study, DNA was extracted from peripheral blood leukocytes of each patient and parents, followed by PCR, and automatic sequence, and the results were compared with normal sequences of each gene (GenBank). For functional analysis of TPO p.R584Q, HeLa cells were transfected with pcDNA plasmids containing normal and altered TPO gene and the protein activity was assessed by AmplexRed system. In silico analyzes were performed with the bioanalysis programs: PolyPhen, MutationTaster, SIFT and PSIPRED. At the end of the molecular study, in DUOX2 gene we identified 20 previously described SNPs, including the functional p.H678R SNP (rs57659670), present in heterozygous state in 3 patients. We also identified the new p.A1087V change in heterozygous state in one patient. According to bioassay programs datas, p.A1087V change is damage and p.H678R SNP is tolerable. In DUOXA2 gene we identified five previously described polymorphisms and no mutation. In TPO functional study, we observed a significant activity decrease of TPO p.R584Q compared to normal TPO (5% of activity; p=0.0193). According to bioassay programs datas, p.R584Q is damaging. Three patients showed no changes in TPO, DUOX2 and DUOXA2 genes studied regions. A review of clinical and laboratory data suggested the presence of other altered proteins, such as TG, Pendrin or TSH receptor. One patient had the new DUOX2 p.A1087V alteration in heterozygous state and no other changes in the studied regions of evaluated genes, suggesting that there could be changes in other nonevaluated regions or the monoallelic expression of DUOX2. The functional DUOX2 p.H678R SNP was identified in three patients with changes in TPO: one with p.R584Q change in homozygous state and another one with p.R584Q and p.Q660E in compound heterozygous state. These cases have the two alleles of TPO changed, justifying their IOD. A third case showed only the TPO p.Q660E mutation in heterozygous state. We speculate that the patient may present changes in regions nonevaluated or the monoallelic expression of TPO. We conclude that we defined the molecular diagnosis of four patients, that showed significant changes in evaluated genes, and that TPO p.R584Q change is functionally harmful, causing IOD

O consumo crônico de etanol acarreta alterações significativas das funções cardíaca e circulatória, figurando como um importante fator de risco no desenvolvimento de doenças cardiovasculares, como por exemplo a hipertensão arterial. O passo inicial para a disfunção cardiovascular associada ao etanol envolve a formação de espécies reativas de oxigênio (ERO) e redução da biodisponibilidade do óxido nítrico (NO), sendo esse processo mediado pela enzima nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH) oxidase. Baseado nestas observações, a hipótese do estudo é a de que o consumo de etanol aumente a pressão arterial, a geração de ERO e induza a ativação de vias de sinalização redox sensíveis na vasculatura via NADPH oxidase. Portanto, o objetivo desse estudo foi investigar a participação da NADPH no aumento da pressão arterial e estresse oxidativo vascular induzidos pelo consumo crônico de etanol através de sua inibição pela apocinina. O trabalho demonstrou pela primeira vez o envolvimento do estresse oxidativo via ERO geradas pela NADPH oxidase no aumento da pressão arterial induzida pelo consumo crônico de etanol. Houve aumento da contração induzida por fenilefrina em anéis de aorta com e sem endotélio de animais tratados com etanol e foi demonstrada a participação das ERO geradas pela NADPH oxidase nesta resposta, uma vez que o tratamento com apocinina promoveu diminuição da contração observada. O tratamento com etanol aumentou a geração de ERO em tecido aórtico via NADPH oxidase, reduziu a biodisponibilidade de NO plasmático e tecidual e promoveu peroxidação lipídica, visto pela elevação dos níveis de TBARS. Também foi demonstrado que a enzima NADPH oxidase está envolvida no aumento da expressão protéica da PKC ? e SAPK/JNK induzido pelo etanol, e que o tratamento com etanol é capaz de diminuir a atividade enzimática da superóxido dismutase (SOD) e aumentar a expressão protéica especificamente da SOD2, possível resposta adaptativa ao aumento de geração de O2- via NADPH oxidase pelo etanol. Houve aumento da expressão protéica da nNOS em aorta de animais tratados com etanol, sendo esta, uma possível resposta adaptativa intrínseca às alterações promovidas pelo aumento da pressão arterial nestes animais. O tratamento com etanol não alterou os níveis aórticos de peróxido de hidrogênio (H2O2), glutationa reduzida (GSH) e atividades enzimáticas da xantina oxidase (XO), superoxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx). Além disso, a partir da avaliação da translocação citosol/membrana das subunidades organizadoras p47phox e Nox organizer 1 (Noxo1) e expressão protéica das subunidades catalíticas da NADPH oxidase, Nox1, Nox2 e Nox4, foi possível concluir que o aumento da expressão da Nox1 possui importante papel na modulação da geração de ERO pelo etanol, podendo participar do aumento da pressão arterial e estresse oxidativo sistêmico e vascular gerados. Portanto, a partir dos resultados obtidos, o estudo demonstrou que o consumo crônico de etanol induz o aumento da produção de ERO, resposta implicada no aumento da pressão arterial observado nos animais tratados com etanol. Além disso, o trabalho evidencia a participação da enzima Nox1/NADPH oxidase neste processo, uma vez que houve aumento da expressão protéica dessa subunidade catalítica na aorta dos animais tratados com etanol / Chronic ethanol consumption results in significant alterations in cardiac and circulatory functions, appearing as an important risk factor responsible for cardiovascular diseases such as hypertension. The initial step for cardiovascular dysfunction associated with ethanol consumption involves the generation of reactive oxygen species (ROS) and reduced bioavailability of nitric oxide (NO), processes mediated by the enzyme nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase. Based on the mentioned observations we hypothesized that ethanol consumption increases blood pressure, ROS generation and induces activation of redox-sensitive signaling pathways in the vasculature through NADPH oxidase. Thus, here we investigated the contribution of NADPH oxidase in chronic ethanol consumption-induced hypertension and vascular oxidative stress through its inhibition by apocynin. This study demonstrated for the first time the involvement of oxidative stress via ROS derived from NADPH oxidase in increased blood pressure induced by chronic ethanol intake. The increased contractility of endothelium-intact and endothelium-denuded aortic rings from ethanol-treated rats to phenylephrine was prevented by apocynin. Ethanol consumption increased systemic and vascular oxidative stress and apocynin prevented these responses. The decrease on plasma and vascular nitrate/nitrite (NOx) levels induced by ethanol were not prevented by apocynin. Treatment with ethanol did not affect aortic levels of hydrogen peroxide (H2O2) and reduced glutathione (GSH) as well as the activity of xanthine oxidase (XO), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx). Ethanol-induced increased protein expression of Nox1, PKC?, nNOS, SAPK/JNK and SOD2 in the rat aorta was prevented by apocynin. No difference on the aortic expression of Nox2, Nox4, p47phox, Nox organizer 1 (Noxo1), eNOS and iNOS was detected after treatment with ethanol. Ethanol treatment did not alter the phosphorylation of SAPK/JNK, p38MAPK, ERK1/2, c-Src, Rac1 or PKC?. The major new finding of our study is that the increased vascular generation of reactive oxygen species (ROS) induced by ethanol is related to the increased vascular Nox1/NADPH oxidase expression. This mechanism is involved on the vascular dysfunction and hypertension induced by ethanol. Additionally, we conclude that ethanol consumption induces the expression of different proteins that regulate vascular contraction and growth and that NADPH oxidase-derived ROS play a role in such response

A levedura Kluyveromyces marxianus, apesar de apresentar propriedades fisiológicas vantajosas para a produção heteróloga de proteínas, foi utilizada apenas poucas vezes como hospedeira na síntese dessa classe de moléculas. Em contrapartida, a sua congênere Kluyveromyces lactis possui mais de 40 sistemas de expressão desenvolvidos, inclusive comerciais. Além disso, não há literatura disponível sobre glicosilação de proteínas em K. marxianus. Levando-se isso em consideração, este trabalho visou a desenvolver sistemas para a expressão heteróloga da enzima glicose oxidase (GOX) de Aspergillus niger e de uma esterase termófila (EST) de Thermus thermophilus em K. marxianus. A linhagem K. lactis CBS 2359 foi utilizada como parâmetro de comparação em todos os sistemas de expressão construídos. Primeiramente, foi realizado um estudo fisiológico com a finalidade de selecionar, dentre três linhagens de K. marxianus pré-selecionadas a partir de informação da literatura, a que apresentasse as melhores características fisiológicas para se tornar uma hospedeira de expressão heteróloga. A linhagem selecionada foi a CBS 6556, baseando-se numa combinação das seguintes características: velocidade específica de crescimento, formação de metabólitos, rendimento de substrato em biomassa e secreção da enzima homóloga inulinase. Após, foram construídos dois sistemas de expressão epissomais. No primeiro, o gene era expresso sob controle do promotor PGK de S. cerevisiae e no segundo, sob controle de INU1 de K. marxianus. Um sistema integrativo foi utilizado, no qual a expressão era dirigida pelo promotor INU1. Estudos bioquímicos e de glicosilação foram realizados nas enzimas produzidas. Em relação aos sistemas para expressão de GOX, foram alcançados níveis de produção de 1722 U/gMS (unidades por grama de biomassa seca) em K. marxianus transformado com o sistema epissomal no qual a expressão era controlada pelo promotor INU1. As caracterizações bioquímicas da enzima mostraram que a molécula produzida apresentava propriedades semelhantes à enzima homóloga de A. niger. Além disso, os estudos de glicosilação mostraram uma menor tendência de hiperglicosilação de K. marxianus quando comparada com K. lactis. Já em relação à esterase, K. lactis apresentou maiores níveis de expressão (294 U/gMS), porém a enzima produzida em K. marxianus apresentou temperatura ótima de atividade (50 °C) ligeiramente superior à enzima produzida por sua congênere (45 °C), temperaturas abaixo da qual ocorre maior atividade da enzima homóloga (65 °C). Isso pode ser explicado pela glicosilação exercida por ambas espécies de leveduras sobre a proteína, ao contrário da homóloga, não glicosilada. Além disso, os produtos das leveduras apresentaram três padrões de glicosilação. Dessa forma, o trabalho desenvolvido alcançou seu objetivo de desenvolver esses sistemas de expressão, bem como de avaliar a síntese heteróloga de proteínas nessa levedura de destacado potencial. Os resultados obtidos devem servir à comunidade científica, no sentido de estimular e orientar futuros trabalhos que objetivem a síntese heteróloga de proteínas em microrganismos. / In spite of the advantageous physiological properties of the yeast Kluyveromyces marxianus to produce heterologous proteins, this species has not been widely explored for the synthesis of these biomolecules. On the other hand, more than 40 heterologous expression systems, including commercial ones, were developed for Kluyveromyces lactis. Moreover, there is no available literature concerning heterologous protein glycosylation in K. marxianus. Taking these facts into account, this work aimed at developing systems for the heterologous production of Aspergillus niger glucose oxidase (GOX) and of a thermophilic esterase (EST) from Thermus thermophilus in K. marxianus. The strain K. lactis CBS 2359 was utilized as a reference throughout the whole work. First, a physiological study was carried out in order to select one K. marxianus strain, out of three which had been chosen based on literature information, that exhibited the best physiological traits to be a heterologous expression host. The chosen strain was CBS 6556, based on a combination of the following properties: specific growth rate, metabolites formation, biomass yield on substrate, and secretion of the homologous enzyme inulinase. Subsequently, two episomal systems were constructed. In one of them, the heterologous gene was expressed under control of the S. cerevisiae PGK promoter, whereas in the other system, heterologous gene expression occurred under control of the K. marxianus INU1 promoter. An integrative expression system was also constructed, in which the KmINU1 promoter drove foreign gene expression. Both heterologous enzymes were characterized biochemically and also with respect to their glycosylation. The results attained with GOX led to an expression level of 1722 U/g DW (unit per gram of dry cell weight) in K. marxianus transformed with the episomal INU1-based system. The biochemical studies showed that the enzyme was very similar to the A. niger GOX. Furthermore, analysis of the glycosylation pattern showed a lower tendency of K. marxianus to hypermannosylate proteins, when compared to K. lactis. Higher levels of esterase (294 U/gDW) were obtained in K. lactis than in K. marxianus. However, the enzyme produced in the latter host presented a higher temperature for maximal activity ((50 °C), when compared to the former organism (45 °C). Both values are lower than the temperature for maximal activity of the homologous enzyme (65 °C), which can be explained by the glycans added by both yeast species to the peptide, resulting in a glycosylated protein, in contrast to the homologous esterase. Moreover, the yeast products presented three glycosylation patterns. In conclusion, the work presented in this thesis reached its aims, which were to develop these expression systems and to characterize biochemically the heterologous enzymes expressed, which included an analysis of the glycosylation pattern. The results presented here will certainly be of interest and aid the scientific community working on the expression of heterologous proteins in microorganisms.

O carcinoma hepatocelular é um dos tipos de cânceres mais comuns em adultos com sua incidência aumentando mundialmente a cada ano. O tratamento curativo é o transplante de fígado, mas as muitas dificuldades encontradas para o procedimento faz com que a quimioterapia seja amplamente utilizada. Além disso, pode ocorrer quimiorresistência e muitos efeitos adversos, o que impulsiona a busca por novos compostos terapêuticos. L-aminoácido oxidases (LAAO) isoladas de peçonhas de serpentes têm demonstrado bons resultados de citotoxicidade em linhagens celulares tumorais, no entanto estes resultados representam sistemas in vitro em monocultura e estudos recentes demonstram que o microambiente tumoral tem um importante papel na transformação neoplásica, no crescimento e invasão do tumor e na resistência quimioterápica. Assim, avaliou-se uma LAAO purificada da peçonha de Bothrops jararacussu (BjussuLAAO-II) em células de carcinoma hepatocelular (HepG2) em monocultura e em cocultura com células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) com o objetivo de simular o microambiente tumoral, onde, normalmente, é observado mais de um tipo celular. A atividade citotóxica foi avaliada por meio do ensaio do MTT e do ensaio de sobrevivência clonogênica, a atividade genotóxica por meio do ensaio do cometa, a produção de espécies reativas de oxigênio por meio de fluorescência e os danos ao cromossomo por meio do ensaio do micronúcleo. Em células HepG2, em monocultura, todas as concentrações testadas (0,25 - 5,00 ?g/mL) foram citotóxicas e aumentaram os níveis intracelulares de espécies reativas de oxigênio. Verificou-se dano genotóxico na concentração de 5,00 ?g/mL e não houve dano cromossômico. Quando cultivada em cocultura com células HUVEC, as concentrações de 1,00 e 5,00 ?g/mL de BjussuLAAO-II foram citotóxicas às células HepG2 e aumentaram os níveis de espécies reativas de oxigênio. A concentração de 5,00 ?g/mL induziu danos ao DNA e não houve danos aos cromossomos. Estes efeitos podem ser correlacionados ao aumento de espécies reativas de oxigênio intracelulares e as diferenças entre os resultados de mono e cocultura devido à simulação de parte do microambiente tumoral. Em monocultura de células HUVEC, todas as concentrações testadas foram citotóxicas, houve dano genotóxico nas concentrações de 1,00 e 5,00 ?g/mL e nenhuma concentração testada induziu danos cromossômicos. Como há elevada citotoxicidade, danos ao DNA e indução de efeitos pró-oxidantes em células HepG2, BjussuLAAO-II representa um composto promissor no desenvolvimento de novos fármacos antitumorais / Hepatocellular carcinoma is one of the most common types of cancers in adults whose incidence increases worldwide each year. Liver chirurgic and transplantation is the best choice of treatment, but the many difficulties encountered in the procedure cause chemotherapy to be widely used. In addition, chemo resistance and many adverse effects can occur, which improves the search for new therapeutic molecules. L-amino acid oxidases (LAAO) isolated from snake venoms have demonstrated good cytotoxicity results in tumor cell lines, however these results represent in vitro monoculture systems and recent studies have shown that the tumor microenvironment plays an important role in neoplastic transformation in tumor growth and invasion and chemotherapeutic resistance. A LAAO purified from Bothrops jararacussu venom (BjussuLAA-IIO) venom was evaluated in hepatocellular carcinoma (HepG2) cells in monoculture and co-culture with human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) with the aim of simulating the tumor microenvironment, where more than one cell type is normally observed. Cytotoxic activity was assessed by the MTT assay and clonogenic survival assay, genotoxic activity by comet assay, reactive oxygen species production by fluorescence, and chromosome damage by the micronucleus assay. In HepG2 cells, in monoculture, all concentrations tested (0.25 - 5.00 ?g/mL) were cytotoxic and increased intracellular levels of reactive oxygen species. Genotoxic damage at the concentration of 5.00 ?g/mL was observed and there was no chromosomal damage. When cultured with HUVEC cells, concentrations of 1.00 and 5.00 ?g/mL of BjussuLAA-II were cytotoxic to HepG2 cells and increased levels of reactive oxygen species. The concentration of 5.00 ?g/mL induced DNA damage and there was no damage to the chromosomes. These effects can be correlated to the increase of intracellular reactive oxygen species and the differences between the mono and co-culture results due to the simulation of part of the tumor microenvironment. In HUVEC monoculture, all concentrations tested were cytotoxic, genotoxic damage at concentrations of 1.00 and 5.00 ?g/mL, and no concentration tested induced chromosome damage. As there is high cytotoxicity, DNA damage and induction of pro-oxidant effects in HepG2 cells, BjussuLAAO-II represents a promising compound in the development of novel antitumor drugs

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2016-08-17T14:16:30Z No. of bitstreams: 1 SILVIO JOSE DE QUEIROZ.pdf: 8869081 bytes, checksum: 28d26b617f56db3485bb151beb37b8ad (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-17T14:16:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SILVIO JOSE DE QUEIROZ.pdf: 8869081 bytes, checksum: 28d26b617f56db3485bb151beb37b8ad (MD5) Previous issue date: 2010-08-09 / Infections caused by multiresistant microorganisms are associated with bacteria acquired in the hospital environment. The selective pressure of antimicrobials is an important factor in the selection and spread of resistance genes in the environment. The use of different molecules produced by living organisms has demonstrated activity against microorganisms. OBJECTIVES: To assess the activity of the crude venom of Bothrops moojeni on gram-negative bacteria producing and non producing metallo- -lactamase and -lactamases with wide spectrum, to identify component (s) of the poison with activity against gram-negative bacteria producing and non producing metallo- -lactamase and -lactamases with wide spectrum and to identify the antibacterial activity of crude venom of the snake B. moojeni in gram negative non-fermentative and fermentative glucose producing different enzymes to degrade -lactams. METHODOLOGY: The poison used was extracted from snake B. moojeni kept on the collection of the Center for Biological Studies and Research (CEPB) Catholic University of Goias Micro-organisms used in this study were obtained from the American Type Culture Collection and Bank of Microorganisms, Laboratory of Clinical Microbiology and MSc in Environmental and Health Sciences at the Catholic University of Goias, including Acinetobacter baumannii (blaIMP2), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Pseudomonas aeruginosa blaIMP1, blaVIM1, blaVIM2, blaSPM1 and producing carbapenemase No. 278 bank) Escherichia coli (ATCC 25922 and ATCC 35 218), Klebisiella pneumoniae (ATCC 700603). The test was conducted with the crude venom applied on disk diffusion in different dilutions. Protein concetration was determined for each venon sample, buy using the Bradford. RESULTS: The microbiological test showed that the venom demonstrated antimicrobial activity, both for producing bacteria and non-producing -lactamase and -lactamases bactérias with wide spectrum and that this activity is probably due to the action of L-amino acid oxidase. CONCLUSIONS: Different concentrations of crude venom of the snake B. moojeni inhibited growth of gram-negative bactéria producing ond non producing metallobeta- lactamase and extende spectrum beta-lactamese ond the size of the allo of growth inhibited diminished when decreased concentration of the crud venon and consequentley the decrese of concentration of protein, demonstrating that the effect of crude venom was dose dependent. / As infecções causadas por microrganismos multirresistentes estão associadas com bactérias adquiridas no meio ambiente hospitalar. A pressão seletiva dos antimicrobianos é um importante fator de seleção e disseminação dos genes de resistência no meio ambiente. O uso de moléculas produzidas por diferentes seres vivos tem demonstrado atividade contra microrganismos. OBJETIVOS: Avaliar a atividade do veneno bruto da Bothrps moojeni sobre bactérias gram-negativas produtoras e não produtoras de metalo- -lactamase e de -lactamases de espectro ampliado, identificar o(s) componente(s) do veneno com atividade contra bactérias gram-negativas produtoras e não produtoras de metalo- -lactamase e -lactamases de espectro ampliado e identificar a atividade antibacteriana do veneno bruto da serpente B. moojeni em bactérias gram negativas fermentadoras e não fermentadoras de glicose produtoras de diferentes enzimas degradadoras de -lactâmicos. METODOLOGIA: O veneno utilizado foi extraído das serpentes B. moojeni, mantidas no serpentário do Centro de Estudos e Pesquisas Biológicas (CEPB) da Pontifícia Universidade Católica de Goiás. Os microrganismos utilizados neste estudo foram obtidos da “American Type Culture Collection” e do Banco de Microrganismos do Laboratório de Microbiologia Clínica e do Mestrado em Ciências Ambientais e Saúde da Pontifícia Universidade Católica de Goiás, sendo Acinetobacter baumannii (blaIMP2), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Pseudomonas aeruginosa blaIMP1, blaVIM1, blaVIM2, blaSPM1 e produtora de carbapenemase banco n° 278) Escherichia. coli (ATCC 25922 e ATCC 35218), Klebisiella pneumoniae (ATCC 700603). O ensaio foi realizado com o veneno bruto aplicado sobre disco de difusão em diferentes diluições. A partir das amostras obtidas, foi realizada a dosagem de proteínas utilizando o método descrito por Bradford. RESULTADOS: O teste microbiológico mostrou que o veneno bruto possui atividade antimicrobiana, tanto para bactérias produtoras como para as não produtoras de metalo- -lactamase e -lactamases de espectro ampliado e que esta atividade se deve possivelmente pela ação da L-aminoácido oxidase. CONCLUSÕES: Diferentes concetrações diluições do veneno bruto da serpente B. moojeni inibiram o crescimento de bactérias gram-negativas produtoras e não produtoras de metalo- -lactamases e -lactamases de espectro ampliado e que o tamanho do alo de inibição do crescimento bacteriano diminuiu na medida em que diminui a concentração do veneno bruto e consequentemente à quantidade de proteínas, demonstrando que o veneno bruto foi dose dependente.

Urophycis Gill, 1863 é um gênero de peixes marinhos demersais de médio porte, popularmente conhecidos como abróteas, distribuídos ao longo da costa do Atlântico Ocidental, do Canadá à Argentina. Atualmente são reconhecidas sete espécies válidas dentro deste gênero. Apesar de sua importância comercial, até então poucos estudos taxonômicos e biogeográficos haviam sido realizados com estas espécies. Três espécies foram descritas do Atlântico Sul ocidental: U. brasiliensis (Kaup, 1858), descrita de Motevideo, Uruguai, U. latus Miranda Ribeiro, 1903 e Urophycis mystacea Miranda Ribeiro, 1903, ambas descritas do Rio de Janeiro, Brasil. Urophycis mystacea é morfologicamente semelhante à U. cirrata (Goode & Bean, 1896), descrita do Golfo do México nos Estados Unidos, sendo frequentemente confundidas. Os objetivos desta contribuição foram (1) redescrever U. brasiliensis, e alocar U. latus como um sinônimo júnior ; (2) redescrever U. cirrata e alocar U. mystacea como um sinônimo júnior; (3) estabelecer diagnoses e mapas de distribuição atualizados para ambas espécies. Tecidos e exemplares foram obtidos com pescadores e em coleções científicas. Foram utilizados métodos tradicionais de morfologia para comparação dos exemplares, além de técnicas de identificação molecular utilizando o gene mitocondrial citocromo oxidase I (COI). Testes para a amplificação da região controle do DNA mitocondrial de U. brasiliensis foram realizados e discutidos. / Urophycis Gill, 1863 is a genus of marine, demersal, mid-sized fish, popularly known as codlings or hakes, and distributed along the the Western Atlantic coast, from Canada to Argentina. Seven species are currently recognized as valid within this genus. Despite its economical importance, a few taxomomic an biogeographic studies had been carried out with those species. Three species were described from western South Atlantic: U. brasiliensis (Kaup, 1858), described from Montevideo, Uruguay, U. latus Miranda Ribeiro, 1903 and Urophycis mystacea Miranda Ribeiro, 1903, both described from Rio de Janeiro, Brazil. Urophycis mystacea is morfologically similar to U. cirrata (Goode & Bean, 1896), described from Gulf of Mexico, USA, and these species are repeteadly confused. The objectives of this contributions were (1) redescribe U. brasilienis, placing U. latus as a junior synonym; (2) redescribe U. cirrata, placing U. mystacea as a junior synonym; (3) provide updated diagnosis and maps of distributions for both species. Tissues and specimens were obtained from fisherman and scientific collections. Traditional morphological methods were used to compare the specimens, besides molecular identification techniques using the mithocondrial gene citochrome c oxidadse I (COI). Testst for amplification of the DNA mitochondrial control region in U. brasiliensis were performed and discussed.