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.

A diabetes é um distúrbio endócrino do metabolismo dos carboidratos clinicamente caracterizado por hiperglicemia, resultante da incapacidade do organismo em secretar insulina, defeitos na sua ação ou ambos. Recentemente, as conseqüências neurológicas da diabetes no sistema nervoso central têm recebido maior atenção, entretanto os mecanismos pelos quais a hiperglicemia é capaz de danificar o tecido nervoso ainda permanecem pouco esclarecidos. Estudos recentes têm demonstrado que a hiperglicemia é capaz de induzir dano oxidativo em cérebro de ratos. Portanto, o presente trabalho objetivou produzir um modelo de hiperglicemia neonatal em ratos e investigar o papel do estresse oxidativo (EO) na neurotoxicidade da hiperglicemia neonatal. Para a indução do modelo de hiperglicemia neonatal foram utilizados ratos Wistar de 5 dias de vida que foram submetidos a administração intraperitoneal de 100 mg/Kg de peso corporal de estreptozotocina (STZ), sendo que 5 dias após a administração de STZ os animais foram sacrificados e a média glicêmica do grupo diabético (222 mg/dL) durante todo tratamento é 82% maior do que a média do grupo controle (121 mg/dL). Os efeitos da hiperglicemia neonatal induzida por STZ foram estudados sobre os seguintes parâmetros de EO em cérebro de ratos: as atividades das enzimas glicose-6-fosfatodesidrogenase (G6PD), 6-fosfogluconato-desidrogenase (6PGD) e NADPH oxidase (Nox); o conteúdo de ânion superóxido (O2 -); as atividades das principais enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GSHPx) e as substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS). Os ratos submetidos ao modelo de hiperglicemia neonatal apresentaram alto conteúdo de O2•- através da ativação da NADPH oxidase, possivelmente esta ativação dependa do NADPH derivado das enzimas G6PD e 6PGD. Além disso, o aumento dos níveis de O2 - pode ter promovido um efeito rebote de aumento das atividades das principais enzimas antioxidantes (SOD, CAT e GSHPx) e ter induzido a lipoperoxidação em cérebro de ratos. Portanto, esses resultados sugerem que o EO pode representar um mecanismo envolvido nos efeitos da hiperglicemia no sistema nervoso central de ratos neonatos. No entanto, outros estudos parecem ser necessários a fim de melhor caracterizar o papel das espécies reativas na neurotoxicidade da hiperglicemia neonatal. / Diabetes is an endocrine disorder of carbohydrate metabolism characterized by hyperglycemia and is the result of body’s inability to secret insulin or a defect of insulin action or both. The neurological consequences of diabetes on the central nervous system have most recently been received greater attention, but the mechanisms by which hyperglycemia can cause brain damage remain poorly understood. Recent studies have shown that hyperglycemia induces oxidative damage in rat brain. Therefore, this study aimed to produce a model neonatal hyperglycemia and investigate the role of oxidative stress (OS) in the neurotoxicity of neonatal hyperglycemia. The neonatal hyperglycemia was induced by one intraperitoneal administration of 100 mg/ kg body weight of streptozotocin (STZ), 5 days after the STZ administration, the animals were killed and the glucose diabetic group mean (222 mg/dL) during all treatment was 82% higher than the control group mean (121 mg/dL). So, the effects of streptozotocin-induced neonatal hyperglycemia were studied on the following oxidative stress parameters from rat brain: the activities of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD), 6-phosphogluconate dehydrogenase (6PGD) and NADPH oxidase (Nox), the content of superoxide anion (O2•-), the activities of the main antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GSHPx), and thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS). Rats subjected to a model of neonatal hyperglycemia presented high content of O2•- through activation of NADPH oxidase and it is possible that this activation was dependent of G6PD- and 6PGD-derived NADPH. Also, increased levels on O2•- may have promoted a rebout effect, through to enhanced antioxidant enzymes activities (SOD, CAT and GSHPx) and led to lipid peroxidation in the brain. So, these results suggest that OS could represent a mechanism to understand the harmful effect of hyperglycemia on the central nervous system. However, further studies appear to be worthwhile in order to better characterize the role of reactive species in the neurotoxicity of neonatal hiperglycemia.

Orientador: Yoon Kil Chang / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T15:39:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_CamilaBatistada_M.pdf: 8457423 bytes, checksum: 91ab09cb0265813f8e1d7894f28eee5a (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A demanda por produtos integrais está crescendo a cada dia no Brasil e no mundo. Isso se deve principalmente ao fato destes alimentos estarem relacionados com a saúde. A relação entre dieta e incidência de doenças crônicodegenerativas tem levado os consumidores a se preocuparem mais com a alimentação. Porém, apesar da grande procura por esses alimentos funcionais, a população prefere aqueles que mantenham as características sensoriais dos produtos originais. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência da adição de xilanase, glicose oxidase e ácido ascórbico na qualidade do pão de forma, utilizando farinha de trigo de grão inteiro. Nesta farinha foram realizadas análises de composição centesimal, granulometria, teor e índice de glúten, farinografia, extensografia, viscosidade de pasta e falling number. Foi elaborado um delineamento composto central rotacional com três variáveis independentes: xilanase (x1), glicose oxidase (x2) e ácido ascórbico (x3). O delineamento incluiu dezessete ensaios: oito pontos fatoriais, seis pontos axiais e três repetições do ponto central. Os resultados foram analisados por Metodologia de Superfície de Resposta. As variáveis dependentes foram as propriedades reológicas da farinha e as características do pão. Os pães de forma foram analisados quanto ao volume específico, atividade de água, umidade, textura e cor do miolo. Duas formulações, selecionadas na faixa ótima encontrada no delineamento e a formulação padrão foram submetidas a testes de aceitação e de intenção de compra por 37 provadores, que avaliaram os atributos aparência, cor, aroma, sabor e textura. Os resultados mostraram que a adição de xilanase, glicose oxidase e ácido ascórbico interferiu nas características do pão. Quanto ao volume dos pães, houve diferença significativa entre o pão padrão e apenas duas formulações do delineamento. Em relação à umidade dos pães, verificou-se que maiores valores dessa resposta foram encontrados nos pães onde menores níveis de xilanase e maiores níveis de glicose oxidase e ácido ascórbico foram adicionados. O teor de umidade foi reduzido ao longo do período de armazenamento, tanto para o pão padrão, quanto para os pães dos ensaios. Verificou-se que a textura dos pães de forma foi afetada pela adição das enzimas e do ácido ascórbico, ao longo da vida de prateleira. Menores valores de firmeza dos miolos dos pães de forma foram obtidos quando formulações com maiores concentrações de ácido ascórbico e glicose oxidase e níveis intermediários de xilanase foram utilizadas. Em relação à análise sensorial, os consumidores apresentaram boa aceitação e intenção de compra para os pães de forma. Todas as formulações obtiveram médias localizadas entre os termos ¿gostei moderadamente¿ e ¿gostei muito¿ e a maioria dos provadores indicou que provavelmente comprariam os pães. Os resultados mostram que a farinha de trigo de grão inteiro, adicionada de xilanase, glicose oxidase e ácido ascórbico, possui grande potencial na elaboração de pães de forma com alto valor nutritivo e funcional / Abstract: The demand for whole products is increasing day by day both in Brazil and in the world, mainly because such foods are related to health. The relationship between diet and the incidence of chronic-degenerative diseases has led consumers to think more about eating healthy foods. However, despite the great search for such functional foods, the consumers prefer those that maintain the sensory characteristics of the original ones. The objective of this research was to study the effect of adding xylanase, glucose oxidase and ascorbic acid on the quality of loaf bread made using whole-wheat flour. The proximate composition, granule size, gluten content and index, the farinographic and extensographic parameters, pasting viscosity and falling number of the whole-wheat flour were determined. A central composite rotational design was elaborated, with three independent variables: xylanase (x1), glucose oxidase (x2) and ascorbic acid (x3), resulting in seventeen assays: eight factorial points, six axial points and three repetitions at the central point. The results were analyzed using Response Surface Methodology, where the dependent variables were the rheological properties of the flour and the bread quality characteristics. The loaf features evaluated were: specific volume, water activity, moisture content, texture and crumb color. Two formulas, selected in the range of the design designated as excellent and the standard bread formula, were submitted to sensory acceptance and buying intention tests with 37 consumers, who evaluated the attributes of appearance, color, aroma, flavor and texture. The results showed that the addition of xylanase, glucose oxidase and ascorbic acid changed the bread characteristics. With respect to loaf volume, a statistical difference was only found between the standard loaf and two of the formulations, and for moisture content, the highest values were found in the bread with lower concentrations of xylanase and larger amounts of glucose oxidase and ascorbic acid. The moisture content decreased during the shelf life for both the standard bread and all the assay samples. The addition of the enzymes and ascorbic acid was shown to affect the texture of the bread during the shelf life. Lower values for breadcrumb firmness were obtained for the formulas with higher concentrations of ascorbic acid and glucose oxidase and intermediate levels of xylanase, and in the sensorial analysis, good scores were obtained for consumer acceptance and buying intention. All the formulas obtained average scores located between the terms " liked moderately" and "liked very much" and the majority of the consumers indicated they would probably buy the bread. The results showed that the whole-wheat flour used, with the addition of xylanase, glucose oxidase and ascorbic acid, presented considerable potential for the elaboration of loaf bread with high nutritional and functional value / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

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

Os venenos de serpentes são ricos em proteínas, enzimas e peptídeos biologicamente ativos. Diversas enzimas tais como fosfolipases A2 (PLA2s), metaloproteases (MP), L-aminoácido oxidases (LAAOs) são responsáveis pelo quadro clínico do envenenamento ofídico. Atualmente, o isolamento e a caracterização funcional e estrutural destas enzimas têm auxiliado na compreensão do mecanismo de ação destas toxinas e nas formas alternativas de tratamento. Além disso, estas enzimas se tornaram valiosas ferramentas de aplicação biotecnológica, na busca de novos fármacos de interesse na clínica médica. O objetivo deste trabalho foi isolar e caracterizar bioquímica e funcionalmente a L-aminoácido oxidase do veneno de Bothrops atrox. O isolamento da LAAO de B. atrox (LAAOBatrox) envolveu três etapas cromatográficas: a exclusão molecular em Sephadex G-75, troca iônica em ES-502N utilizando CLAE e, por último, a cromatografia de afinidade com uso da Lentil-Lectina, conferindo um alto grau de pureza à proteína confirmado por SDS-PAGE. Após a caracterização bioquímica, a LAAOBatrox demonstrou ser uma glicoproteína com 12% de açúcar, massa molecular relativa de 67.000 e pI de 4,4 confirmando seu caráter ácido pela composição em aminoácidos, predominando Asx (Ácido aspártico ou asparagina) e Glx (Ácido glutâmico ou glutamina). LAAOBatrox apresentou especificidade de substrato para L-Met e L-Leu. Com o seqüenciamento dos peptídeos trípticos internos e em comparação com as LAAOs de outros venenos, a LAAOBatrox apresentou homologia de 100% com LAAOs isoladas de B. moojeni e B. jararacussu e apresentou sequenciamento N-terminal de ADDN-NPLEE-NIRRDD que é homólogo ao das LAAOs já descritas. A LAAOBatrox apresentou atividade edematogênica moderada quando comparada ao veneno bruto, atividade coagulante baixa sobre o plasma humano citratado, atividade de agregação plaquetária sendo que 25µg/mL foi capaz de agregar aproximadamente 100% de plaquetas, onde o efeito obtido pela proteína pode ser devido à liberação de H2O2, sendo que a catalase foi adicionada ao meio tratado com LAAOBatrox e o efeito de agregação plaquetária obtido foi próximo à 0%. LAAOBatrox apresentou efeito citotóxico sobre diferentes linhagens tumorais: B16F10 onde as células apresentaram 70% de morte por apoptose e PC12 que apresentaram uma viabilidade celular de 20% após o tratamento com a enzima. LAAOBatrox não apresentou efeito citotóxico significativo sobre células normais. Portanto, a LAAOBatrox consiste de uma enzima multifuncional que poderá servir como ferramenta para investigação dos processos celulares que estão envolvidos no envenenamento. / Snake venoms are rich in proteins, enzymes and biological active peptides. Many enzymes, like phospholipases A2, metalloproteinases, L-amino acid oxidases are responsible by clinical aspects of ophidian poisoning. Nowadays, isolation and the functional and structural characterizations of these enzymes have been useful to elucidate their mechanisms of action. Besides, these enzymes have great value for biotechnology on searching of new molecules for medicine development. The aim of this work was isolate Lamino acid oxidase from B. atrox venom (LAAOBatrox) and characterize biochemical and functionally LAAOBatrox. The isolation consisted of 3 chromatographic steps: molecular exclusion using a G-75 Sephadex column, ion exchange using ES-502N column in HPLC and affinity chromatography with Lentil-Lectin column. Afterward, LAAOBatrox was analyzed by SDS-PAGE to confirm an expected high purity level. Biochemical characterization showed LAAOBatrox is a glycoprotein of 12% sugar-containing with relative molecular weight of 67000, pI estimated in 4,4 pointing to acid character due to its amino acids composition, rich for Asx and Glx residues. LAAOBatrox displays high specificity to hydrophobic L-amino acids (best substrates: L-Met and L-Leu). The Nterminal amino acid sequence (ADDN-NPLEE-NIRRDD) and the internal peptide sequences showed close structural homology to other snake venom L-amino acid oxidades, presenting 100% homology to LAAO from B. moojeni and B. jararacussu. This enzyme induces moderate edema compared to crude venom, low coagulating activity in human plasma and 100% of in vitro platelet aggregation induction with 25 g/mL, but this can be due to H2O2 production by LAAOs once added catalase has inhibited aggregation induced by LAAOBatrox and the effect was close to 0%. LAAOBatrox presents citotoxicity effect for tumor cell lines: 70% of death by apoptosis in B16F10 and 20% cellular viability for PC12, after LAAOBatrox treatment. LAAOBatrox did not display citotoxicity effect in normal cells (peripheral blood mononuclear cells). Thus, LAAOBatrox is a multifunctional enzyme of huge potential for investigation of cellular processes involved on poisoning and also for developing new medicines.

Vários fatores são responsáveis pelo desenvolvimento de doenças cardiovasculares, dentre eles o alto consumo de colesterol. Segundo a AHA, o consumo recomendado de colesterol é de 300mg/dia. No entanto esses valores nem sempre são respeitados. Na maioria das vezes a consequência do alto consumo de colesterol é o desenvolvimento da dislipidemia, a qual favorece o desenvolvimento da disfunção endotelial. É descrito que o alto consumo de colesterol pode levar ao risco do desenvolvimento de doenças cardiovasculares antes mesmo do desenvolvimento da dislipidemia, uma vez que, em alguns casos o consumo recomendado de colesterol na dieta diária é ultrapassado, e mesmo em estágios crônicos desse consumo não se observa o seu desenvolvimento. Dessa forma o consumo crônico de altas concentrações de colesterol poderia favorecer alterações no sistema vascular, antes mesmo da instalação do processo dislipidêmico. O objetivo desse trabalho foi estudar os efeitos da ingestão de altas concentrações de colesterol por camundongos sobre as repostas de angiotensina II (Ang II) em aorta torácica, bem como avaliar a participação da NAD(P)H oxidase nesse processo. Os animais foram divididos em grupo tratados com ração colesterol 1% (RC) ou ração colesterol padrão (RP), durante 1 mês ou 3 meses. O tratamento com RC não alterou o peso dos animais nem foram observadas alterações morfológicas em aorta torácica, sugerindo que a alteração na funcionalidade deste tecido não foi decorrente de modificações estruturais. O tratamento com RC acarretou no aumento dos níveis basais de O-2 produzido em parte pela NOX-1 e NOX-4, além do aumento da expressão proteica de NOX-1 em aorta torácica de animais tratados 3 meses. No estudo funcional foi observado um aumento do Emax da Ang II em animais tratados durante 1 mês e 3 meses, uma reposta independente de endotélio. Esse aumento foi restaurado na presença de Tiron, mostrando a contribuição de O-2 no aumento do Emax de Ang II em aorta torácica. Na presença de inibidores de NOX-1 e NOX-4 também foi observada à restauração do Emax observada na ausência dos mesmos, mostrando a participação das subunidades na produção de O-2. Os animais tratados com RC não apresentaram alterações no perfil lipídico, esse fato deve-se principalmente pela falta do ácido cólico na dieta. O Emax da Ang II foi aumentado em aorta torácica de camundongos tratados com RC em decorrência de aumento nos níveis basais de O-2 produzido pela NOX-1 e NOX-4. Os níveis basais de O-2 aumentados possivelmente devem esta reagindo com o NO diminuindo sua disponibilidade, aumentando assim os efeitos contrateis da Ang II em aorta torácica. Algumas hipóteses são levantadas para explicar o aumento basal de O-2 em aorta torácica. 1º Aumento na concentração de colesterol nos bolsões lipídicos presente nas caveolas. 2º Formação de oxisterois, 3º formação de micropartículas. Os resultados obtidos e as hipóteses levantadas nesse trabalho, como, aumento na produção de oxisterois e micropartículas podem servir como possíveis alvos de estudos para o desenvolvimento de novos marcadores, e no diagnostico precoce de alterações vasculares decorrentes do consumo excessivo de colesterol iniciada em indivíduos jovens. / Several factors are responsible for the development of cardiovascular disease, including high cholesterol intake. According to AMH, the recommended intake of cholesterol is 300 mg/ daily, however these values are not always respected. Most often the consequence of high cholesterol consumption is the development of dyslipidemia, which favors the development of endothelial dysfunction. It is described that a high intake of cholesterol can lead to the risk of developing cardiovascular disease even before the development of dyslipidemia, since in some cases the recommended daily intake of cholesterol in the diet is exceeded, and even chronic stages of consumption not observing the development. Thus, chronic exposure to high concentrations of cholesterol could promote changes in the vascular system, even before the installation process dyslipidemic. The aim of this work was to study the effects of ingestion of high concentrations of cholesterol in mice on the responses to angiotensin II (Ang II) in the thoracic aorta, as well as evaluate the involvement of NAD(P)H oxidase in this process. The animals were divided into groups treated with 1% cholesterol diet (CD) or standard chow (SC) for 1 month or 3 months. Treatment with SC did not change the weight of the animals was not observed morphological changes in the thoracic aorta, suggesting that the change in the functionality of this tissue was not due to structural changes. Treatment with SC resulted in increased basal levels of O-2, produced in part by NOX- 1 and NOX- 4, in addition to increased protein expression of NOX- 1 in the thoracic aorta of animals treated three months . In the functional study, we observed an increase in the Emax of Ang II in animals treated for 1 month and 3 months, an independent response of endothelium. This increase was restored in the presence of Tiron, showing the contribution of O-2 in increasing the Emax of Ang II in the thoracic aorta. In the presence of inhibitors of NOX-1 and NOX-4 was also observed Emax restoration observed in the absence thereof, showing the involvement of subunits for the production of O-2. The animals treated with CD showed no changes in lipid profile, this is due largely to the lack of cholic acid in the diet. The Emax of Ang II was increased in the thoracic aorta of mice treated with CD as a result of an increase in basal levels of O-2, produced by NOX- 1 and NOX- 4. The basal levels of O-2 increased this should possibly reacting with NO decreasing its availability, thereby increasing the contractile effects of Ang II in thoracic aorta. Some hypotheses were proposed to explain the increased basal O-2 in the thoracic aorta. 1º Increase in the concentration of cholesterol in lipid pockets present in caveolae. 2º Formation of oxysterols; 3º microparticle formation . The results obtained and the hypotheses in this work, as an increase in the production of oxysterols and microparticles can serve as potential targets for the development of studies of new markers, and early diagnosis of vascular alterations caused by excessive consumption of cholesterol began in young individuals.

A doença granulomatosa crônica é uma imunodeficiência primária dos fagócitos causada por mutações no sistema NADPH oxidase resultando em burst oxidativo ausente ou reduzido. Nosso objetivo foi realizar uma análise genética molecular do complexo NADPH oxidase em pacientes com diagnóstico clínico de DGC. Cinqüenta e quatro pacientes com diagnóstico clínico sugestivo da DGC foram incluídos em nosso estudo. As populações de neutrófilos e monócitos foram avaliadas pela capacidade de produzir peróxido de hidrogênio por meio do teste de DHR. Dezoito pacientes apresentaram defeito no burst oxidativo, enquanto trinta e oito apresentaram produção de peróxido normal. O DNA genômico dos dezoito pacientes com burst oxidativo diminuído foi extraído, os genes da cadeia beta polipeptídica do complexo citocromo b e o factor citoplasmático de neutrófilos, foram sequenciados. Sete pacientes apresentaram diferentes mutações, tanto no gene CYBB como no NCF1. Concluímos que a combinação do teste de DHR e o sequenciamento direto são métodos eficazes para o diagnóstico genético da DGC. / Chronic granulomatous disease is a primary immunodeficiency caused by mutations in the phagocyte NADPH oxidase system resulting in absent or reduced oxidative burst. Our goal was to perform a molecular genetic analysis of complex NADPH oxidase in patients with clinical diagnosis of CGD. Fifty-four patients with a clinical diagnosis of CGD were included in our study. The populations of neutrophils and monocytes were evaluated for the ability to produce hydrogen peroxide through the DHR test. Eighteen patients had a defect in the oxidative burst, while thirty-eight had normal peroxide production. Genomic DNA of the eighteen patients with decreased oxidative burst was extracted, the genes the chain complex cytochrome beta polypeptide and the neutrophil cytoplasmic factor, were sequenced. Seven patients had different mutations, both in the CYBB gene as in NCF1. We conclude that the combination of direct sequencing and DHR test methods are effective for the genetic diagnosis of CGD.

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.

Orientador: Antonio Condino Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-12T09:56:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Blanco_MarcosLuengo_D.pdf: 1688728 bytes, checksum: fc6f41e84fcfcc3055bd8f9334a45c46 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho, estudou-se o papel funcional de fator nuclear kappa B (NF-?B), sobre a regulação do gene CYBB e, conseqüentemente, a influência que esse fator exerce sobre o desenvolvimento do sistema NADPH oxidase humano. Células mielocíticas da linhagem U937 transformadas com um vetor carregando o gene repressor de, NF-?B (I-?Ba-S32A/ S36A) demonstraram uma redução na liberação de ânion superóxido e uma diminuição nos níveis de expressão do gene CYBB comparado ao grupo controle de células U937 selvagens. Em paralelo, os mesmos parâmetros foram avaliados em linfócitos B de pacientes com Displasia Anidrótica Ectodérmica com Imunodeficiênca (DAE-ID) transformadas com vírus de Epstein-Barr (EBV), (EBV-DAE-ID?B S32I e DAE-ID NEMO/IKK? X420W), e células de um paciente portador de Doença Granulomatosa Crônica (DGC), com mutação ligada ao X (EBV-DGC-X91°). Esses experimentos também mostraram os mesmos efeitos inibidores da atividade NADPH oxidase, assim como a redução dos níveis de expressão do gene CYBB. Os ensaios de EMSA supershift (anti-p50 humano) demonstraram ausência da ligação do complexo protéico à seqüência consenso para NF-?B 5' do gene do CYBB, confirmando o bloqueio da translocação deste fator para o interior do compartimento nuclear das células U937 transformadas e das células EBV-DAE-ID?B S32I e DAE-ID NEMO/IKK? X420W. Diante destes resultados, conclui-se que o NF-?B é necessário para a ativação da expressão do gene CYBB e conseqüentemente para o desenvolvimento do sistema NADPH oxidase de fagócitos humanos. / Abstract: This work investigated the functional role of nuclear factor-? B (NF-?B) in respiratory burst activity and in expression of the human phagocyte nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase gene CYBB. U937 cells with a stably transfected repressor of NF-?B (I-?Ba-S32A/ S36A) demonstrated significantly lower superoxide release and lower CYBB gene expression compared with control U937 cells. We further tested Epstein-Barr virus (EBV)-transformed B cells from patients with anhidrotic ectodermal dysplasia with immunodeficiency (EDAID), an inherited disorder of NF-?B function (DAE-IDI?B S32I e DAE-ID NEMO/IKK? X420W). Superoxide release and CYBB gene expression by EDA-ID cells were significantly decreased compared with healthy cells and similar to cells from patients with X-linked chronic granulomatous disease (X91° CGD). Gel shift assays demonstrated loss of recombinant human p50 binding to a NF-?B site 5' to the CYBB gene inU937 cells treated with NF-?B inhibitors, repressor-transfected U937 cells, and EDA-ID patients' cells. These studies show that NF-?B is necessary for CYBB gene expression and activation of the phagocyte NADPH oxidase in this model system. / Doutorado / Doutor em Farmacologia

Les biocapteurs sont des moyens d'analyse en plein essor à la fois rapides, sélectifs et peu coûteux applicables à des domaines extrêmement variés (environnement, santé, agroalimentaire,…). Dans ce type d'outil, un élément sensible de nature biologique (anticorps, enzyme, microorganisme, ADN…) doté d'un pouvoir de reconnaissance pour un analyte ou un groupe d'analytes est associé à un transducteur pouvant être de type électrochimique, optique ou thermique. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au développement de trois biocapteurs utilisant des enzymes de la famille des oxydo-réductases (alcool oxydase, lactate oxydase et formaldéhyde déshydrogénase) pour la détection d'analytes d'intérêt dans le domaine de l'agroalimentaire ou de l'environnement (alcools, lactate et formaldéhyde). Les trois enzymes ont été immobilisées sur des microélectrodes interdigitées en or en vue d'une détection conductimétrique. Nous avons cherché à mieux comprendre le fonctionnement des biocapteurs et optimisé le procédé d'immobilisation des enzymes ainsi que différents paramètres de fabrication ou de mesure afin de maximiser les performances analytiques des outils développés (sélectivité, limite de détection, reproductibilité, stabilité). Nous avons également démontré les potentialités d'application des deux biocapteurs conductimétriques à base de lactate oxydase et de formaldéhyde déshydrogénase pour la détection du lactate dans les produits laitiers et du formaldéhyde dans les eaux / Biosensors are rapid, selective and inexpensive devices that combine a biological recognition element, the so-called bioreceptor (e.g. enzymes, antibodies, DNA or microorganisms) to a physical transducer (e.g. electrochemical, optical, thermal or piezoelectrical). They can be used to detect one specific analyte or one family of analytes for a wide range of applications (e.g. environment, food, health). In this work, we developed biosensors based on three oxidoreductases (alcohol oxidase, lactate oxidase and formaldehyde dehydrogenase) for primary alcohols, lactate and formaldehyde analysis. The three enzymes were immobilized on interdigitated gold microelectrodes in view of conductometric detection. We tried to achieve a better understanding of biosensors processing and optimized enzyme immobilization as well as several fabrication or operational parameters to maximize analytical performances (selectivity, detection limit, reproducibility and stability). We also demonstrated the applicability of both conductometric biosensors based on lactate oxidase and formaldehyde dehydrogenase for the detection of lactate in dairy products and formaldehyde in waters