Acreditava-se inicialmente que a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) estava associada apenas aos danos oxidativos e efeitos deletérios às células. Atualmente, evidências sugerem que as EROs desempenham papel benéfico e estão associadas às adaptações estruturais e funcionais das células, por meio de regulação de vias de sinalizações celulares. Nas células musculares, sabe-se que sua função é dependente do estado redox das mesmas. De fato a produção exacerbada destas EROs é um fator limitante da contração muscular, no entanto, um ambiente celular reduzido também afeta negativamente a função muscular. Além disso, adaptações ao exercício físico parecem ser reguladas por vias de sinalizações sensíveis a oxidação por EROs. A NADPH oxidase é um importante complexo enzimático produtor de EROs no músculo esquelético (ME) e considerada como principal fonte de EROs no citosol durante a contração. Além disso, as proteínas envolvidas na contração muscular são sensíveis e reguladas dependente do estado redox celular, e, a NADPH oxidase esta localizada, aparentemente de forma estratégica, próxima a estas proteínas. Desta forma, tornou-se pertinente o estudo da inibição da NADPH oxidase, com apocinina in vivo, em adaptações ao treinamento físico intervalado intenso (TFII), uma vez que esta enzima tem sua atividade aumentada em estudos de contração muscular in vitro. Para investigar o efeito do TFII associado à administração de apocinina sobre as adaptações estruturais, funcionais e redox do músculo esquelético, foram utilizados ratos wistar (3 meses de idade) distribuídos aleatoriamente em 4 grupos: controle sedentário (CS), controle treinado (CT), apocinina sedentário (AS), e apocinina treinado (AT). O protocolo de TFII foi de corrida em esteira rolante durante 2 meses (1h, 5x/sem) com intensidade intervalada (3min a 60% VO2máx e 4min a 85% VO2máx) em inclinação de 20°. O tratamento com a apocinina (30 mg/kg/dia) foi por gavagem durante 2 meses. Foram avaliadas nos músculos sóleo e EDL, as medidas de capilarização, área de secção transversa (AST), distribuição de tipos de fibra, atividades de enzimas antioxidantes: superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT), o estado redox pela razão GSH:GSSG, e lesões oxidativas pelas concentrações de hidroperóxidos lipídicos e proteínas carboniladas. Os resultados demonstraram, que no músculo sóleo, o TFII não alterou a atividade da NADPH oxidase, mas aumentou a capilarização (82%), a atividade da SOD (47%) e a razão GSH:GSSG (52%), e diminuiu a atividade da CAT (-38%). No músculo EDL, o TFII aumentou as atividades das enzimas NADPH oxidase (141%), SOD (36%) e CAT (88%), bem como a capilarização (50%) e mudanças de tipos de fibras. Com isso observou-se que a apocinina não teve efeito sobre a função, estrutura e estado redox do ME de ratos sedentários. No entanto, a apocinina inibiu as adaptações induzidas pelo TFII em ambos os músculos (sóleo e EDL). O TFII aumentou a atividade da NADPH oxidase apenas no músculo EDL mostrando comportamentos diferentes das atividades desta enzima, em resposta a este tipo de treino, entre os músculos de características oxidativas e glicolíticas. Sendo assim, a NADPH oxidase parece participar das vias sinalizadoras para as adaptações induzidas pelo TFII apenas nos músculos glicolíticos. Diante desses resultados, conclui-se que músculos glicolíticos e oxidativos podem ter vias de sinalizações diferentes para as adaptações do ME ao exercício. Isto reforça e também explica a importância da intensidade e duração do exercício em respostas adaptativas, uma vez que estas variáveis influenciam o estado redox e também desencadeiam adaptações diferentes no ME. Futuramente, informações do estado redox muscular podem ser usadas para melhorar a especialização do treinamento físico de atletas / Initially it is believed, the production of reactive oxygen species (ROS) was associated just with oxidative damage and harmful effects on cells. Currently, evidence suggests that ROS play beneficial role and are associated with structural and functional adaptations of the cells by means of regulating cellular signaling pathways. In muscle cells, it is known that its function is dependent on the redox state. In fact, the exacerbated production of ROS is a limiting factor of muscle contraction, however, a reduced cellular environment also adversely affects the muscle function. In addition, adaptations to exercise seems to be regulated by signaling pathways sensitive to oxidation by ROS. The NADPH oxidase is an important enzymatic complex producer of ROS in skeletal muscle (SM) and considered as the main source of ROS in the cytosol during contraction. Besides, the proteins involved in muscle contraction are sensitive and controlled by the cellular redox state. Furthermore, NADPH oxidase is located, apparently in a strategic way, next to these proteins. Thus, it has become relevant to the study, in vivo, the inhibition of NADPH oxidase with apocynin on adaptations to high intense interval training (HIIT), since this enzyme activity has been increased in studies of muscle contraction in vitro. To investigate the effect of HIIT associated with the administration of apocynin on the structural and functional adaptations and the redox state of skeletal muscle, Wistar rats (3 months old) were randomly distributed into 4 groups: sedentary control, trained control, sedentary apocynin, and trained apocynin. The HIIT protocol consisted of treadmill running during two months (1h, 5x / week) with intensity intervals (3min 60% VO2max and 4 min at 85% VO2max) in a inclination of 20 degrees, and the apocynin treatment (30 mg / kg / day) was by gavage during 2 months. Were evaluated in soleus and EDL muscles, the capillarity, cross-sectional area (CSA), the distribution of fiber types, activities of antioxidant enzymes: superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), the redox state by GSH: GSSG ratio, and oxidative damage by concentrations of hydroperoxides lipid and protein carbonyls levels. The results showed that in the soleus muscle, the HIIT did not increase the NADPH oxidase activity, but increased capillarity (82%), the activity of SOD (47%) and the ratio GSH: GSSG (52%), but decreased CAT activity (-38%). In EDL muscle, the HIFF increased the activity of the NADPH oxidase enzyme (141%), SOD (36%) and CAT (88%), and the capillarity (50%) and the change of fiber types. Thus it was observed that apocynin had no effect on the function, structure and redox state of SM of sedentary rats. However, the apocynin inhibited adaptations HIIT induced in both muscles (soleus and EDL). The HIIT increased the activity of NADPH oxidase only in the EDL muscle showing different behaviors of the activity of this enzyme in response to this type of training, between the oxidative and glycolytic muscles. Therefore, NADPH oxidase appears to participate in the signaling pathways for adjustments HIIT induced only in the glycolytic muscles. Given these results, it is concluded that glycolytic and oxidative muscles may have different pathways for the adjustments to the SM to exercise. This reinforces and also explains the importance of the intensity and duration of exercise in adaptive responses, since these variables influence the redox state and also trigger different adjustments in SM. In the future, muscle redox status information could even be used to improve the expertise of physical training of athletes

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)

COX deficiency in human presents a plethora of phenotypes which is not surprising given the complexity of the enzyme structure and the multiple factors and many steps required for its assembly. A functional COX requires three mitochondrially encoded subunits (Cox1p, Cox2p and Cox3p), at least 10 nuclearly encoded subunits, some of which are tissue specific, and a yet unknown number of assembly factors. Mutations in four of these factors, hSco1p, hSco2p, hCox10p and hSurf1p, have been associated with lethal COX deficiency in patients. Sco proteins, conserved from prokaryotes to eukaryotes, are probably involved in the insertion of copper in COX. The role of hSco1p and hSco2p in this process was investigated in this work. Moreover the importance of some hSco mutations found in patients was analysed. Both in vitro and in vivo analyses show that the hSco proteins are localised in the mitochondria. Both proteins are per se unable to substitute for ySco1p. However, a chimeric construct consisting of the N-terminal portion, the TM and a part of the C-terminal portion of ySco1p and the remaining C-terminal part derived from hSco1p was able to complement a ysco1 null mutant strain. This construct was used to define the role of a point mutation (P174L) found in the hSCO1 gene of infants suffering from ketoacidotic coma. These mutation was shown to affect the COX activity and the levels of Cox1p and Cox2p. The fact that copper was able to suppress this mutation, strongly outlined the importance of Sco proteins in the copper insertion in COX. The C-terminal portions of recombinant hSco1p and hSco2p were purified from E. coli by affinity chromatography. The purified proteins were subjected to atomic emission and absorption analyses and were shown to specifically bind copper. A stoichiometry of 1:1 for hSco2p and of 0,6:1 for hSco1p was determined. To identify the Aa residues involved in copper binding, in vitro mutagenesis was performed. hSco1p and hSco2p, lacking the cysteines of the predicted metal binding site CxxxC, show a dramatic decrease in the ability to bind copper. A model for the structure of the metal binding site in hSco proteins is proposed. hSco proteins could bind copper with trigonal coordination, involving the two cysteines of the CxxxC motif and a conserved histidine. The purified recombinant proteins were also used in an enzymatic assay to test their ability to reduce disulfide bridges, similar to thioredoxin-like proteins involved in the assembly of bacterial COX. Both hSco proteins were not able to act as thioredoxins suggesting a role for the hSco proteins as copper chaperones. To define the pathway of the copper transfer to COX, hSco proteins were tested for their ability to interact with hCox17p, a mitochondrial copper chaperone, and with Cox2p, which contains two copper ions. An interaction between hSco1p and Cox2p was detected. Both hSco proteins were shown to homomerise and to form heterodimers one with each other. Two mutations found in hSCO2 patients suffering from hypertrophic cardiomyopathy, (E140K and S225F) were shown not to affect the copper binding properties, the intracellular localisation and the ability to form homomers. In accordance to these data, a model is proposed in which hSco2p dimers transfer copper to hSco1p dimers. hSco1p dimers interact with COX and insert copper in the binuclear centre of Cox2p.

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INTRODUÇÃO: A infecção pelo vírus da hepatite C é a principal causa de doença hepática crônica que progride para cirrose e carcinoma hepatocelular. Diversos fatores relacionados ao vírus e ao hospedeiro determinam a progressão para formas mais graves de fibrose hepática. A produção de espécies reativas de oxigênio (EROS) promovendo o estresse oxidativo contribui significativamente na fibrogênese hepática e pode ser gerada de múltiplas fontes, incluindo a cadeia respiratória mitocondrial, o citocromo p4502E1, peroxissomos e as NADPH oxidases (NOXs) no fígado. O sistema da NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phospate) oxidase tem uma participação muito importante na geração de EROS induzidas pelo vírus da hepatite C (VHC). Por isso, no presente estudo, investigamos dois polimorfismos de um único nucleotídeo (SNPs) na região reguladora dos genes codificadores da subunidade catalisadora da NADPH oxidase 4 (NOX4) e sua subunidade regulatória p22phox (CYBA) e a associação deles com variáveis metabólicas e histológicas em pacientes com VHC. MÉTODOS: Cento e setenta e oito pacientes portadores do VHC e virgens de tratamento (49,3% sexo masculino; 65% VHC genótipo 1) foram analisados. Todos os pacientes tinham VHC RNA positivo e foram genotipados para os SNPs rs3017887 na NOX4 e -675 T -> A na CYBA usando-se primer e probes específicos. RESULTADOS: Nenhuma associação foi vista entre as frequências genotípicas dos SNPs da NOX4 e CYBA com marcadores de inflamação ou grau de fibrose hepática na população total estudada. A presença dos genótipos CA + AA do SNP da NOX4 SNP teve associação com menor concentração sérica da alanino aminotransferase (ALT) na população masculina (CA + AA = 72,23 ± 6,34 U/L versus CC = 100,22 ± 9,85; média ± SEM; P = 0,05). O genótipo TT do SNP da CYBA teve associação com menor concentração sérica da ALT na população masculina (TT = 84,01 ± 6,77 U/L versus TA + AA = 109,67 ± 18,37 U/L; média ± SEM; P = 0,047). Por outro lado, o alelo menor do SNP da NOX4 foi inversamente associado com a frequência de síndrome metabólica (SM) na população masculina (odds ratio (OR): 0,15; 95% intervalo de confiança (IC): 0,03 - 0,79; P = 0,025). CONCLUSÕES: Os resultados sugerem que os SNPs da NOX4 e CYBA avaliados no estudo não são marcadores genéticos diretos de fibrose hepática em pacientes portadores do VHC, entretanto o SNP rs3017887 da NOX4 poderia influir indiretamente na susceptibilidade da fibrose hepática devido a associação inversa com SM nos pacientes do sexo masculino. / BACKGROUND: The hepatitis C virus infection is the leading cause of chronic liver disease that progresses into cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Several factors related to the virus and the host determine the progression to more severe forms of liver fibrosis. The production of reactive oxygen species (ROS) promoting oxidative stress contribute significantly in liver fibrogenesis and can be generated from multiple sources, including mitochondrial respiratory chain, cytochrome p4502E1, peroxisomes and NADPH oxidases (NOXS) in the liver. Given the important contribution of the nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase system to the generation of reactive oxygen species induced by hepatitis C virus (HCV), we investigated in the present study, two single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the putative regulatory region of the genes encoding NADPH oxidase 4 catalytic subunit (NOX4) and its regulatory subunit p22phox (CYBA) and their relation with metabolic and histological variables in patients with HCV. METHODS: One hundred seventy eight naïve HCV patients (49.3% male; 65% HCV genotype 1) with positive HCV RNA were genotyped using specific primers and fluorescent-labeled probes for SNPs rs3017887 in NOX4 and -675 T -> A in CYBA. RESULTS: No association was found between the genotype frequencies of NOX4 and CYBA SNPs and inflammation scores or fibrosis stages in the overall population. The presence of the CA + AA genotypes of the NOX4 SNP was nominally associated with a lower alaninoamine transferase (ALT) concentration in the male population (CA + AA = 72.23 ± 6.34U/L versus CC = 100.22 ± 9.85; mean ± SEM; P = 0.05). The TT genotype of the CYBA SNP was also nominally associated with a lower ALT concentration in the male population (TT = 84.01 ± 6.77U/L versus TA + AA = 109.67 ± 18.37U/L; mean ± SEM; P = 0.047). The minor A-allele of the NOX4 SNP was inversely associated with the frequency of metabolic syndrome (MS) in the male population (odds ratio (OR): 0.15; 95% confidence interval (CI): 0.03 to 0.79; P = 0.025). CONCLUSIONS: The results suggest that the evaluated NOX4 and CYBA SNPs are not direct genetic determinants of fibrosis in HCV patients, but nevertheless NOX4 rs3017887 SNP could indirectly influence fibrosis susceptibility due to its inverse association with MS in male patients

O tratamento atual indicado para casos de envenenamentos por peçonhas é a administração intravenosa de antivenenos, produzidos através da hiperimunização de animais. Entretanto, os antivenenos disponíveis podem, algumas vezes, não proteger os pacientes e causar reações de hipersensibilidade. Fosfolipases A2 (PLA2), L-aminoácido oxidases (LAAO), metalo e serinoproteases são os principais componentes de peçonhas ofídicas e contribuem para a neurotoxicidade, hemorragia, hemólise, miotoxicidade, cardiotoxicidade e formação de edemas. Foram empregados ensaios para avaliar as atividades das enzimas presentes na peçonha de serpentes da espécie Lachesis muta rhombeata e aquele para atividade de protease foi otimizado. A tecnologia de Phage display foi empregada para a seleção de fagos-anticorpos capazes de reconhecer a peçonha bruta. Os fagos foram amplificados em Escherichia coli TG1 e usados para infectar E. coli HB2151, a qual produz fragmentos de anticorpos humanos solúveis. Estes foram purificados e utilizados em testes de inibição de alguns dos componentes tóxicos da peçonha. Os testes de atividade para PLA2, protease e Laminoácido oxidase foram padronizados com sucesso e as 3 proteínas mostraram elevada atividade enzimática. Após otimização, a quantidade de peçonha necessária para o ensaio de protease foi reduzida em 25 vezes. A massa molecular de PLA2 foi estimada em 17 kDa e as massas moleculares de proteases foram estimadas em 40, 35 e 24 kDa, através de zimogramas. O método de bio panning foi eficiente para a seleção de fagos-anticorpos contra a peçonha bruta. Diversos fragmentos de anticorpos foram purificados e incubados com a peçonha bruta para testar suas capacidades de neutralização sobre cada enzima. Cinco clones demonstraram-se hábeis em inibir a PLA2 através da inibição da hemólise. O clone 4E inibiu 100% da hemólise durante as duas horas de ensaio quando pré-incubado na proporção 2:1 (scFv:peçonha). Os clones 2C e 4E inibiram 100% durante uma hora quando pré-incubados na proporção 1:1 e os clones 2F e 9F inibiram a hemólise parcialmente. Outros testes serão conduzidos para a seleção de clones capazes de neutralizar as demais enzimas, os quais, juntamente com os clones já selecionados, serão analisados através de ensaios in vivo. Espera-se que eles possam contribuir para a construção de um novo antiveneno capaz de superar algumas das dificuldades associadas às técnicas de imunoterapia convencionais / The current treatment for animal envenoming is the intravenous administration of antivenoms, produced by animal hyperimmunization. Unfortunately, available antivenoms sometimes do not protect patients and may cause hypersensitivity reactions. Phospholipases A2 (PLA2), L-amino acid oxidases, metallo and serine proteases are considered the most important snake venom components and contribute to neurotoxicity, hemorrhage, hemolysis, myotoxicity, edematogeny and cardiotoxicity. Assays for evaluating the enzymes present in Lachesis muta rhombeata venom were developed and the protease one was optimized. Phage display technology was used to select phage antibodies able to recognize the crude venom. Phages were amplified in Escherichia coli TG1 and used to infect E. coli HB2151, which produces human antibody fragments. Inhibition tests aiming the neutralization of some toxic components of the venom were performed using purified antibody fragments. Activity assays for evaluating PLA2, protease and L-aminoacid oxidase were successfully performed and all enzymes showed high activity levels. The molecular mass of PLA2 was estimated in 17 kDa and the molecular mass of proteases were estimated in 40, 35 and 24 kDa, by zymography. After optimizing the conditions for proteolytic assay, it was possible to use 25 times less venom than it was necessary at first. The bio panning method was efficient for selecting specific phage antibodies against the crude venom. Several clones were selected to infect HB2151 and to produce soluble antibody fragments, which were purified and incubated with the venom to test their inhibition capacity over each enzyme. Five clones demonstrated ability to neutralize PLA2 by inhibiting hemolysis. The clone 4E could inhibit 100% of hemolysis for over 2 hours when preincubated at the ratio 2:1 (scFv:venom). Clones 2C and 4E could inhibit 100% for 1 hour when preincubated at the ratio 1:1 and clones 2F e 9F could inhibit partially. Other tests will be performed to select clones able to neutralize other enzymes and, together with the clones already selected, will be evaluated by in vivo experiments. It is expected that they may contribute to the construction of a potential new antivenom able to overcome some of the problems associated with conventional immunotherapy

Lesão do DNA mitocondrial (mtDNA) promove disfunção desta organela, contribuindo para a gênese do envelhecimento e fisiopatologia de doenças como aterosclerose e diabetes. A mitocôndria é a principal fonte quantitativa de espécies reativas de oxigênio (ROS) em células, e o complexo NAD(P)H oxidase a principal fonte de ROS envolvidas na sinalização celular. A possível inter-relação entre estas duas importantes vias produtoras de ROS não está definida. O objetivo deste estudo foi investigar o perfil de alterações na expressão e atividade da NAD(P)H oxidase de células musculares lisas vasculares (VSMC) em resposta a perturbações mínimas da função mitocondrial análogas às esperadas em doenças crônico-degenerativas vasculares. Inicialmente, validamos modelo in vitro de disfunção mitocondrial induzida por incubação de VSMC com brometo de etídio (24 - 72 h). Lesões mínimas do mtDNA foram documentadas por alterações nos produtos de amplificação (PCR) da região repetitiva da D-loop e redução da taxa de consumo de oxigênio total em ~15% vs. basal (p<0,05). Este grau de lesão não foi suficiente para induzir alterações morfológicas evidentes ou apoptose, e foi associado ao retardo de 25 - 30% no aumento de população celular induzido por soro fetal bovino. Nestas condições, não se detectou aumento da produção basal de superóxido ou mudanças nos níveis de glutationa, óxidos de nitrogênio, ou da atividade superóxido dismutase. A produção basal de peróxido de hidrogênio aumentou ~15%. Após disfunção mitocondrial, houve significativo aumento (30 - 45%) na atividade basal do complexo NAD(P)H oxidase em fração de membrana de VSMC. Entretanto, a ativação da oxidase pela AII, conhecido agonista da oxidase vascular, foi essencialmente abolida, indicando dependência funcional da ativação da oxidase com a integridade da mitocôndria. Em sintonia com esses dados, na condição basal, ocorreu aumento de expressão da isoforma Nox4 da oxidase, enquanto o aumento do mRNA da Nox1 normalmente visto após AII foi minimizado. Por outro lado, o aumento da atividade da NADPH oxidase causado pelo estressor do RE tunicamicina (indutor de Nox4) foi também abolido pela disfunção mitocondrial, entretanto, ocorreu aumento do mRNA da Nox4, indicando que as alterações funcionais da oxidase nesta situação não decorrem apenas de mudanças da expressão. Dissociação semelhante entre expressão e atividade ocorreu após exposição de 72 horas ao EtBr (i.e., durante adaptação). Nesta, ocorreu maior expressão do mRNA de Nox1 e Nox4 com AII, sem aumento da atividade da oxidase em membranas. Incubação do EtBr por 24 horas não induziu per se aumento consistente nos índices de estresse do RE e induziu inversão do padrão do tráfego subcelular da dissulfeto isomerase protéica (PDI), uma chaperona redox descrita recentemente como reguladora da NADPH oxidase. Após 72 horas de incubação com EtBr, a expressão de chaperonas marcadoras de estresse do RE foi bastante diminuída e o tráfego da PDI teve o padrão restaurado. Demonstramos por microscopia confocal evidências preliminares de possível co-localização entre Nox1 e mitocôndria. Estes dados sugerem uma relevante inter-relação funcional entre mitocôndria e complexo NAD(P)H oxidase, associada pelo menos a alterações de expressão e/ou tráfego subcelular de subunidades catalíticas e reguladoras desse complexo. / Mitochondrial DNA (mtDNA) damage induces dysfunction of this organelle, contributing to the genesis of aging and to the pathophysiology of diseases such as atherosclerosis and diabetes. Mitochondria are the main quantitative source of reactive oxygen species (ROS) in cells, while NAD(P)H oxidase complex is a major source of cell signaling-associated ROS. The possible crosstalk between these two relevant sources of ROS is unclear. The aim of this study was to investigate changes in activity and/or expression of vascular smooth muscle cell (VSMC) NAD(P)H oxidase in response to minor perturbations of mitochondrial function similar to those expected to occur in chronic degenerative vascular diseases. Initially, we validated an in vitro model of mitochondrial dysfunction in VSMC, through incubation with ethidium bromide (24 - 72 h). Minimal mtDNA damage after EtBr was shown by distinct amplification patterns (at PCR) of D-loop repetitive region and by ~ 15% oxygen consumption decrease vs. basal (p<0.05). Such mtDNA damage was not sufficient to induce morphologic changes or apoptosis, whereas serum-stimulated increase in cell number was prevented by 25-30%. Under those conditions, baseline superoxide production, as well as levels of glutathione or nitrogen oxides or superoxide dismutase activity were unchanged. Baseline hydrogen peroxide production increased ~15%. VSMC membrane fraction NADPH oxidase activity was increased by 30-45% after mitochondrial dysfunction. However, oxidase activation due to AII (100 nM, 4h) was markedly abrogated, indicating that A-II-driven oxidase activation requires integrity of mitochondrial function. Accordingly, there were increases in baseline mRNA expression of Nox4 oxidase isoform, while the expected increase in Nox1 by AII was minimized. On the other hand, the NADPH oxidase activity induced by the endoplasmic reticulum stressor tunicamycin (Nox4 inducer) after mitochondrial dysfunction was abrogated, however simultaneously with increased Nox4 mRNA, thus indicating that the observed functional alterations in the oxidase complex in these conditions cannot be associated only to mRNA expression changes. After VSMC EtBr incubation for 72 h, similar dissociation between expression and activity was observed, with increase in Nox 1 and Nox4 mRNA by AII, without parallel increase in membrane fraction oxidase activity. Although there was little change in ER stress markers after 24h EtBr, protein disulfide isomerase (PDI), a redox chaperone recently described by us as a novel NAD(P)H oxidase regulator, exhibited a reversal of its subcellular traffic pattern. After 72 h EtBr, the expression of ER markers was strongly decreased and normal PDI traffic was restored. Confocal microscopy suggested possible co-localization between Nox1 and mitochondria. These results suggest a functionally relevant crosstalk between mitochondria and NADPH oxidase complex associated at least to changes in expression and/or subcellular traffic of catalytic or regulatory subunits of this complex.

INTRODUÇÃO: A ativação da NADPH oxidase de neutrófilos requer o acoplamento das subunidades citosólicas p47phox, p67phox, p40phox e Rac2 ao componente de membrana citocromo b558. Em trabalhos anteriores, nós mostramos que as isoformas vasculares da oxidase são reguladas pela proteína dissulfeto isomerase (PDI), uma chaperona redox. Neste trabalho, nós utilizamos um sistema cellfree semirecombinante como ferramenta para investigar o papel da PDI na ativação da NADPH oxidase do neutrófilo. RESULTADOS: Inibidores da PDI, scrambled RNAse (100g/mL) ou bacitracina (1mM), praticamente suprimiram a geração de superóxido. Para avaliação dos efeitos do estado redox da PDI sobre a atividade da oxidase, amostras de PDI foram previamente oxidadas (H2O2; 0,5 mM) ou reduzidas (DTT; 0,5 mM). A PDI oxidada (100 nM) aumentou a produção de superóxido em aproximadamente 30%, enquanto a mesma concentração de PDI reduzida promoveu efeito inverso, inibindo a atividade do complexo. A adição de um peptídeo contendo a seqüência peptídica do sítio ativo da PDI inibiu a produção de superóxido em 70%. Dados de imunolocalização e colocalização demonstraram que a interação da PDI com a subunidade p47phox parece ser intensificada pelo estímulo com PMA e envolvem modificações do estado redox de ambas as proteínas. CONCLUSÕES: Nossos dados confirmam a associação física e funcional entre a PDI e o complexo NADPH oxidase. Além disso, sugerem que a PDI exerça um importante papel como fator de regulação redox da ativação da oxidase. / Activation of the leukocyte NADPH oxidase requires the assembly of the cytosolic subunits p47phox, p67phox and p40phox and Rac2 with the membranebound cytochrome b558. We have previously shown that the vascular oxidase is regulated by the redox chaperone protein disulfide isomerase (PDI). Taking advantage of the semirecombinant cellfree system, we sought to investigate the role of PDI in the activation of neutrophil NADPH oxidase. The PDI thiol inhibitors scrambled RNase (100g/mL) or bacitracin (1mM), almost suppressed superoxide generation. In order to investigate if the redox status of PDI thiols could modulate superoxide generation, PDI was oxidized or reduced by treatment with H2O2 (0.5mM) or DTT (1mM), respectively. Oxidized PDI increased by 30% superoxide production, while reduced PDI diminished superoxide generation also in 30%. The addition of a peptide (1M) containing PDI´s exact active site sequence inhibited superoxide production by 70 %. Immuno and colocalization data demonstrated the interaction of PDI with the subunit p47phox to be intensified by PMA stimulation and to involve redox status exchange of both proteins. Our data confirm the physical and functional association between PDI and the oxidase complex. Moreover, we show a relevant role for PDI as a redoxdependent supportive factor for NADPH oxidase activation.

A sacarose é uma matéria-prima, cuja produção é considerada ecologicamente correta, sendo o Brasil seu maior produtor e exportador. O dissacarídeo pode ser convertido, através de um processo multienzimático, em substâncias de maior valor agregado: frutose e ácido glicônico, as quais são importadas pelo Brasil, tendo amplo uso nos setores químico, farmacêutico e alimentício. A conversão foi feita através da ação da invertase, glicose oxidase e catalase, utilizando os reatores descontínuo e contínuo. No procedimento utilizando reator descontínuo, o tempo de residência é igual para reagentes, produtos e catalisador. Neste caso as enzimas foram adicionadas seqüencialmente, em um primeiro momento, e na segunda etapa foram adicionadas simultaneamente. Os parâmetros de partida, a saber, concentração inicial de sacarose, pH, temperatura e atividades enzimáticas, foram testados em diferentes quantidades no intuito de encontrar a mistura inicial mais eficiente na conversão do substrato. No procedimento contínuo, utilizou-se reator com membrana, da marca MILLIPORE®, que permite integrar 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, neste reator, foram fixados de acordo com os valores otimizados no reator descontínuo com o emprego simultâneo das enzimas. / Sucrose is produced in large amount in Brazil, being a worldwide commercialized commodity. However, it can be converted into more valuable products such as fructose and gluconic acid, both used largely in the chemical, pharmaceutical and food industry. Conversion occurred through the action of invertase, glucose oxidase and catalase, using the discontinuous and continuous reactors. In the batch reactor, the residence time is equal to reactants, products and catalyst. In this case, enzymes were added sequentially, at first, and in the second step were added simultaneously. Boot parameters, initial sucrose concentration, pH, temperature and enzyme activities were tested in different amounts in order to find the most efficient initial mixture to the conversion of the substrate. In continuous process, we used the membrane reactor, MILLIPORE®, which allows for one-step catalytic conversion, the separation / concentration of the product and recovery of the biocatalyst. The temperature was controlled by circulation of water, coupled with a peristaltic pump (to control the feed flow of the substrate) and a pressurization system. The reactor was operated with ultrafiltration membrane (molecular cutoff = 100 kDa) and was kept under constant agitation. The initial parameters in this reactor were set according to the values optimized in the batch reactor with the simultaneous use of enzymes.

A funcionalização da matriz celulósica é um ponto essencial para o aprimoramento dos dispositivos microfluídicos baseados em papel (&micro;PADs). Ela permite minimizar o preparo de amostras e a interferência do usuário, principais fontes de erro no processo analítico. A oxidação da celulose durante uma hora com m-periodato de sódio e a imobilização química de enzimas a partir da formação de bases de Schiff (iminas), via a adição direta da enzima ao substrato oxidado sem a necessidade de outras etapas, é um processo rápido e de baixo custo, apresentando grande potencialidade de aplicação nos dispositivos microfluídicos em papel. A enzima glicose oxidase imobilizada na celulose, com a adição do estabilizante trealose, apresentou elevada atividade catalítica - de 31,9 &plusmn; 5,5 mmol L-1 para a enzima não imobilizada a 14,8 &plusmn; 2,0 mmol L-1 para a enzima imobilizada e com o estabilizante - além de apresentar maior homogeneidade de sinal, condições desejáveis em testes rápidos em papel. A confecção de dispositivos em papel via impressão em cera alia rapidez e baixo custo de produção, e o arranjo em camadas para originar dispositivos tridimensionais (3D) permite ampliar as funcionalidades dos dispositivos em duas dimensões, tal como o tratamento individualizado de camadas e o armazenamento de reagentes no próprio dispositivo. O método da adição de padrão para obtenção de curvas analíticas no próprio microchip em papel surge como alternativa às curvas analíticas externas, minimizando a manipulação e o preparo de amostras. O uso do ácido 2,2&rsquo;-azino-bis (3-etilbenzotiazolina-6-sulfônico) - ABTS como indicador redox para as reações enzimáticas e o método de adição de padrão nos &micro;PADs apresentou boa correlação com um modelo de crescimento e saturação de Michaelis-Menten (r2 = 0,8723) na faixa de 0 a 10 mmol L-1, e a utilização da faixa linear para quantificação de glicose (0 a 3 mmol L-1) apresentou grande correlação linear com a concentração estimada pelas curvas de adição de padrão (r2 = 0,959), demonstrando a potencialidade do método. A união da tecnologia desses dispositivos em papel com a de um software automatizado de reconhecimento de imagens (PAlizer) torna instantânea a obtenção de resultados, eliminando-se a necessidade de intervenção humana no processo, tornando os testes em papel mais robustos, reprodutíveis e rápidos. Com o contínuo aperfeiçoamento das funcionalidades e potencialidades dos dispositivos microfluídicos em papel espera-se que os testes diagnósticos de baixo custo atinjam àqueles que deles necessitam, contribuindo para a saúde da população. / Functionalization of a cellulosic matrix is essential for the success of the paper-based microfluidic analytical devices (&micro;PADs). It allows minimization of sample preparation and user interference, both being major sources of errors in the analytical process. Cellulose oxidation with sodium m-periodate during one hour and the direct chemical immobilization of enzymes on it by Schiff-base (imines) formation, which is made by direct insertion of the enzyme on the oxidized substrate without subsequent steps, is a fast and low cost process of immobilization, presenting great potential of application in paper-based microfluidic analytical devices. The glucose oxidase enzyme immobilized on cellulose, with the addition of trehalose stabilizer presented enhanced catalytic activity - from 31.9 &plusmn; 5.5 mmol L-1 for the non-immobilized enzyme to 14.8 &plusmn; 2.0 mmol L-1 for the immobilized enzyme with the stabilizing agent - also presenting greater signal homogeneity, which are ideal characteristics in a paper-based rapid test. Wax printing is a simple, inexpensive and fast method by which micro-devices can be fabricated. Additionally, the stacking of layers originating tridimensional devices (3D) allow for the improvement of functionalities of 2-dimensional ones, such as individualized layer treatment and reagent storage at different layers in the same device. Standard addition to analytical curves in paper-based microchips is an alternative to external analytical curves, minimizing handling/sample preparation. The use of 2,2\'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid - ABTS redox indicator with the enzymatic reactions and the standard addition method in &micro;PADs presented a good correlation in a growth and saturation Michaelis-Menten model (r2 = 0.8723), in the range of 0 to 10 mmol L-1, and the usage of the linear range to the glucose quantification (0 to 3 mmol L-1) presented a high linear correlation with the estimated concentration from the standard addition curves (r2 = 0.959), showing the potentiality of the method. The coupling of such paper-based devices to automated image analysis software, such as \'PAlizer\', turns the data acquisition process instantaneous, eliminating the need of human intervention during the process, making it more robust, reproducible and rapid. Expectations lie in improving the devices functions and potential so that these low-cost diagnostic devices can one day reach those who need them, contributing significantly to public health.