A homeostase intracelular do colesterol é mantida, em células de mamíferos, por meio de uma série de mecanismos, porém pode haver uma ruptura deste balanço intracelular podendo levar ao desenvolvimento de doenças, como a lesão aterosclerótica que hoje em dia está acometendo grande parte da população mundial. A enzima HMG-CoA redutase, que possui cisteínas reativas em sua estrutura, pode ser alvo de estudos sobre o bloqueio do processo aterosclerótico, por meio de prostaglandinas da família das ciclopentenônicas (CP-PGs), particularmente a prostaglandina A2 (PGA2), que desviam completamente a síntese de novo de colesterol no sentido da síntese de fosfolípides em macrófagos/foam cells e outras preparações de macrófagos inflamatórios. Dessa forma o objetivo deste estudo foi investigar o efeito da PGA2 sobre a HMG-CoA redutase, em tipos celulares relacionados ao processo aterogênico, demonstrando seu mecanismo de ação por ligação covalente a cisteínas reativas desta enzima. Utilizaram-se macrófagos U937 que foram incubados ou não com LDL oxidada, tornando-se-os foam cells. As células foram tratadas com dose não tóxica (1 μM) de PGA2 ou com mistura controle por um período de 24 h. Outros grupos de macrófagos U937 e foam cells foram tratados com PGA2 biotinilada (com ou sem ditiotreitol, DTT 10 mM) na presença ou ausência de PGA2 (10 μM e 20 μM), por 2 h e 6 h. Foi feito também um estudo da atividade da HMG-CoA, através de kit específico e curvas de crescimentos celular em resposta PGA2. Nossos resultados mostraram aumento na imunodetecção de HMG-CoA redutase em macrófagos, quando tratados com LDL oxidada e tratados com PGA2 biotinilada por 2 h e 6 h, sendo que o tratamento com DTT produziu uma dramática redução na incorporação da mesma à enzima. A PGA2 foi capaz de reduzir a atividade da HMG-CoA em até 86,4% nas doses utilizadas. Macrófagos e foam cells tratados com PGA2 (1 μM) tiveram um aumento na proliferação celular quando comparados com aqueles que não receberam tratamento ou que foram tratadas com doses mais altas da PGA2. Nossos achados contribuem para esclarecer o mecanismo pelo qual ocorre a ação da PGA2 na reversão do processo aterosclerótico via inibição da enzima HMG-CoA redutase via ligação covalente nas cisteínas reativas desta enzima. / The intracellular cholesterol homeostasis is maintained in mammalian cells by a variety of mechanisms, although there may be intracellular breakdown of this balance that can lead to the development of diseases such as atherosclerotic lesions that are nowadays mostly affecting the population worldwide. The enzyme HMG-CoA reductase, which has critical reactive cysteines in its structure, may be target anti-atherosclerotic treatments , once cyclopentenonic prostaglandins (CP-PGs), particularly prostaglandin A2 (PGA2), which completely diverts de novo synthesis of cholesterol toward the direction of phospholipid synthesis in macrophages/foam cells in macrophage/foam cells and other inflammatory macrophage preparations. Thus the objective of this study was to investigate the effect of PGA2 on the HMG-CoA reductase in cell types related to the atherogenic process, demonstrating its mechanism of action by covalent binding to reactive cysteines of this enzyme. Macrophages U937 were used were incubated or not with LDL oxidized, making-up the foam cells. Cells were treated with non-toxic dose of PGA2 (1 μM) or with a mixture control for a period of 24 h. Other groups and U937 macrophage foam cells were treated with biotinylated PGA2 (with or without dithiothreitol, DTT, 10 mM) in the presence or absence of PGA2 (10 mM and 20 mM) for 2 h and 6 h. Was also made a study of the activity of HMG-CoA through kit specific and cell growth curves in response to PGA2. Our results showed the increase in immunodetection of HMG-CoA reductase into macrophages, when treated with LDL oxidized and treated with biotinylated PGA2 for 2 h and 6 h, and the DTT treatment produced a dramatic reduction the incorporation of the same enzyme. The PGA2 was able to reduce the activity of HMG-CoA to 86.4% at the doses used. Macrophages and foam cells treated with PGA2 (1 mM) had an increase in cell proliferation compared with those receiving no treatment or were treated with higher doses of PGA2. Our findings help to clarify the mechanism by which the action occurs in the PGA2 reversal of atherosclerosis by inhibiting the enzyme HMG-CoA reductase by way of covalent bond in the reactive cysteines of this enzyme.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Farmacologia. / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270568.pdf: 1756016 bytes, checksum: 5503e7be1fc8975fae2c3a09378d8acc (MD5) / Modelos animais de nocicepção avaliam principalmente medidas de limiar de resposta a estímulos mecânicos ou térmicos. Entretanto, a característica hiperalgésica de nocicepção tardia após o término do estímulo normalmente é negligenciada por modelos animais. Em humanos esta característica recebe a denominação de hiperpatia. Neste trabalho a nocicepção tardia, que se correlaciona com a hiperpatia humana foi pesquisada em ratos. Foram realizados tratamentos que classicamente promovem sensibilização nociceptiva, seguidos por exposições a estímulos térmicos quentes. Foi aplicado em ratos Wistar machos injeção intraplantar (i.pl.) de 50 ml de PGE2 350 ng/pata, ou serotonina (0,3 nmol/pata), ou histamina (2, 20, 200 nmol/pata), ou aplicação tópica (a.t.) de dimetilsulfoxido (DMSO) 100% ou capsaicina 10 mM. Uma hora após o tratamento plantar foi iniciada a avaliação da hiperpatia pela contagem do número de lambidas e sacudidas de pata (NLSP) que ocorreram durante 5 minutos, a cada hora durante um período total de 6 horas. Cada avaliação de NLSP foi realizada imediatamente após a imersão da pata em água quente (50 °C) por 7 s. PGE 2, serotonina, histamina, DMSO e capsaicina promoveram aumento do NLSP após estímulo térmico supra-limiar. O tratamento sistêmico prévio com indometacina só não reduziu o NLSP no grupo que recebeu histamina. A hiperpatia induzida por PGE2 foi reduzida pelo tratamento local com indometacina. O tratamento sistêmico com antagonista de receptores H1 loratadina não reduziu o NLSP promovido por PGE2. Verificou-se que tanto o tratamento sistêmico, quanto o tratamento local com opióides reduziu o NLSP, e esse efeito foi revertido por antagonistas opióides. Também foi verificado que alguns receptores serotoninérgicos periféricos participam da modulação da hiperpatia. Também foi realizado teste de retirada da pata a estímulo térmico, com equipamento regulado para curva de aquecimento lento, ou seja, ativação preferencial de fibras C. Neste teste, não ocorreu diminuição de limiar nos animais que receberam PGE2 ou DMSO, mas sim nos grupos que receberam capsaicina e carragenina. O tratamento neonatal com capsaicina reduziu a sensibilização induzida por DMSO e capsaicina, mas não por PGE2. Os resultados obtidos sugerem que a hiperpatia pode ser mediada principalmente for fibras Ad, e ainda, PGE2 parece ser mais seletiva para induzir hiperpatia do que diminuição de limiar a estímulo térmico. Sugere-se também que a hiperpatia induzida por DMSO e capsaicina pode ser indiretamente mediada por PGE2 e fibras C. / Animal models for mechanical or heat nociception usually only measure the threshold response latency. In this study, the effect of typical sensitising treatments on the lasting nocifensive behaviour elicited after a supra-threshold heating stimulus - the hyperpathic component o hypernociception - was assessed. Male Wistar rats received either intra-plantar (i.pl.) injection of 350 ng PGE2 (50 ml), or serotonin (0,3 nmol/paw), or histamine (2, 20, 200 nmol/paw), or topical application (t.a.) of 100% dimethylsulfoxide (DMSO), and 10 mM capsaicin. One hour after the treatments the number of nocifensive events (NNE) was scored hourly (6 h), for 5 min immediately after a hind paw immersion in hot water (50 °C/7s). All treatments i ncreased the NNE induced by the supra-threshold stimuli. Indomethacin given 30 min before paw treatments, inhibited NNE in all groups, but histamine group. The indomethacin local treatment reduced the PGE2 hyperpathia. The H1 receptor antagonist loratadine did not reduce the NNE promoted by PGE2. Opioid treatments (systemic and local) also reduced the NNE, and the opioid antagonist blocked this effect. The local treatment with 5-HT1, 5-HT2, and 5-HT3 receptor antagonists showed a peripheral serotoninergic modulation of hyperpathia. PGE2 and DMSO did not lower the heat threshold in the paw withdrawal test, although carrageenan and capsaicin were effective. Capsaicin neonatal treatment (CNT) reduced the sensitisation induced by DMSO and capsaicin, but not that induced by PGE2. These data suggest that hyperpathia is probably conveyed by Ad nociceptors, and PGE2 seems to be more selective to induce this phenomenon than lowering the thermal threshold. In addition, this hyperpathic effect induced by DMSO and capsaicin seems to be indirectly mediated by PGE2 and C-fibres.

Prostaglandina Endoperóxido Sintases (PGHSs) são enzimas homodiméricas integrais de membrana, N-glicosiladas, localizadas no lúmen do retículo endoplasmático, onde catalisam o primeiro passo na síntese de prostanóides, produzindo prostaglandina H2 a partir do ácido araquidônico (AA). Constituem-se, assim, em um dos principais alvos terapêuticos no tratamento de doenças inflamatórias. PGHSs apresentam duas isoformas: PGHS-1, expressa constitutivamente em diversos tipos celulares, e PGHS-2, usualmente expressa por indução. Ambas isoformas são glicosiladas nos resíduos Asn68, Asn144 e Asn410, modificações necessárias para a atividade e função adequadas destas enzimas. A reação ciclooxigenase necessita que o AA esteja numa orientação catalítica. Adicionalmente a esta orientação, o banco de dados Protein Data Bank contém estruturas cristalográficas que apresentam uma orientação alternativa para o AA, proposta como não-catalítica. Considerando a importância da glicosilação para a função da enzima, o presente trabalho tem como objetivo a caracterização estrutural e conformacional de PGHSs em suas formas glicosiladas, bem como analisar as diferentes orientações adotadas pelo AA em dados cristalográficos prévios. Assim, modelos de PGHS-1 e PGHS-2 glicosiladas foram construídos combinando diferentes fontes de dados experimentais (bioquímicos, cristalográficos e espectrométricos) e foram submetidos a simulações de dinâmica molecular (DM) usando o pacote de simulação do GROMACS e campo de força GROMOS9643a1. Parâmetros desenvolvidos pelo grupo foram empregados para descrever a porção sacarídica dos sistemas. Os dados obtidos indicam uma diminuição na flexibilidade da proteína na presença de glicosilação no domínio EGF em ambas as isoformas. Além disso, PGHS-1 e PGHS-2 ligadas às duas diferentes orientações do AA foram submetidas a estudos de DM, indicando que a orientação alternativa não é estável, possivelmente sendo uma conformação minoritária em solução. Tal orientação alternativa, contudo, pode sugerir novas abordagens para o planejamento de novos agentes anti-inflamatórios baseado na complementaridade à enzima-alvo. / Prostaglandin Endoperoxide Synthases (PGHSs) are homodimeric integral membrane enzymes, N-glycosylated, located in the endoplasmic reticulum lumen, where they catalyze the first step in the prostanoids synthesis, generating prostaglandin H2 from arachidonic acid (AA), so constituting one of the main therapeutic targets for treating inflammatory diseases. PGHSs present two isoforms: PGHS-1, constitutively expressed in several cell types, and PGHS-2, usually expressed by induction. Both isoforms are glycosylated at residues Asn68, Asn144 and Asn410, modifications necessary for adequate PGHSs enzymatic activities and function. The cyclooxygenase reaction requires AA to be in a catalytic orientation. Additionally to this orientation, the Protein Data Bank contains crystallographic structures presenting an alternative orientation for AA, proposed as non-catalytic. Considering the importance of glycosylation for the enzyme`s function, the current work intents to structurally and conformationally characterize the role of the sacharidic moiety of PGHSs, as well as to analyze the different orientations adopted by AA found in previous crystallographic data. Thus, glycosylated models for PGHS-1 and PGHS-2 were built combining different sources of experimental data (biochemical, crystallographic and spectrometric) and submitted to molecular dynamics (MD) using the GROMACS simulation suite and GROMOS9643a1 force field. Parameters developed by the group were employed in order to describe the carbohydrate moiety. The obtained data indicate a decrease in protein flexibility in the presence of glycosylation on the EGF domain of both isoforms. Also, PGHS-1 and PGHS-2 bound to the two different orientations of AA were submitted to MD studies indicating that the alternative orientation is not stable, possibly being a minority orientation in solution. This orientation, however, may suggest new approaches for structure-based design of new anti-inflammatory agents.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Farmacologia. / Made available in DSpace on 2012-10-22T07:48:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229658.pdf: 4465226 bytes, checksum: b80972fda74be0f26948f81370613c2b (MD5)

A homeostase intracelular do colesterol é mantida, em células de mamíferos, por meio de uma série de mecanismos, porém pode haver uma ruptura deste balanço intracelular podendo levar ao desenvolvimento de doenças, como a lesão aterosclerótica que hoje em dia está acometendo grande parte da população mundial. A enzima HMG-CoA redutase, que possui cisteínas reativas em sua estrutura, pode ser alvo de estudos sobre o bloqueio do processo aterosclerótico, por meio de prostaglandinas da família das ciclopentenônicas (CP-PGs), particularmente a prostaglandina A2 (PGA2), que desviam completamente a síntese de novo de colesterol no sentido da síntese de fosfolípides em macrófagos/foam cells e outras preparações de macrófagos inflamatórios. Dessa forma o objetivo deste estudo foi investigar o efeito da PGA2 sobre a HMG-CoA redutase, em tipos celulares relacionados ao processo aterogênico, demonstrando seu mecanismo de ação por ligação covalente a cisteínas reativas desta enzima. Utilizaram-se macrófagos U937 que foram incubados ou não com LDL oxidada, tornando-se-os foam cells. As células foram tratadas com dose não tóxica (1 μM) de PGA2 ou com mistura controle por um período de 24 h. Outros grupos de macrófagos U937 e foam cells foram tratados com PGA2 biotinilada (com ou sem ditiotreitol, DTT 10 mM) na presença ou ausência de PGA2 (10 μM e 20 μM), por 2 h e 6 h. Foi feito também um estudo da atividade da HMG-CoA, através de kit específico e curvas de crescimentos celular em resposta PGA2. Nossos resultados mostraram aumento na imunodetecção de HMG-CoA redutase em macrófagos, quando tratados com LDL oxidada e tratados com PGA2 biotinilada por 2 h e 6 h, sendo que o tratamento com DTT produziu uma dramática redução na incorporação da mesma à enzima. A PGA2 foi capaz de reduzir a atividade da HMG-CoA em até 86,4% nas doses utilizadas. Macrófagos e foam cells tratados com PGA2 (1 μM) tiveram um aumento na proliferação celular quando comparados com aqueles que não receberam tratamento ou que foram tratadas com doses mais altas da PGA2. Nossos achados contribuem para esclarecer o mecanismo pelo qual ocorre a ação da PGA2 na reversão do processo aterosclerótico via inibição da enzima HMG-CoA redutase via ligação covalente nas cisteínas reativas desta enzima. / The intracellular cholesterol homeostasis is maintained in mammalian cells by a variety of mechanisms, although there may be intracellular breakdown of this balance that can lead to the development of diseases such as atherosclerotic lesions that are nowadays mostly affecting the population worldwide. The enzyme HMG-CoA reductase, which has critical reactive cysteines in its structure, may be target anti-atherosclerotic treatments , once cyclopentenonic prostaglandins (CP-PGs), particularly prostaglandin A2 (PGA2), which completely diverts de novo synthesis of cholesterol toward the direction of phospholipid synthesis in macrophages/foam cells in macrophage/foam cells and other inflammatory macrophage preparations. Thus the objective of this study was to investigate the effect of PGA2 on the HMG-CoA reductase in cell types related to the atherogenic process, demonstrating its mechanism of action by covalent binding to reactive cysteines of this enzyme. Macrophages U937 were used were incubated or not with LDL oxidized, making-up the foam cells. Cells were treated with non-toxic dose of PGA2 (1 μM) or with a mixture control for a period of 24 h. Other groups and U937 macrophage foam cells were treated with biotinylated PGA2 (with or without dithiothreitol, DTT, 10 mM) in the presence or absence of PGA2 (10 mM and 20 mM) for 2 h and 6 h. Was also made a study of the activity of HMG-CoA through kit specific and cell growth curves in response to PGA2. Our results showed the increase in immunodetection of HMG-CoA reductase into macrophages, when treated with LDL oxidized and treated with biotinylated PGA2 for 2 h and 6 h, and the DTT treatment produced a dramatic reduction the incorporation of the same enzyme. The PGA2 was able to reduce the activity of HMG-CoA to 86.4% at the doses used. Macrophages and foam cells treated with PGA2 (1 mM) had an increase in cell proliferation compared with those receiving no treatment or were treated with higher doses of PGA2. Our findings help to clarify the mechanism by which the action occurs in the PGA2 reversal of atherosclerosis by inhibiting the enzyme HMG-CoA reductase by way of covalent bond in the reactive cysteines of this enzyme.

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:22:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-15. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:29:05Z : No. of bitstreams: 1 000851662_20160515.pdf: 427931 bytes, checksum: 4ef8d142c5c5234191158ab7c2efea52 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-05-16T14:18:42Z: 000851662_20160515.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-16T14:19:23Z : No. of bitstreams: 1 000851662.pdf: 1696866 bytes, checksum: d81719395199b25212968ab82e23a88e (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A fagocitose de células apoptóticas é um processo dinâmico importante para a homeostase dos tecidos após injúria. Os macrófagos além de atuarem na remoção de células apoptóticas, também colaboram na defesa contra microrganismos. Existem ao menos duas populações de macrófagos classificadas como macrófagos M1 (pró-inflamatórios) e macrófagos M2 (anti-inflamatórios). Estes leucócitos diferem quanto ao fenótipo e funções efetoras dependendo, primordialmente, do microambiente e dos microrganismos com que interagem no tecido. Em uma situação de injúria pulmonar estéril (inalação de agentes tóxicos), há acúmulo de células apoptóticas sem a presença de agente microbiano. Por outro lado, durante uma infecção pulmonar bacteriana, ocorre intensa migração de células para o local da infecção na tentativa de conter a proliferação bacteriana, resultando em intenso acúmulo de células apoptóticas infectadas neste tecido. Portanto, nesse trabalho foi avaliado, in vitro e in vivo, o efeito da fagocitose de células apoptóticas infectadas (AC-Sp) ou estéreis (AC) na polarização de macrófagos M1/M2, bem como suas funções efetoras, e o efeito da PGE2 nesse contexto de eferocitose. Macrófagos M0 co-cultivados com AC ou AC-Sp apresentam um fenótipo intermediário entre M1 e M2, com secreção de altos níveis de IL-6, TNF-α, PGE2, TGF-β e NO e a expressão de genes relacionados ao perfil M1, iNOS, e ao perfil M2, Arginase 1. Além disso, macrófagos M0 cultivados com AC ou AC-Sp, apresentam supressão da função microbicida quando desafiados com S. pneumoniae. A presença de PGE2 dirige a polarização de macrófagos M0 a um perfil M2 e a presença de inibidores de COX promove a reversão do fenótipo de polarização destes macrófagos. Os resultados in vivo demonstram que a instilação de AC ou AC-Sp promove distintos microambientes no pulmão destes animais, que influenciam na resolução da infecção..... / The phagocytosis of apoptotic cells is dynamic and crucial for homeostasis after injury. Macrophages act on the clearance of apoptotic cells and collaborate with defense against microorganisms. There are at least two distinct macrophage populations classified as M1 macrophages (pro-inflammatory) and M2 macrophages (anti-inflammatory). Both cells differ on the state of polarization and effectors function depending primarily on the microenvironment and microorganisms that interact into the tissue. In a situation of sterile lung injury (inhalation of toxic agents), there are accumulation of apoptotic cells without the presence of pathogen. On the other hand, during a bacterial pulmonary infection there is intense cell migration to the infection site in an attempt to impair bacterial growth, resulting in a large accumulation of infected-apoptotic cells in the tissue. Therefore, this study has evaluated in vitro and in vivo, the effect of the phagocytosis of infected-apoptotic cells (AC-Sp) or sterile cells (AC) on the polarization of M1/M2 macrophages, as well as in their effector functions and the effect of PGE2 in the context of efferocytosis. M0 macrophages co-cultured with AC or AC-Sp show an intermediate phenotype between M1 and M2 with high secretion levels of IL-6, TNF-α, PGE2, NO and TGF-β, and gene expression profile related to M1, iNOS, and M2, arginase 1. Furthermore, M0 macrophages cultured with AC or AC-Sp show strong suppression of the macrophage microbicidal function when challenged with S. pneumonia. The presence of PGE2 drives the polarization of M0 macrophages to a M2 profile, and in the presence of COX inhibitors, it reverses the polarization of this macrophage phenotype. The in vivo results demonstrate that the instillation of AC or AC-Sp promotes distinct microenvironments in the lungs of these animals, which influence the resolution of the infection. All these results suggest that the presence of AC or AC-Sp promotes, ...

Prostaglandina Endoperóxido Sintases (PGHSs) são enzimas homodiméricas integrais de membrana, N-glicosiladas, localizadas no lúmen do retículo endoplasmático, onde catalisam o primeiro passo na síntese de prostanóides, produzindo prostaglandina H2 a partir do ácido araquidônico (AA). Constituem-se, assim, em um dos principais alvos terapêuticos no tratamento de doenças inflamatórias. PGHSs apresentam duas isoformas: PGHS-1, expressa constitutivamente em diversos tipos celulares, e PGHS-2, usualmente expressa por indução. Ambas isoformas são glicosiladas nos resíduos Asn68, Asn144 e Asn410, modificações necessárias para a atividade e função adequadas destas enzimas. A reação ciclooxigenase necessita que o AA esteja numa orientação catalítica. Adicionalmente a esta orientação, o banco de dados Protein Data Bank contém estruturas cristalográficas que apresentam uma orientação alternativa para o AA, proposta como não-catalítica. Considerando a importância da glicosilação para a função da enzima, o presente trabalho tem como objetivo a caracterização estrutural e conformacional de PGHSs em suas formas glicosiladas, bem como analisar as diferentes orientações adotadas pelo AA em dados cristalográficos prévios. Assim, modelos de PGHS-1 e PGHS-2 glicosiladas foram construídos combinando diferentes fontes de dados experimentais (bioquímicos, cristalográficos e espectrométricos) e foram submetidos a simulações de dinâmica molecular (DM) usando o pacote de simulação do GROMACS e campo de força GROMOS9643a1. Parâmetros desenvolvidos pelo grupo foram empregados para descrever a porção sacarídica dos sistemas. Os dados obtidos indicam uma diminuição na flexibilidade da proteína na presença de glicosilação no domínio EGF em ambas as isoformas. Além disso, PGHS-1 e PGHS-2 ligadas às duas diferentes orientações do AA foram submetidas a estudos de DM, indicando que a orientação alternativa não é estável, possivelmente sendo uma conformação minoritária em solução. Tal orientação alternativa, contudo, pode sugerir novas abordagens para o planejamento de novos agentes anti-inflamatórios baseado na complementaridade à enzima-alvo. / Prostaglandin Endoperoxide Synthases (PGHSs) are homodimeric integral membrane enzymes, N-glycosylated, located in the endoplasmic reticulum lumen, where they catalyze the first step in the prostanoids synthesis, generating prostaglandin H2 from arachidonic acid (AA), so constituting one of the main therapeutic targets for treating inflammatory diseases. PGHSs present two isoforms: PGHS-1, constitutively expressed in several cell types, and PGHS-2, usually expressed by induction. Both isoforms are glycosylated at residues Asn68, Asn144 and Asn410, modifications necessary for adequate PGHSs enzymatic activities and function. The cyclooxygenase reaction requires AA to be in a catalytic orientation. Additionally to this orientation, the Protein Data Bank contains crystallographic structures presenting an alternative orientation for AA, proposed as non-catalytic. Considering the importance of glycosylation for the enzyme`s function, the current work intents to structurally and conformationally characterize the role of the sacharidic moiety of PGHSs, as well as to analyze the different orientations adopted by AA found in previous crystallographic data. Thus, glycosylated models for PGHS-1 and PGHS-2 were built combining different sources of experimental data (biochemical, crystallographic and spectrometric) and submitted to molecular dynamics (MD) using the GROMACS simulation suite and GROMOS9643a1 force field. Parameters developed by the group were employed in order to describe the carbohydrate moiety. The obtained data indicate a decrease in protein flexibility in the presence of glycosylation on the EGF domain of both isoforms. Also, PGHS-1 and PGHS-2 bound to the two different orientations of AA were submitted to MD studies indicating that the alternative orientation is not stable, possibly being a minority orientation in solution. This orientation, however, may suggest new approaches for structure-based design of new anti-inflammatory agents.

Prostaglandina Endoperóxido Sintases (PGHSs) são enzimas homodiméricas integrais de membrana, N-glicosiladas, localizadas no lúmen do retículo endoplasmático, onde catalisam o primeiro passo na síntese de prostanóides, produzindo prostaglandina H2 a partir do ácido araquidônico (AA). Constituem-se, assim, em um dos principais alvos terapêuticos no tratamento de doenças inflamatórias. PGHSs apresentam duas isoformas: PGHS-1, expressa constitutivamente em diversos tipos celulares, e PGHS-2, usualmente expressa por indução. Ambas isoformas são glicosiladas nos resíduos Asn68, Asn144 e Asn410, modificações necessárias para a atividade e função adequadas destas enzimas. A reação ciclooxigenase necessita que o AA esteja numa orientação catalítica. Adicionalmente a esta orientação, o banco de dados Protein Data Bank contém estruturas cristalográficas que apresentam uma orientação alternativa para o AA, proposta como não-catalítica. Considerando a importância da glicosilação para a função da enzima, o presente trabalho tem como objetivo a caracterização estrutural e conformacional de PGHSs em suas formas glicosiladas, bem como analisar as diferentes orientações adotadas pelo AA em dados cristalográficos prévios. Assim, modelos de PGHS-1 e PGHS-2 glicosiladas foram construídos combinando diferentes fontes de dados experimentais (bioquímicos, cristalográficos e espectrométricos) e foram submetidos a simulações de dinâmica molecular (DM) usando o pacote de simulação do GROMACS e campo de força GROMOS9643a1. Parâmetros desenvolvidos pelo grupo foram empregados para descrever a porção sacarídica dos sistemas. Os dados obtidos indicam uma diminuição na flexibilidade da proteína na presença de glicosilação no domínio EGF em ambas as isoformas. Além disso, PGHS-1 e PGHS-2 ligadas às duas diferentes orientações do AA foram submetidas a estudos de DM, indicando que a orientação alternativa não é estável, possivelmente sendo uma conformação minoritária em solução. Tal orientação alternativa, contudo, pode sugerir novas abordagens para o planejamento de novos agentes anti-inflamatórios baseado na complementaridade à enzima-alvo. / Prostaglandin Endoperoxide Synthases (PGHSs) are homodimeric integral membrane enzymes, N-glycosylated, located in the endoplasmic reticulum lumen, where they catalyze the first step in the prostanoids synthesis, generating prostaglandin H2 from arachidonic acid (AA), so constituting one of the main therapeutic targets for treating inflammatory diseases. PGHSs present two isoforms: PGHS-1, constitutively expressed in several cell types, and PGHS-2, usually expressed by induction. Both isoforms are glycosylated at residues Asn68, Asn144 and Asn410, modifications necessary for adequate PGHSs enzymatic activities and function. The cyclooxygenase reaction requires AA to be in a catalytic orientation. Additionally to this orientation, the Protein Data Bank contains crystallographic structures presenting an alternative orientation for AA, proposed as non-catalytic. Considering the importance of glycosylation for the enzyme`s function, the current work intents to structurally and conformationally characterize the role of the sacharidic moiety of PGHSs, as well as to analyze the different orientations adopted by AA found in previous crystallographic data. Thus, glycosylated models for PGHS-1 and PGHS-2 were built combining different sources of experimental data (biochemical, crystallographic and spectrometric) and submitted to molecular dynamics (MD) using the GROMACS simulation suite and GROMOS9643a1 force field. Parameters developed by the group were employed in order to describe the carbohydrate moiety. The obtained data indicate a decrease in protein flexibility in the presence of glycosylation on the EGF domain of both isoforms. Also, PGHS-1 and PGHS-2 bound to the two different orientations of AA were submitted to MD studies indicating that the alternative orientation is not stable, possibly being a minority orientation in solution. This orientation, however, may suggest new approaches for structure-based design of new anti-inflammatory agents.

A homeostase intracelular do colesterol é mantida, em células de mamíferos, por meio de uma série de mecanismos, porém pode haver uma ruptura deste balanço intracelular podendo levar ao desenvolvimento de doenças, como a lesão aterosclerótica que hoje em dia está acometendo grande parte da população mundial. A enzima HMG-CoA redutase, que possui cisteínas reativas em sua estrutura, pode ser alvo de estudos sobre o bloqueio do processo aterosclerótico, por meio de prostaglandinas da família das ciclopentenônicas (CP-PGs), particularmente a prostaglandina A2 (PGA2), que desviam completamente a síntese de novo de colesterol no sentido da síntese de fosfolípides em macrófagos/foam cells e outras preparações de macrófagos inflamatórios. Dessa forma o objetivo deste estudo foi investigar o efeito da PGA2 sobre a HMG-CoA redutase, em tipos celulares relacionados ao processo aterogênico, demonstrando seu mecanismo de ação por ligação covalente a cisteínas reativas desta enzima. Utilizaram-se macrófagos U937 que foram incubados ou não com LDL oxidada, tornando-se-os foam cells. As células foram tratadas com dose não tóxica (1 μM) de PGA2 ou com mistura controle por um período de 24 h. Outros grupos de macrófagos U937 e foam cells foram tratados com PGA2 biotinilada (com ou sem ditiotreitol, DTT 10 mM) na presença ou ausência de PGA2 (10 μM e 20 μM), por 2 h e 6 h. Foi feito também um estudo da atividade da HMG-CoA, através de kit específico e curvas de crescimentos celular em resposta PGA2. Nossos resultados mostraram aumento na imunodetecção de HMG-CoA redutase em macrófagos, quando tratados com LDL oxidada e tratados com PGA2 biotinilada por 2 h e 6 h, sendo que o tratamento com DTT produziu uma dramática redução na incorporação da mesma à enzima. A PGA2 foi capaz de reduzir a atividade da HMG-CoA em até 86,4% nas doses utilizadas. Macrófagos e foam cells tratados com PGA2 (1 μM) tiveram um aumento na proliferação celular quando comparados com aqueles que não receberam tratamento ou que foram tratadas com doses mais altas da PGA2. Nossos achados contribuem para esclarecer o mecanismo pelo qual ocorre a ação da PGA2 na reversão do processo aterosclerótico via inibição da enzima HMG-CoA redutase via ligação covalente nas cisteínas reativas desta enzima. / The intracellular cholesterol homeostasis is maintained in mammalian cells by a variety of mechanisms, although there may be intracellular breakdown of this balance that can lead to the development of diseases such as atherosclerotic lesions that are nowadays mostly affecting the population worldwide. The enzyme HMG-CoA reductase, which has critical reactive cysteines in its structure, may be target anti-atherosclerotic treatments , once cyclopentenonic prostaglandins (CP-PGs), particularly prostaglandin A2 (PGA2), which completely diverts de novo synthesis of cholesterol toward the direction of phospholipid synthesis in macrophages/foam cells in macrophage/foam cells and other inflammatory macrophage preparations. Thus the objective of this study was to investigate the effect of PGA2 on the HMG-CoA reductase in cell types related to the atherogenic process, demonstrating its mechanism of action by covalent binding to reactive cysteines of this enzyme. Macrophages U937 were used were incubated or not with LDL oxidized, making-up the foam cells. Cells were treated with non-toxic dose of PGA2 (1 μM) or with a mixture control for a period of 24 h. Other groups and U937 macrophage foam cells were treated with biotinylated PGA2 (with or without dithiothreitol, DTT, 10 mM) in the presence or absence of PGA2 (10 mM and 20 mM) for 2 h and 6 h. Was also made a study of the activity of HMG-CoA through kit specific and cell growth curves in response to PGA2. Our results showed the increase in immunodetection of HMG-CoA reductase into macrophages, when treated with LDL oxidized and treated with biotinylated PGA2 for 2 h and 6 h, and the DTT treatment produced a dramatic reduction the incorporation of the same enzyme. The PGA2 was able to reduce the activity of HMG-CoA to 86.4% at the doses used. Macrophages and foam cells treated with PGA2 (1 mM) had an increase in cell proliferation compared with those receiving no treatment or were treated with higher doses of PGA2. Our findings help to clarify the mechanism by which the action occurs in the PGA2 reversal of atherosclerosis by inhibiting the enzyme HMG-CoA reductase by way of covalent bond in the reactive cysteines of this enzyme.

Orientador: Vital Paulino Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-04T18:55:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arcieri_EnyrSaran_D.pdf: 2261069 bytes, checksum: af467b76acfaac72e3c85797d3001f5d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos das soluções de bimatoprosta à 0,03%, de latanoprosta à 0,005%, de travoprosta à 0,004% e de unoprostona isopropílica à 0,15% sobre a barreira hemato-aquosa, bem como avaliar a influência dessas soluções sobre a pressão intra-ocular (PIO) e a ocorrência de hiperemia conjuntival e de edema macular cistóide (EMC) em pacientes afácicos ou pseudofácicos com glaucoma. Para isso, realizou-se um estudo clínico randomizado, com observador mascarado e com duração de seis meses. Oitenta pacientes com glaucoma primário de ângulo aberto ou glaucoma do tipo afácico/pseudofácico foram tratados com bimatoprosta (n=16), latanoprosta (n=15), travoprosta (n=17), unoprostona (n=16) ou duasorb (grupo controle) (n=16); os três primeiros grupos receberam a medicação uma vez ao dia (20:00 horas) e os dois últimos grupos, duas vezes ao dia (8:00 e 20:00 horas). A barreira hemato-aquosa foi avaliada por meio do laser flare meter antes do início do uso das medicações e após 7 e 15 dias, 1, 2, 3, 4, 5 e 6 meses de tratamento. A PIO foi medida sempre às 10:00 horas, nas mesmas ocasiões. A hiperemia conjuntival foi classificada de acordo com uma escala, por um observador mascarado, nas mesmas ocasiões. A ocorrência de EMC foi verificada por meio da realização de angiofluoresceinografia antes do início do estudo e um e seis meses após o início do tratamento, ou na hipótese de haver piora da acuidade visual. As médias dos valores do flare foram significativamente maiores nos grupos tratados com bimatoprosta, latanoprosta e travoprosta durante todo o período de acompanhamento quando comparados ao grupo da unoprostona (p<0,019) ou ao grupo controle (p<0,014). Não houve diferenças significativas nos valores médios do flare entre os olhos que receberam bimatoprosta, latanoprosta e travoprosta (p>0,067) durante os seis meses do estudo. Quatro olhos tratados com latanoprosta (27%), um tratado com bimatoprosta (6%) e um tratado com travoprosta (6%) desenvolveram EMC (p=0,031). Todos os casos de EMC foram resolvidos após interrupção do uso do análogo da prostaglandina e tratamento com diclofenaco tópico por um mês. No início do estudo, a PIO média foi significativamente menor no grupo controle (p<0,00001), porém os grupos tratados com análogos da prostaglandina apresentaram PIOs médias sem diferença estatisticamente significante (p=0,714). A redução média da PIO após seis meses foi maior nos grupos tratados com latanoprosta (26%), bimatoprosta (28%) e travoprosta (29%) que no grupo controle (3%) e no grupo tratado com unoprostona (14%) (p<0,05). Todos os análogos da prostaglandina estiveram associados, em algum momento do estudo, com o desenvolvimento de hiperemia conjuntival, que foi mais freqüente, em ordem decrescente, com bimatoprosta (75,0%), travoprosta (47,1%), latanoprosta (40,0%) e unoprostona (18,8%) (p=0,037). Bimatoprosta induziu graus de hiperemia significativamente maiores que latanoprosta, unoprostona e placebo (p<0,01). Conclui-se que o uso de bimatoprosta, latanoprosta e travoprosta está associado a um aumento significativo na média dos valores do flare e é capaz de induzir EMC em olhos pseudofácicos ou afácicos. Todos os análogos da prostaglandina reduziram de forma significativa a PIO em olhos pseudofácicos ou afácicos com glaucoma. Ainda que hiperemia conjuntival tenha sido observada com todos os análogos da prostaglandina, ela foi mais freqüente e mais intensa após uso de bimatoprosta / Abstract: The aim of this study was to investigate the effects of bimatoprost 0.03%, latanoprost 0.005%, travoprost 0.004% and unoprostone 0.15% on the blood-aqueous barrier, to evaluate the effect of those solutions on the intraocular pressure (IOP) and to determine the occurrence of conjunctival hyperemia and cystoid macular edema (CME) in aphakic or pseudophakic patients with glaucoma. Hence, a randomized, masked-observer, 6-month clinical trial was carried out. Eighty patients with primary open angle glaucoma or aphakic/pseudophakic glaucoma were treated once daily (8 pm) with bimatoprost (n=16), latanoprost (n=15), or travoprost (n=17) or twice daily (8 am and 8 pm) with unoprostone isopropyl (n=16) or lubricant drops (control group) (n=16). The blood-aqueous barrier status was assessed using the laser flare meter before the medications were started and after 7 and 15 days, 1, 2, 3, 4, 5 and 6 months of treatment. The IOP was measured always at 10 am, at the same intervals. The conjunctival hyperemia was classified according to a scale, by a masked investigator, at the same intervals. Fluorescein angiography was performed to investigate the occurrence of CME at baseline and at 1 and 6 months of follow-up, or if a patient showed decreased visual acuity at any time during follow-up. Mean flare values were significantly higher in the bimatoprost, latanoprost, and travoprost groups throughout follow-up compared with the unoprostone (p<0.019) or control groups (p<0.014). There were no significant differences in mean flare measurements among eyes receiving bimatoprost, latanoprost, and travoprost during the six months of follow-up (p>0.067). Four latanoprost-treated eyes (27%), one bimatoprost-treated eye (6%), and one travoprost-treated eye (6%) developed CME (p=0.031). All cases of CME resolved after discontinuation of the prostaglandin analogue and the use of topical diclofenac for one month. At baseline, mean IOP was significantly lower in the control group (p<0.00001), but the prostaglandin analogue groups had similar mean IOP levels (p=0.714). Mean IOP reductions after six months were higher for the latanoprost (26%), bimatoprost (28%), and travoprost (29%) groups than for the control (3%) and unoprostone (14%) groups (p<0.05). All prostaglandin analogues were associated with the development of conjunctival hyperemia, that was more frequent, in decreasing order, with bimatoprost (75,0%), travoprost (47,1%), latanoprost (40,0%) and unoprostone (18,8%) (p=0.037). Bimatoprost induced significantly higher hyperemia scores than latanoprost, unoprostone, and placebo (p<0.01). In conclusion, the use of bimatoprost, latanoprost and travoprost is associated with a significant increase in mean flare values and may lead to development of CME in pseudophakic or aphakic eyes. All prostaglandin analogues produced significant IOP reductions in pseudophakic or aphakic eyes with glaucoma. Although conjunctival hyperemia was observed with all prostaglandin analogues, it was more frequent and more intense with bimatoprost / Doutorado / Oftalmologia / Doutor em Ciências Médicas