A cana-de-açúcar é uma das principais culturas em países tropicais. O Brasil, além de ser o maior produtor mundial, é também líder em produção de açúcar e álcool. Atualmente, a maior parte da cana-de-açúcar cultivada no Brasil encontra-se em condições , como resultado, a cultura é sujeita ao déficit hídrico em alguns estágios. Portanto, é essencial entender as respostas fisiológicas e moleculares da planta à disponibilidade de água. Nesse contexto, as análises de metabolômica e proteômica objetivam identificar diferentes vias metabólicas e proteínas relacionadas ao mecanismo de defesa e de recuperação. Plantas de Saccharum spp com sete meses de idade foram submetidas a diferentes condições hídricas, déficit e reidratação, e amostras controle foram mantidas irrigadas. A identificação do perfil metabólico primário foi realizada através da cromatografia gasosa combinada com espectrometria de massas (GC-MS). Para identificação das proteínas nucleares, as amostras complexas foram digeridas, e posteriormente, sequenciadas por (LC-MS). As análises estatísticas entre os tratamentos (PLS-DA) mostraram diferenças significativas tanto para metabólitos quanto para as proteínas. Um total de 86 metabólitos foram identificados, onde 8 compostos foram preferencialmente abundantes no estresse, e 10 na recuperação e, portanto, podem ser utilizados como marcadores. Alguns desses compostos participam de vias metabólicas comuns, como biossíntese de alcaloides derivados da ornithine, lysine e nicotinate e de biossíntese de fenilpropanoides. Metabólitos que não participam dessas vias mas foram, pelo menos, duas vezes mais abundantes nos tratamentos quando comparados ao controle também foram discutidos, para o déficit destacam-se galacturonic acid-1-phosphate, pyroglutamic acid e creatinine e para recuperação methyl dihydrogen phosphate, phosphoric acid e 2-hydroxypyridine. Um total de 761 proteínas foram identificadas, sendo 21 nucleares e responsivas ao déficit hídrico, e 32 nucleares e relacionadas ao processo de recuperação. As classes funcionais das proteínas relacionadas ao déficit são de tradução e processo de oxidação-redução, e das proteínas da recuperação são de tradução e proteólise envolvida no processo catabólico proteico. A combinação de diferentes técnicas nesse estudo revela uma dinâmica regulatória complexa no mecanismo de tolerância da cana-de-açúcar ao déficit hídrico. / Sugarcane is one of the main crops in tropical countries. Brazil, besides being the world\'s largest producer of this crop, is also a leader in sugar and ethanol production. Nowadays, most of the sugarcane growing in Brazil is under rain-fed conditions, as a result, the culture is subject to water deficit at certain stages. Thus, it is essential to understand the physiological and molecular plant responses to water availability. In this context, the metabolomic and proteomic analyses aims to identify different metabolic pathways and proteins related to the mechanisms of tolerance and recovery. Samples of seven month old plants of Saccharum spp were subjected to different water conditions, deficit and rehydratation, whereas control samples were kept irrigated. The identification of primary metabolite profile was performed by Gas-Chromatography combined with Mass- Spectrometry (GC-MS). To identify nuclear proteins, the complex samples were digested and then sequenced by LC-MSE. Statistical analyses among treatments PLS-DA showed significant differences in both metabolites and proteins of Saccharum spp in different conditions. A total of 86 metabolites were identified, where 8 are preferably abundant in water stress and 10 in recovery, thus, they can be used as markers. Some of these compounds are present in common pathways like biosynthesis of alkaloids derived from ornithine, lysine and nicotinic acid and biosynthesis of phenylpropanoids. Metabolites that do not participate in these pathways, but that were at least two times more abundant in treatments when compared to control, were also discussed. They were galacturonic acid-1-phosphate, pyroglutamic acid and creatinine that were related to deficit condition and methyl dihydrogen phosphate, phosphoric acid and 2-hydroxypyridine to recovery. A total of 761 proteins were identified, of which 21 were nuclear and drought responsive and 32 were nuclear and recovery responsive. The functional classes of water stress proteins are translation and oxidation-reduction process and of recovery proteins are translation and proteolysis involved in cellular protein catabolic process. The combination of different techniques in this study revealed a complex regulatory dynamics in the mechanism of sugarcane water stress tolerance that have not been discussed in the literature.

A crescente demanda por produtos madeireiros no mercado nacional e internacional requer produção constante de madeira, sendo o gênero Eucalyptus uma alternativa para atender esta demanda. A seleção do local para plantio deste gênero requer estudos relacionados às características de adaptabilidade da espécie. Para regiões com déficit hídrico é necessária a seleção de uma espécie ou clone resistente a esta característica. Muitos autores mostram a potencialidade de produção do Eucalyptus camaldulensis e do híbrido E. grandis x E. camaldulensis para regiões áridas do Brasil, em relação a outras espécies de eucalipto. A adaptação de uma espécie a determinado ambiente, esta relacionada a muitas características genéticas que influenciam, por exemplo, o proteoma e o metaboloma desta espécie. As células de um organismo possuem o mesmo genoma, mas apresentam as mais variadas funções e morfologias, e isto está relacionado ao fato de existir diferenças no padrão de expressão de proteínas e metabólitos destas células. As áreas de proteômica e metabolômica auxiliam no entendimento de processos biológicos e fornecem um panorama sobre o estado das plantas em determinado momento e em resposta a determinadas condições/estresses ambientais. Assim o principal objetivo deste trabalho é realizar uma análise comparativa do proteoma e metaboloma de raízes de dois clones de E. grandis x E. camaldulensis, sendo um tolerante e um susceptível ao déficit hídrico, após os indivíduos terem sido submetidos a diferentes regimes hídricos, sendo 100% da capacidade de campo utilizada nas plantas controle e 30% nas plantas tratamento. Os resultados gerados mostraram a existência de proteínas relacionadas ao estresse hídrico e a existência de metabólitos secundários diferencialmente expressos nas plantas controle e tratamento. Esta pesquisa possui um caráter inovador por ser um dos primeiros trabalhos relacionados à área de proteômica e metabolômica de raiz de eucalipto sob estresse hídrico. Novos estudos relacionados a esta área são bem vindos, podendo contribuir na identificação de genes tolerantes ao estresse hídrico e que poderão ser utilizados no futuro na engenharia genética de plantas. / The increasing demand for wood products in the domestic and international markets requires constant wood production and the Eucalyptus genus is an alternative to meet this demand. The site selection for planting this genus requires studies related to characteristics of adaptability of the species to be used. For regions with drought stress, for example, a drought resistant clone or species must be selected. Many authors have shown the potential of Eucalyptus camaldulensis and hybrids of this species with E. grandis for production in arid regions of Brazil. The adaptation of a species to a particular environment may be related to many genetic features which have an impact, for example, on the proteome and metabolome of this species. The cells in an organism have the same genome, but exhibit the most varied functions and morphologies, which are related to differences in the expression pattern of proteins and metabolites of those cells. The areas of proteomics and metabolomics can assist in the understanding the biological processes and supply an overview about plants status at any given time and in response to certain conditions / environmental stresses. The aim of this work is to perform a comparative analysis of the roots´s proteome and metabolome of two E. grandis x E. camaldulensis clones, one tolerant and another susceptible to drought, after the individuals have been subjected to different water regimes, 100% of field capacity for the control plants and 30% for the treated ones. The results showed the presence of proteins related to drought stress and the presence of secondary metabolites differentially expressed in the control when compared to treatment plants. This research has an innovative feature to be one of the first works involving proteomics and metabolomics studies of eucalyptus roots under water stress. New researches related to this field are welcome and may help to identify genes tolerant to drought stress that may be used in the future for genetic engineering plants.

Células multipotentes mesenquimais estromais (CTM) são células adultas multipotentes que podem ser isoladas a partir de diferentes tecidos e são capazes de atingir sítios danificados, exercer papéis na regeneração tecidual e modular a resposta imune. Estas células demonstraram resultados discrepantes em estudos in vivo dependentes de sua fonte de obtenção. Há na literatura hipóteses de que o mecanismo predominante pelo qual as CTMs atuam no reparo tecidual estaria relacionado à sua atividade parácrina, criando um microambiente com sinais tróficos. Nesse sentido, a avaliação do conteúdo do secretoma destas células é de grande interesse. Portanto, este projeto teve como objetivo analisar o meio condicionado de CTMs obtidas de diferentes fontes (tecido adiposo, músculo esquelético e tubas uterinas) de mesmos indivíduos. A abordagem experimental consistiu em proteômica shotgun (nanocromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas em tandem) com o intuito de identificar alvos diferentemente expressos entre as culturas que possam sugerir funções específicas de cada linhagem celular. Os dados espectrais foram obtidos pelo modo de aquisição dependente de dados (Top15). Os dados adquiridos foram processados pelas plataformas MaxQuant e TPP (Trans-Proteomic Pipeline). Foi realizada análise qualitativa de vias enriquecidas por meio do programa Ingenuity utilizando as proteínas em comum nos secretoma de todas as CTMs analisadas. Essa análise permitiu observar vias enriquecidas de proliferação celular, migração celular e desenvolvimento do sistema cardiovascular, demonstrando que as proteínas secretadas por quaisquer das CTMs analisadas podem ser relacionadas a resultados encontrados na literatura utilizando estas células para terapias para patologias. As análises estatísticas para determinar se haveria dependência da composição do secretoma em função do indivíduo doador ou tecido fonte das CTMs revelaram proteínas diferencialmente expressas entre todos os grupos. Estas proteínas diferencialmente expressas são relacionadas à proliferação, sinalização e interação celular, além de modulação do sistema imune e da angiogênese. Neste contexto, podemos concluir que o secretoma das CTMs é muito semelhante, que as CTMs isoladas de quaisquer tecidos ou indivíduos são capazes de secretar moléculas que possivelmente exercem benefícios em determinado tratamento. Entretanto, estes benefícios podem ser exacerbados ou suprimidos pelas moléculas diferencialmente expressas, as quais são dependentes tanto dos tecidos quanto dos indivíduos dos quais as CTMs foram obtidas / Multipotent Mesenchymal Stromal Cells (MSCs) are multipotent adult cells that can be isolated from different tissues and are able to reach damaged sites, play a role in tissue regeneration and modulate immune response. These cells showed conflicting results in studies in vivo depending on their tissue origin. It is hypothesised that the predominant mechanism by which MSCs function could be related to its paracrine activity, creating a microenvironment with trophic signals. Accordingly, the evaluation of the content of the secretome of these cells is of great interest. Towards this end, this project analyzed the proteins of conditioned medium of MSCs obtained from different sources from the same donors (adipose tissue, uterine tubes and skeletal muscle). The MSCs were characterized by flow cytometry for the presence of membrane markers and by differentiation in vitro into adipocytes, chondrocytes, and osteoblasts. The conditioned media were obtained and the protein profile was analysed by liquid nanochromatography coupled to tandem mass spectrometry. Spectral data were obtained by full-acquisition mode MS / dd-MS2 (Top15). The acquired data were processed by MaxQuant software and TPP (Trans-Proteomic Pipeline). Qualitative analysis of enriched pathways through the Ingenuity program using the shared proteins between the cell lineages was performed.It showed enriched pathways related to cell proliferation, cell migration and development of the cardiovascular system. This allows considering that the secreted proteins from the analyzed MSCs might be related to findings in the literature using these cells for therapies. After this, the proteins were analyzed for differential expression by comparing the MSCs into groups of different sources or different donors. In which were observed differentially expressed proteins related to proliferation, cell signaling and interaction, modulation of the immune system and angiogenesis. In this context, we can conclude that MSC\'s secretome is very similar in the analyzed lineages, and that any MSCs are able to secrete molecules which potentially exert for certain treatment benefits. However, these benefits can be exacerbated or annulled by differentially expressed molecules, which are dependent both as the individual and tissues from which MSCs were obtained

Tem sido demonstrado que fatores genéticos influenciam a resposta do osso e esmalte ao fluoreto (F), mas os mecanismos moleculares envolvidos não estão bem definidos. No presente estudo, foi empregada uma abordagem proteômica livre de marcadores para identificar e avaliar alterações na expressão de proteínas ósseas em duas linhagens de camundongos com diferentes susceptibilidades à fluorose (A/J susceptível e 129P3/J resistente). Camundongos machos das linhagens 129P3/J e A/J foram distribuídos em três grupos para cada linhagem, que receberam ração com baixa concentração de F e água de beber contendo 0, 10 e 50 ppm F por 8 semanas. A concentração de F foi analisada no plasma e fêmur. A atividade da fosfatase alcalina foi dosada no plasma. Fêmur, tíbia e vértebra lombar foram submetidos à análise por micro-CT. A taxa de aposição mineral (MAR) também foi avaliada no osso cortical dos camundongos. Em adição, eletroforese unidimensional e cromatografia líquida - espectrometria de massas sequencial (LC-ESI-MS/MS) foram utilizadas para identificar e caracterizar as proteínas de fêmur da linhagem 129P3/J. Para análise proteômica quantitativa, proteínas ósseas foram extraídas para cada grupo empregando quatro diferentes etapas: (a) tampão PBS (pH 7,4) por 24h, (b) tampão de Guanidina HCl 4 M / Tris HCl 50 mM (pH 7,4) por 96 h, (c) tampão EDTA 0,5 M / Tris HCl 50 mM (pH 7,4) por 96 h, e por último (d) tampão de Guanidina HCl 4 M / Tris HCl 50 mM (pH 7,4) por 96 h. As proteínas ósseas extraídas para cada grupo foram separadamente submetidas ao LC-ESI-MS/MS, seguido da análise semi-quantitativa de diferença de expressão proteica livre de marcadores. Foram identificadas várias proteínas ósseas com alteração na abundância entre os 3 tratamentos com F para cada linhagem e entre as duas linhagens para cada tratamento com F (razão 1,5 or 0,5, respectivamente). O F promoveu alterações na expressão de proteínas envolvidas na osteogênese e osteoclastogênese de maneira distinta para cada linhagem. Embora não tenha sido observada diferença significativa nos valores de BMD e parâmetros histomorfométricos entre os grupos tratados com F para ambas as linhagens, a taxa de aposição mineral (MAR) foi maior no grupo 129P3/J tratado com 50 ppm F comparado com os grupos controle e 10 ppm F, demonstrando que o F aumentou a formação óssea nesse grupo. Em conclusão, o tratamento com F em baixa e alta dose apresentou um efeito específico para cada linhagem, confirmando uma influência genética na resposta do osso à exposição ao F. / Genetic factors have been shown to influence bone and enamel responses to fluoride (F), but the molecular mechanisms involved remain unclear. In this study, a label-free proteomics approach was employed to identify and evaluate changes in bone protein expression of two mouse strains with different susceptibilities to fluorosis (A/J a susceptible strain, 129P3/J a resistant strain). Male 129P3/J and A/J mice were assigned to three groups given low-F food and water containing 0, 10 or 50 ppmF for 8 weeks. Plasma and femur were analyzed for F levels. Plasma was also evaluated for alkaline phosphatase activity. Femurs, tibiae and lumbar vertebrae were subjected to micro-CT analysis. Mineral apposition rate (MAR) was also measured in mice cortical bone. In addition, unidimensional electrophoresis and liquid chromatography/Tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS) was used to identify and characterize the femur protein profile from 129P3/J mouse strain. For quantitative proteomic analysis, bone proteins were extracted using four different steps: (a) PBS buffer (pH 7.4) for 24h, (b) 4 M Guanidine HCl/50 mM Tris HCl buffer (pH 7.4) for 96 h, (c) 0.5 M EDTA/50 mM Tris HCl buffer (pH 7.4) for 96 h, followed by (d) 4 M Guanidine HCl/50 mM Tris HCl buffer (pH 7.4) for 96 h. Bone proteins extracted from each group were separately subjected to LC-ESI-MS/MS, followed by label-free semi-quantitative differential expression analysis. Changes in many bone proteins abundance were found among the F treatment groups for each mouse strain and between the strains for each F treatment group (ratio 1.5 or 0.5, respectively). F led to alterations in expression of proteins involved in osteogenesis and osteoclatogenesis in a different way for each strain. Although F treatment had no significant effects on BMD and histomorphometric measurements for both strains, mineral apposition rate (MAR) was higher in 129P3/J mice treated with 50 ppm F compared to control and 10 ppm F groups, showing that F increased bone formation for this group. In conclusion, F treatment at low and high levels had strain specific effects in mice, confirming a genetic influence in bone response to F exposure.

O gênero Bothrops apresenta ampla distribuição pelo território brasileiro, sendo a espécie B. jararaca seu representante de maior importância médica na região sudeste. Análises genéticas e filogeográficas descrevem a existência de um grupo monofilético, denominado grupo Jararaca, que inclui, além da espécie B. jararaca, as espécies insulares B. alcatraz e B. insularis. A proximidade evolutiva entre estas espécies, cujo desenvolvimento se iniciou no Pleistoceno, e suas diferenças quanto à dieta, levantam subsídios para o entendimento de seus venenos e suas atividades biológicas. O objetivo deste estudo foi a caracterização dos componentes do veneno de B. alcatraz por diferentes metodologias analíticas com a finalidade de aprofundar o conhecimento sobre os venenos do gênero Bothrops e sobre a evolução dos venenos das espécies do grupo Jararaca. As abordagens analíticas utilizadas foram a avaliação do proteoma dos venenos do grupo Jararaca por eletroforese e identificação de proteínas por digestão com tripsina e análise por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS), análise do N-terminoma e do peptidoma do veneno de B. alcatraz por LC-MS/MS e análise da glicosilação dos venenos do grupo Jararaca pelo tratamento com glicosidases, cromatografia de afinidade à lectinas (concanavalin A, ConA; wheat germ agglutinin, WGA; peanut agglutininin, PNA) e caracterização do N-glicoma por MSn. Os perfis eletroforéticos unidimensionais, obtidos com e sem redução das proteínas, mostraram que o veneno de B. alcatraz difere dos venenos de B. jararaca (adultos e filhotes) e do veneno de B. insularis (adultos). O perfil eletroforético bidimensional do veneno de B. alcatraz corroborou estas diferenças e revelou que a coleta do veneno na presença ou ausência de inibidores de proteinases tem influência no número de spots visualizados. Os resultados da análise dos proteomas dos venenos do grupo Jararaca mostraram que não há diferenças qualitativas significantes entre eles, e que os três apresentam um padrão similar de distribuição das classes de toxinas. A análise quantitativa label free dos proteomas revelou algumas diferenças, indicando que o veneno de B. alcatraz apresenta maior conteúdo de metaloproteinses e fosfolipases A2, que os venenos de B. jararaca e B. insularis. A identificação do peptidoma do veneno de B. alcatraz mostrou diversas formas de peptídeos potenciadores de bradicinina, além de produtos de degradação de diferentes classes de toxinas. A avaliação da glicosilação das proteínas dos três venenos revelou que após a remoção das cadeias de N-glicanos e O-glicanos os perfis eletroforéticos se mostram mais parecidos. A identificação das proteínas do veneno de B. alcatraz que mostraram afinidade pelas lectinas revelou que a ConA interagiu com um número maior de componentes, seguida por WGA e PNA. As análises qualitativa e quantitativa do N-glicoma dos venenos do grupo Jararaca mostrou que os três venenos compartilham as mesmas estruturas de N-glicanos e em abundância relativa similar. Em conjunto, os resultados deste estudo indicaram que no grupo Jararaca, os proteomas dos venenos das espécies B. jararaca e B. insularis apresentam similaridade entre si, e se diferem do veneno de B. alcatraz, principalmente com relação ao grau de glicosilação de suas proteínas. / The Brothrops genus is largely distributed on the Brazilian territory, and B. jararaca is the species of most medical importance in the Southeastern region. Genetic and phylogeographic analyses describe the existence of a monophyletic group, named Jararaca group, which is composed of B. jararaca and of the insular species B. alcatraz and B. insularis. The close evolutionary relationship between these species, which started in the Pleistocene era, and their diet-related differences, are important aspects for the understanding of their venoms and biological activities. The aim of this study was to characterize the venom of B. alcatraz by different analytical methodologies, in order to advance the knowledge on the venoms of Bothrops genus and on the evolution of the venoms of species of the Jararaca group. The analytical approaches used in this study included the charactrization of the proteomes of the venoms of the Jararaca group by electrophoresis and protein identification by trypsin digestion and analysis by liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS/MS), N-terminomic and peptidomic analyses of the venom of B. alcatraz by LC-MS/MS and glycosylation analyses of the venoms of the Jararaca group by treatment with glycosidases, affinity chromatography to lectins (concanavalin A, Con A; wheat germ agglutinin, WGA; peanut agglutininin, PNA) and characterization of the N-glicomes by MSn. The one-dimensional electrophoretic profiles were evaluated under reducing and non-reducing conditions and showed that the venom of B. alcatraz differs from B. jararaca (newborn and adult) and B. insularis (adult) venoms. The two-dimensional electrophoretic profile of B. alcatraz venom corroborated these differences and revealed that the milking of the venom in the presence or in the absence of proteinase inhibitors influences the number of spots visualized on the gel. The results of the analysis of venom proteomes of the Jararaca group showed no significant qualitative differences between them; moreover, the three venoms showed a similar pattern of distribution of toxins classes. However, the label free quantitative analysis of these proteomes revealed some differences, and indicated that the venom of B. alcatraz has a higher content metaloproteinses and phospholipase A2 than B. jararaca and B. insularis venoms. The identification of B. alcatraz venom peptidome showed various forms of bradykinin-potentiating peptides, as well as products of the degradation of different toxins classes. The assessment of the glycosylation level of proteins of the three venoms showed that after removal of N-glycan and O-glycan chains their electrophoretic profiles become more similar. The identification of B. alcatraz venom proteins that showed affinity for lectins indicated that ConA interacted with a larger number of components, followed by WGA and PNA. The qualitative and quantitative analysis of the N-glicome of the venoms of the Jararaca group showed that they share the same N-glycan structures, which were also found in similar relative abundance. Taken together, the results of this study indicate that in the Jararaca group, the venom proteomes of B. jararaca and B. insularis show similarity to each other and differ from the venom of B. alcatraz, especially with respect to the degree of protein glycosylation.

Orientador: Fábio César Gozzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T06:35:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_TatianiBrenellide_M.pdf: 10987476 bytes, checksum: 5ef2abf84b79afba4ad901cc1e46c719 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A espectrometria de massas (MS) tem sido bastante utilizada em analises de amostras biológicas, tornando uma ferramenta indispensável para pesquisas na área de proteômica. A ligação cruzada é um processo de união covalente entre dois átomos espacialmente próximas. A ligação cruzada acoplada a MS permite estudos estruturais de proteínas baseado nas restrições de distância determinadas pelos espécies inter- intra-moleculares ligadas entre as cadeias laterais de resíduos de aminoácidos. Essa técnica vem sendo bastante utilizada na análise de interação entre proteínas, entretanto, um aspecto pouco explorado é a analise estrutural de proteínas. O objetivo desse trabalho foi determinar as estruturas terciárias e quaternárias de proteínas de chaperonas moleculares de cana-de-açúcar ou proteínas de choque térmico (do inglês, sugarcane heat shock protein, SHsp) utilizando a técnica de ligação cruzada acoplada com MS e modelagem molecular. As restrições de distâncias obtidas pela ligação cruzada e o gráfico de Ramanchandran foram utilizados para validar as estruturas tridimensionais da SHsp70 e SHsp90 obtidas por modelagem por homologia. Informações adicionais de dinâmica e flexibilidade da SHsp90 foi obtida pela técnica de troca hidrogênio/deutério. As chaperonas moleculares são proteínas importantes presentes em células para evitar o enovelamento incorreto de outras proteínas e suas agregações. Em plantas, fatores que corroboram com a tolerância ao estresse ainda são pouco compreendidos, mas provavelmente as chaperonas moleculares desempenha um papel importante no controle aos danos desse organismo. Desse modo, caracterizar estruturas de Hsp de cana de açúcar é uma informação essencial para a compreensão do mecanismo deste acompanhante de ação. Os estudos estruturais baseados em ligação cruzada acoplada a MS e modelagem por homologia permitiu propor um modelo estrutural para SHsp90 e SHsp70 / Abstract: Mass spectrometry (MS) has been extensively used to analyze biological samples and has advanced as an indispensable tool for proteomics research. Cross-linking is the process of chemically joining two spatially close atoms by covalent bond. The chemical cross-linking coupled to MS allows structural studies of protein based on distance constrains determined by inter- and intra-molecular cross-link between side chains of amino acids residues. This technique has been normally used to analyze protein-protein interaction but is mostly unexplored for structural analysis of proteins. The aim of this work was to investigate tertiary and quaternary structure of sugarcane molecular chaperone or heat shock protein (SHsp) using chemical cross-linking coupled to MS and homology modeling. The distance constrains obtained by chemical crosslinking and Ramachandran plot were used to validate tridimensional structures of SHsp70 and SHsp90 that was predicted by homology modeling. Additional information about flexibility and dynamics of SHsp90 was obtained using hydrogen/deuterium exchange (HDX) coupled to MS. The molecular chaperones are important proteins present in cell that helps prevent incorrect folding of proteins and their aggregation. The stress tolerance in plants is still poorly understood, but heat shock proteins likely play a large role in the plant damage control machinery. Thereby, characterizing Sugarcane Hsp structures is essential information toward the understanding of this chaperone¿s mechanism of action. The structural study of molecular chaperones by chemical cross-linking coupled to MS and homology modelling allowed the generation of a structural model for SHsp90 and SHsp70 / Mestrado / Quimica Organica / Mestra em Química

Orientador: Marcelo Brocchi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T15:34:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_BrunadeAraujo_D.pdf: 3794605 bytes, checksum: 178a4bf447e5292f789a4713d5500b38 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A violaceína é um pigmento violeta produzido por algumas espécies bacterianas de origem ambiental, tais como Chromobacterium violaceum e Janthinobacterium lividum. Esta molécula apresenta várias propriedades biológicas incluindo antibacteriana, antifúngica, antiviral, antiprotozoária e antitumoral, apesar de sua função exata na fisiologia dos micro-organismos que a produz, ainda é desconhecido. No presente trabalho, a atividade antimicrobiana da violaceína produzida comercialmente, o extrato semi purificado e nanopartículas de vanadato de prata foram avaliados contra espécies de bacterianas gram-positivas e gram-negativas. A violaceína exibiu efeito antimicrobiano contra Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) e Enterococcus resistente à vancomicina (VRE), que são micro-organismos frequentemente relacionados com infecções adquiridas em hospitais. Os valores de MIC (concentração inibitória mínima) e MBC (concentração bactericida mínima) da violaceína produzida comercialmente foram de 0,625 ?M e 1,25 ?M respectivamente e, análise de curvas de crescimento e tempo-morte revelaram um efeito antibacteriano durante 12 horas contra MRSA. A microscopia eletrônica de transmissão mostrou os efeitos da violaceína com alterações morfológicas e ultra estruturais, incluindo alterações na parede celular e formação de septos de divisão anormais. Nos resultados obtidos das análises de proteômica e transcriptoma a violaceína afetou a expressão de várias classes funcionais de proteínas e genes em MRSA, incluindo processos biológicos em biossíntese da parede celular e divisão celular que corroboram as alterações ultra estruturais visualizadas. Em conclusão, a violaceína produzida comercialmente demonstrou atividade antimicrobiana para S. aureus MRSA e pela primeira vez, os efeitos da violaceína sobre o metabolismo de S. aureus foram descritos, indicando possíveis alvos e vias metabólicas afetadas por esta droga. No seu conjunto, estes dados indicam a violaceína como uma droga potencial para o tratamento de infecções provocadas por MRSA / Abstract: Violacein is a violet pigment produced by some bacterial species of environmental source, such as Chromobacterium violaceum and Janthinobacterium lividum. This molecule has numerous biological properties including antibacterial, antifungal, antiviral, antiprotozoal and antitumor activity, although the exact role in the physiology of producing microorganisms is still unknown. In this study, the antimicrobial activity of violacein produced commercially, semi purified extract and silver vanadate nanoparticles were evaluated against several species of gram-positive and gram-negative bacteria. Violacein exhibited antimicrobial activity against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and vancomycin-resistant Enterococcus (VRE), microorganisms that are often related to hospital-acquired infections. MIC (minimum inhibitory concentration) and MBC (minimum bactericidal concentration) values of violacein produced commercially were 1.25 ?M mM and 0.625 ?M respectively, and analysis of growth and time-kill curves showed an antibacterial effect against MRSA for 12 hours. The transmission electron microscopy showed the effects of violacein with morphological and ultra-structural changes, including changes in cell wall formation and abnormal division septum. The results obtained from the analysis of proteomic and transcriptomic revealed that violacein affects the expression of several functional classes of proteins and genes in MRSA, including biological processes in cell wall biosynthesis and cell division, supporting ultra-structural changes. In conclusion, violacein produced commercially demonstrated antimicrobial activity against S. aureus MRSA and the effects on the metabolism of S. aureus have been described, indicating possible targets and pathways affected by this drug. These data indicate violacein as a potential drug for the treatment of infections caused by MRSA / Doutorado / Microbiologia / Doutora em Genética e Biologia Molecular

Orientador: Fábio Cesar Gozzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T04:44:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fioramonte_Mariana_M.pdf: 6585272 bytes, checksum: 7fcc677288d272f3c92f3e3116d43fa5 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Ligação cruzada acoplada à espectrometria de massas (MS) é uma técnica que permite a caracterização estrutural de proteínas e complexos proteicos, especialmente nos casos em que estes não são passíveis de serem analisados por técnicas de alta resolução. O experimento baseia-se na reação de uma proteína ou no complexo proteico com um reagente bifuncional (agente de ligação cruzada, ALC) seguido de análise proteômica shotgun por MS. Isso trás para a técnica todas as vantagens da MS, como alta sensibilidade, rapidez de análise e facilidade de uso. Somente resíduos de aminoácidos espacialmente próximos podem ser ligados covalentemente pelo ALC, de forma que os peptídeos contendo a ligação cruzada, identificadas por MS, servem como restrições de distância entre os aminoácidos na estrutura nativa da proteína ou complexo proteico. O conjunto de peptídeos contendo a ligação cruzada fornece, assim, um conjunto de restrições de distâncias entre os aminoácidos que pode ser utilizado para montar um modelo molecular da proteína ou do complexo. O objetivo principal deste trabalho foi a aplicação da técnica de ligação cruzada acoplada a espectrometria de massas no mapeamento da interação entre as proteínas quinase de adesão focal (FAK), através de seu domínio FERM, e miosina. Esse complexo proteico está envolvido na sinalização molecular para o processo de hipertrofia cardíaca. A hipertrofia cardíaca é considerada um mecanismo de adaptação do miocárdio em resposta a sobrecargas hemodinâmicas e está associada com risco de desenvolvimento de insuficiência cardíaca, arritmias e morte súbita. Estímulos mecânicos são considerados os principais ativadores primários das respostas que conduzem às alterações fenotípicas do miocárdio nas várias doenças cardíacas. A caracterização estrutural do complexo FAK/miosina ao nível molecular permitiu a criação de um modelo molecular deste complexo, que foi validado através de mutações na região de interação entre as proteínas. Esse modelo permite que se entenda o processo de sinalização da hipertrofia ao nível molecular / Abstract: Chemical cross-linking coupled with mass spectrometry (MS) is a technique that allows the structural characterization of proteins and protein complexes, especially when these proteins are not amenable to be analyzed by high resolution techniques. The experiment is based on ther eaction of a protein or protein complex with a bifunctional reagent (cross-linking agent, ALC) followed by shotgun proteome analysis by MS. This brings to the technique all the advantages of MS, such as high sensitivity, short analysis time and ease of use. Only spatially close amino acid residues can be covalently bound by the reagent, so that the cross-linked peptides, identified by MS, serve as distance constraints between amino acids in the native structure of the protein or protein complex. The set of cross-linked peptides thus provides a set distance constraints among amino acids that can be used to build a molecular model of the protein or complex. The main objective of this work was to apply the cross-linking technique coupled to MS to map the interaction between the proteins Focal Adhesion Kinase (FAK), through its FERM domain, and myosin. This protein complex is involved in molecular signaling of the cardiac hypertrophy process. Cardiac hypertrophy is considered an adaptative mechanism of the myocardium in response to hemodynamic overload and it is associated with risk of developing heart failure, arrhythmias and sudden death. Mechamical stimuli are considered the main activator of the primary responses that lead to phenotypic changes of the myocardium in many cardiac diseases. The structural characterization of the complex FAK/myosin at the molecular level has allowed the creation of a molecular model of this complex, which was validated by mutations in the region of interaction between the proteins. This model allows the understanding the signaling processes of hypertrophy at the molecular level / Mestrado / Quimica Organica / Mestra em Química

Orientador: Joyce Maria Annichino-Bizzacchi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-20T22:19:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flores-Nascimento_MarianeCristina_D.pdf: 2045016 bytes, checksum: 26506f3c6c426ff227cd481188662275 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A trombose venosa profunda (TVP) é uma doença multifactorial, e possui uma alta taxa de morbi-mortalidade devido a complicações como embolia pulmonar e a síndrome póstrombótica, e cerca de 25 % dos pacientes apresentarão recorrência em 5 anos. A identificação de novos fatores envolvidos na fisiopatologia da TVP pode ser convertida em implicações de grande importância no manejo destes pacientes, prevenção de recorrência e no desenvolvimento de novas terapias. O interesse em avaliar as plaquetas e as amostras de plasma se deve ao fato de que as funções plaquetárias não estão completamente compreendidas, e aparentemente o papel das plaquetas poderia ir além do seu envolvimento na hemostasia. Como o plasma potencialmente fornece uma janela para a observação do indivíduo como um todo, a análise proteômica tanto das plaquetas como do plasma poderia implementar o nosso conhecimento acerca da fisiopatologia da TVP. OBJETIVO: Neste estudo foram analisados os perfis proteicos de plaquetas e amostras de plasma de três pacientes com TVP, que foram comparados com os resultados obtidos a partir de amostras de 1 irmão e 1 vizinho para cada paciente, a fim de minimizar as interferências genéticas e ambientais. Estes pacientes apresentaram episódios espontâneos e recorrentes de TVP proximal e mencionaram um histórico familiar de distúrbios da coagulação. MÉTODOS: as plaquetas necessitaram ser lavadas e lisadas, e as amostras de plasmas tiveram a albumina depletada antes de as proteínas serem alquiladas, reduzidas, precipitadas com acetona e hidrolisadas com tripsina. Os peptídeos das plaquetas e das amostras de plasma foram fracionados por cromatografia de fase reversa e troca catiônica, respectivamente. Depois disto, os peptídeos plaquetários foram direcionados ao espectrômetro de massas LTQOrbitrap e a busca das proteínas foi realizadas através do Sorcerer/Sequest. Os peptídeos plasmáticos foram encaminhados ao espectrômetro de massas ESI Q-TOF Premier e as proteínas foram analisadas pelo Mascot. RESULTADOS: Cinco proteínas estiveram presentes apenas nas plaquetas dos pacientes, estando ausentes em todos os controles: a proteína ligante da Apolipoproteína A1, a sub-unidade ?1 do Coatômero, a Desidrogenase 11-17-? do Estradiol, a Leucotrieno A-4 Hidrolase e a Sorbitol Desidrogenase. Além disso, verificou-se que outras proteínas estiveram diferencialmente expressas em amostras de plasma pacientes e controles: a protease C4-A, o inibidor C1 da Inter-?-Tripsina, o inibidor H1 de cadeia pesada, a proteína Amilóide Sérica A, a glicoproteína ?-2-HS, a isoforma 2 da inter- ?-tripsina, a apolipoproteína A-IV e o inibidor de cadeia pesada H4. CONCLUSÕES: A avaliação de plaquetas e amostras de plasma de pacientes com TVP espontânea permitiu a identificação de proteínas diferencialmente expressas quando comparados a irmãos e vizinhos, que podem desempenhar importantes papéis na fisiopatologia da doença por se relacionarem a processos inflamatórios, imunes e no de transporte de lipídeos / Abstract: Deep venous thrombosis (DVT) is multi-causal disease associated to a high morbimortality due to complications as pulmonary embolism and post-flebitic syndrome, and about 25 % of the patients present recurrence in 5 years. The identification of new factors involved to the physiopathology of DVT can be translated into important implications for the management of these patients, prevention of recurrence, and for the development of new therapies. We were interested about platelets and plasma because the platelets functions are not completely understood and apparently their role goes beyond a hemostatic player, and as the plasma potentially provides a window into the individual's state of health and disease, both could improve our knowledge about the DVT physiopathology. AIM: In this study we analyzed the protein profile of platelets and samples of plasma of 3 DVT patients and compared to results obtained from 1 sibling and 1 neighbor for each patient in order to minimize the genetic and environmental interferences. These patients presented spontaneous and recurrent episodes of proximal DVT and mentioned a familiar history of coagulation disorders. METHODS: the platelets needed to be washed and lysed, and the plasmas samples required albumin depletion before the proteins being alkylated, reduced, precipitated with acetone and hydrolyzed by trypsin. The peptides were fractionated by reverse phase and cation exchange liquid chromatography for platelets and plasmas samples, respectively. After that, the platelets peptides were directed to LTQ-Orbitrap mass spectrometer and the proteins search were performed by Sorcerer/Sequest. The plasma peptides went to ESI Q-TOF Premier mass spectrometer and the proteins were searched by RESULTS: We identified 5 proteins that were present on platelets from patients and absent in all the controls: Apolipoprotein A1 Binding-Protein, Coatomer (?1 sub-unit), Estradiol 11-17-? Dehydrogenase, Leukotriene A-4 Hydrolase and Sorbitol Dehydrogenase. In addition, we verified 6 proteins that were differently expressed between patients and controls: C4-A plasma protease, C1 inhibitor Inter-alpha-trypsin, inhibitor heavy chain H1, the serum amyloid A, alpha-2-HS-glycoprotein, isoform 2 of inter-alphatrypsin, apolipoprotein A-IV and the inhibitor heavy chain H4. CONCLUSIONS: The evaluation of platelets and plasma samples from patients with spontaneous DVT allows the identification of proteins that are differently expressed when compared to siblings and neighbors, which can play important roles on the physiopathology of the disease due their relation to inflammatory, immune and lipid transportation / Doutorado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Doutor em Fisiopatologia Medica

O desenvolvimento de biotecnologia de embriões em animais de produção é prejudicado por perdas no primeiro trimestre da gestação, idade em que o intestino primitivo está sendo estabelecido. O estudo das proteínas contidas no intestino primitivo nesta fase inicial da gestação pode aumentar o conhecimento sobre as vias moleculares envolvidas no desenvolvimento embrionário normal e em perdas de embriões, assim como a sua participação na organogênese e diferenciação celular. Intestino primitivo de embriões de bovinos a partir dos 39 SD ± 4 dias de desenvolvimento (variando de 33 a 45 dias) foram coletados em um matadouro local. As amostras foram processadas e agrupadas para análise proteômica shotgun label-free usando MudPIT (Multidimensional Protein Identification Technology). Análise funcional e de via foram feitas usando FatiGO (www.babelomics.org); Pathway Express (http://vortex.cs.wayne.edu/ ontoexpress) para identificar as ontologias relevantes e vias canônicas ou não-canônicas representada pelas proteínas expressas no Intestino primitivo. Um total de 74 proteínas ou sequências randômicas foram identificadas, correspondentes a 30 proteínas específicas expressas pelo Intestino primitivo bovino. Das 30 proteínas únicas, 21 proteínas foram utilizadas na ontologia e análise de vias. As análises mostraram um enriquecimento de ontologias relacionadas com a ligação (N = 5); atividade catalítica (N = 6); organela intracelular (N = 6). Houve um enriquecimento de ontologias associado às modificações do citoesqueleto; processo de diferenciação celular (N = 3), a migração celular (N = 4) e no metabolismo celular (N = 6). Além disso, a via e a análise de rede mostraram um enriquecimento de vias de comunicação entre células, tais como junções comunicantes e tight e as vias de adesão focal. Além disso, as vias envolvidas no movimento celular (por exemplo, vias de regulação do citoesqueleto de actina e a migração transendotelial de leucócitos) foram extremamente enriquecimento no grupo de proteínas expressas pelo Intestino primitivo bovino. Nossos resultados sugerem que as células do intestino primitivo tem alto perfil migratório e são compostas de células não totalmente diferenciadas, com alto metabolismo celular. A migração e a diferenciação destas células poderiam determinar o destino do embrião em desenvolvimento. Além disso, a compreensão da função e interação de proteínas expressas pelo embrião normal fornecerá informações sobre o impacto das biotecnologias reprodutivas no desenvolvimento do embrião durante a implantação e placentação. / The development of embryo biotechnology in farm animals is hampered by embryo losses in first trimester of gestation, period in which the primitive gut is being established. The study of proteins contained in the primitive gut at this early stage of pregnancy may increase the knowledge about the molecular pathways involved in normal embryonic development and loss of embryos, as well as their involvement in organogenesis and cell differentiation.primitive gut from bovine embryos on day 39 SD± 4 of development (ranging from 33 to 45 days) were collected at a local slaugtherhouse. The samples were processed and pooled for label-free shotgun proteomics analysis using MudPIT (Multidimensional Protein Identification Technology) tandem MSE acquisition. Functional and pathway analysis using FatiGo (www.babelomics.org); Pathway Express (http://vortex.cs.wayne.edu/ ontoexpress) and Ingenuity Pathway Analysis (www.ingenuity.com) were used to identify relevant ontologies and canonical or noncanonical pathways represented by the expressed proteins in the primitive gut. A total of 74 protein sequences were identified corresponding to 30 unique proteins expressed by the bovine primitive gut. out of 30 unique proteins, 21 proteins were used on the ontology and pathway analysis. The ontology analysis showed an enrichment of ontologies related to binding (N=5); catalytic activity (N=6); intracellular organelle (N=6). There was an enrichment of ontologies associated to cytoskeleton modifications; cell differentiation process (N=3); cellular migration (N=4) and cell metabolism (N=6). Furthermore, the pathway and the network analysis showed an enrichment of cell-to-cell communication pathways such as gap and tight junction, and focal adhesion pathways. In addition, pathways involved in cellular movement (regulation of actin cytoskeleton and leukocyte transendothelial migration) were extremely enrichment in the group of proteins expressed by the bovine primitive gut. Our results suggested that the cells from primitive gut have high migratory profile and are composed of not fully differentiated cells with high cellular metabolism. The proper migration and differentiation of these cells would dictate the fate of the developing embryo. Moreover, understanding the function and interaction of proteins expressed by normal embryo will give clues of the impact of the reproductive biotechnologies in embryo development during the window between implantation and placentation.