Esta pesquisa bibliográfica teve o propósito de elucidar a via do acido aspártico, apontando como fonte deste estudo os cereais. O objetivo principal desta pesquisa consistiu em estudar a via do acido aspártico, visando descrever uma variedade de técnicas de engenharia genética e bioquímicas que podem ser empregadas para aumentar a qualidade nutricional de cereais, podendo, assim, compreender o que acarreta o aumento do acumulo de lisina, metionina e treonina nos grãos para suprir essa necessidade na formação de uma proteína balanceada nutricionalmente. Foi realizada uma busca exaustiva em bases de dados Google Scholar, Portal Capes, ISI web of Science, no período de publicação de 1970 a 2012. Foram adotados textos de referencia internacional e nacional. Esta pesquisa foi dividida em três etapas: via do acido aspártico e seus aminoácidos derivados em plantas superiores de 1970 a 1997, via metabólica do acido aspártico no período de 1997 a 2006 e estratégias interessantes para aumentar o nível dos aminoácidos essenciais da via do acido aspártico em plantas no período de 2006 ate o momento. A primeira etapa foi desenvolvida relatando o acido aspártico como precursor dos aminoácidos essenciais: metionina, lisina, treonina e isoleucina. Entre os essenciais, a lisina e um dos mais estudados devido a escassez em muitos cereais, o que contribuiu para o estudo extensivo da via do acido aspártico, revelando, assim, a importância da aspartato quinase (AK), homoserina desidrogenase (HSDH) e dihidrodipicolinato sintase (DHDPS) como enzimas chaves para a regulação da síntese de lisina. A aspartato quinase (AK) exerce um controle sobre via do acido aspártico. A enzima dihidrodipicolinato sintase (DHDPS) regula a síntese de lisina. Na segunda etapa foi apresentada a importância dos aminoácidos sintetizados nas plantas através de complexas vias metabólicas que são controladas por enzimas, intermediários, substratos e aminoácidos. Este estudo também relata os aspectos importantes para uma melhor compreensão da síntese e o acumulo de aminoácidos solúveis e incorporados em proteínas. A terceira etapa foi apresentar estratégias interessantes para utilização em estudos, visando aumentar o nível de aminoácidos essenciais através da manipulação de genes já existentes, como também a introdução de genes estranhos nas plantas. Devido a importância nutricional, essa via tem sido extensivamente estudada, utilizando técnicas de engenharia genética e bioquímica. Pesquisadores tem apresentado esforços considerados no estudo desta via a fim de contribuir para futuras manipulações genéticas, cujo objetivo e produzir plantas com alto conteúdo de lisina, metionina e treonina. / The aim of this research was to elucidate the aspartate metabolic pathway using grains of cereal as a source of study. Therefore, it was necessary to understand the aspartate metabolic pathway in order to depict various biochemical and genetic techniques which can be used to enhance the nutritional value in cereals. After studying theses issues, it was possible to understand the results of having cereals with a high lysine, methionine, and threonine content, so that grains can have balanced protein content. For that reason, an exhaustive research was done by using international and national scientific data published in 1970 to 2012. These data were found in Google Scholar, Portal Capes, and ISI Web of Science. This research was divided in three parts: studies of aspartate metabolic pathway and their essential amino acids derived from plants published in 1970 to 1997, studies of aspartate metabolic pathway published in the period of 1997 to 2006, and interesting strategies to enhance the level of essential amino acids of the aspartate metabolic pathway in plants from 2006 to this moment. Firstly, this investigation reported about the aspartic acid as a precursor of essential amino acids such as methionine, lysine, threonine, and isoleucyne. Among the essential amino acids, lysine has been the most researched due to its lack in many kinds of grains. Needless to say, it has contributed to the intensive study showing the relevancy of aspartate kinase (AK), homoserine dehydrogenase (HSDH), dihydrodipicolinate synthase (DHDPS), as key enzymes for lysine regulation. The aspartate kinase (AK) has an important role on the aspartate metabolic pathway, meanwhile the dihydrodipicolinate synthase (DHDPS) is intrinsically involved on lysine synthesis regulation. Secondly, this investigation presented the importance of the amino acids which are synthesized by plants through metabolic pathways that are controlled by enzymes, intermediates, substrates, and amino acids. In addition, this research reported relevant aspects whereby scientists can improve their understanding about the synthesis and accumulation of soluble amino acids which are incorporated in proteins. Finally, the third part showed interesting strategies which can be used in future researches in order to increase not only the level of essential amino acids by manipulating genes, but also the introduction of odd genes in plants. Given the nutritional relevancy, this pathway has been extensively investigated by using techniques used by biochemical and genetic engineering. Hence, researchers have demonstrated a considerable effort on this matter contributing for future genetic manipulations, so that plants with high lysine, methionine, and threonine content can be produced.

O melanoma é uma forma de câncer com alto índice de morte devido, em parte, à sua tendência de formar metástases. Esse tipo tumoral apresenta deleção de CDKN2A e amplificação de HDM2 em aproximadamente 50 % dos casos, mas apenas 10 % apresentam mutação em p53. Aproveitando-se do fato de a maioria dos casos de melanoma retêm p53 selvagem, uma proteína supressora tumoral e fator de transcrição, utilizamos vetores adenovirais nos quais a expressão dos transgenes é controlada pelo p53 endógeno. Estes vetores foram aperfeiçoados com a inclusão de uma modificação na proteína fibra que permite a eficiente transdução de um amplo espectro de células. Utilizando estes vetores, nosso laboratório mostrou que o tratamento combinado, mas não individual, de vetores virais codificando p19Arf e IFNbeta (interferon-beta) induziu elevados níveis de morte em células de melanoma de camundongo, B16F10. Assim, iniciamos novos estudos que têm como alvo explorar os mecanismos de morte celular e identificar genes críticos cuja expressão é alterada frente o tratamento combinado e que agem como mediadores da resposta celular para a estratégia de transferência gênica. Com este projeto, transferimos a combinação gênica (p19Arf + IFNbeta) para células B16F10 e analisamos o tipo de morte celular induzido. Assim, detectamos o aumento da presença de marcadores de morte celular conhecidos, tais como de apoptose (atividade de caspases e exposição de fosfatidilserina) e de necroptose (expressão de RIPK3 e TNFR1), e a diminuição de um marcador de autofagia (expressão de LC3-II). Além disso, mostramos que a detecção dos três marcadores clássicos de morte imunogênica (ATP, calreticulina e HMGB1) foi possível somente quando as células B16F10 foram tratadas com a combinacao de p19Arf + IFNbeta. Por fim, a avaliação do perfil de expressão gênica através de microarray de cDNA das células B16F10 tratadas com p19Arf + IFNbeta revelou expressão diferenciada de 1054 genes em comparação com células que receberam apenas somente um ou outro transgene. Em seguida, a expressão dos genes Nr3c1, RanBP9, Sin3A, Wdr46, FoxO1, Phlda3 e tp73 foi validada por qPCR e estudos funcionais foram iniciados para revelar a participação destes na resposta celular. Dessa forma, desvendamos importantes aspectos da resposta de células B16F10 frente ao tratamento com p19Arf e IFNbeta / Melanoma is a form of cancer with a high death rate due, in part, to its tendency to generate metastasis. These tumors carry deletion of CDKN2A and amplification of HDM2 in nearly 50 % of cases, but only 10 % have mutations in p53. Taking advantage of the fact that most melanoma cases retain wild type p53, a transcription factor and tumor suppressor protein, we used adenoviral vectors in which transgene expression is controlled by endogenous p53. These vectors were improved with a modification of the fiber protein that allows efficient transduction of a broad spectrum of cells. Using these vectors, our laboratory showed that the combined treatment with viral vectors encoding p19Arf and IFNbeta (interferon-beta) induced high levels of B16F10 (mouse melanoma) cell death, but not when treated with these vectors individually. Thus, we initiated studies to explore the mechanisms of cell death and to identify critical genes involved in the response of B16F10 cells to treatment with p19Arf + IFNbeta. Here, we transferred p19Arf + IFNbeta genes to B16F10 cells and analyzed the type of cell death induced. In this regard, we detected an increase of cell death markers, such as apoptosis (caspase activity and exposure of phosphatidylserine) and necroptosis (RIPK3 and TNFR1 expression) and a decrease of an autophagy marker (LC3-II expression). Furthermore, we showed that the detection of three classic immunogenic cell death markers (ATP, calreticulin and HMGB1) was possible only when B16F10 cells were treated with p19Arf + IFNbeta combination. Lastly, assessment of gene expression profile using cDNA microarray analysis of B16F10 cells treated with p19Arf + IFNbeta revealed differential expression of 1054 genes compared to cells that received only one of the transgenes. Expression of Nr3c1, RanBP9, Sin3a, Wdr46, FoxO1, Phlda3 and TP73 genes was validated by qPCR and functional studies were started to reveal participation of these genes in the cellular response. Thus, we exposed important aspects of the B16F10 cellular response to treatment with p19Arf and IFNbeta

Orientadores: Antonio Carlos Boschiero, Luiz Fernando de Rezende / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-24T14:18:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_GustavoJorge_D.pdf: 3129731 bytes, checksum: b00bd77f6b06be14f135a76b6977ca47 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Introdução: A Cálcio-Calmodulina quinase II (CaMKII) atua tanto na regulação da secreção de insulina com de neurotransmissores pela mesma via de sinalização. Além disso, a CaMKII é conhecida por ser a "molécula da memória", pois sua atividade é fundamental em sua formação. Portanto, hipotetizamos que células ß pancreática tem a capacidade de adquirir e estocar informações contidas em pulsos de cálcio, formando uma memória metabólica. Métodos: Para comprovar nossa hipótese, desenvolvemos um novo paradigma de exposição de células ? a pulsos de 30 mM de glicose, seguido de uma período de consolidação (24 hrs) para excluir qualquer efeito agudo do metabolismo da glicose. Após esse período analizamos a secreção de insulina (RIA), expressão proteica (Western blot), a resposta secretória frente a uma "rampa de glicose" e o Ca2+ citoplasmático induzido por glicose. Resultados: Células ß expostas a pulsos de glicose (30 mM) mostraram maior secreção de insulina estimulada por glucose, evidenciando a memória metabólica a qual foi totalmente dependente a CaMKII. Esse fenômeno foi refletido na expressão proteica de proteínas importantes na sinalização do cálcio e na secreção de insulina. Além disso, células expostas ao regime de pulsos de glucose apresentaram maior expressão do MAFA, um fator de transcrição chave para a função da célula ß. Conclusão: Em suma, assim como neurônios, células ß tumorais (MIN6), ilhotas de camundongos e de humanos são capazes de adquirir, estocar e evocar informações / Abstract: Backgroun: Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) functions both in regulation of insulin secretion and neurotransmitter release through common downstream mediators. Memory is the ability to acquire, to store and to evocate any kind of information. In CNS, the process behind this phenomenon in the Long-Term Potentiation (LTP) and is known that it requires Ca2+ to occur. In additional, CaMKII is necessary to store information during LTP. In pancreatic ß-cells, CaMKII plays pivotal role during GSIS process. Therefore, we hypothesized that pancreatic ß-cells acquire and store the information contained in Ca2+ pulses as a form of "metabolic memory", just as neurons store cognitive information. Methods: To test this hypothesis, we developed a novel paradigm of pulsed exposure of mice and human ß-cells to intervals of high glucose, followed by a 24-hour consolidation period to eliminate any acute metabolic effects. After this period, we analyzed insulin secretion (by RIA), protein expression (by Western blot), response to a glucose-ramp and the glucose-induced Ca2+ influx. Results: Strikingly, ß-cells exposed to this high-glucose pulse paradigm exhibited significantly stronger insulin secretion. This metabolic memory was entirely dependent on CaMKII. We also observed, in pulse group, an increase in Ca2+ influx induced by glucose. In additional, metabolic memory was reflected on the protein level by increased expression of proteins involved in GSIS and Ca2+-dependent vesicle secretion, such as GCK, Cav1.2, SNAP25, pCaMKII and pSynapsin. Finally, we observed in human islet elevated levels of the key ß cell transcription factor MAFA. Discussion: Based on or findings we conclude that pancreatic ß cells, either from mice or humans, have the ability to acquire, store and retrieve information. This process is CaMKII-dependent and is due to modifications in the glucose-sensing machinery of the cell, since we observed an increase in GSIS and Ca2+ influx together with an increase in several proteins involved in this process. Our findings suggests that MAFA is the key effector in this memory, since (a) it is a potent activator of insulin gene, (b)is activated by CaMKII and (c) its expression is increased even 24 hours after the last pulse. Conclusion: In summary, like neurons, human and mouse ß-cells are able to acquire and retrieve information / Doutorado / Fisiologia / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

A família proteína quinases C (PKC) é composta por dez isoenzimas, as quais são capazes de fosforilar resíduos de serina e treonina. A ativação dessas quinases envolve mudanças conformacionais, como a remoção do pseudo-substrato do sítio ativo e associação dessas enzimas com lipídeos em membranas biológicas. Além disso, três fosforilações são importantes para a maturação/ enovelamento da enzima e não estão associadas com o estado de ativação das cPKCs. Apesar dessas quinases estarem envolvidas em vários processos patológicos, como carcinogênese e doenças cardiovasculares, ainda não se estabeleceu a relação entre estado de ativação das PKCs com essas doenças. Isso se deve, em parte, à ausência de ferramentas que possibilitam a distinção das formas ativas e inativas das PKCs. Na presente tese, baseando-se em mudanças conformacionais sofridas pelas PKCs durante o processo de ativação, dois anticorpos contra cPKCs ativas foram racionalmente desenvolvidos, sendo um anticorpo policlonal (anti-C2Cat) e outro monoclonal (4.8E). O anticorpo anti-C2Cat foi desenvolvido a partir de imunização de coelhos com um peptídeo localizado na região de interação entre os domínios C2 e catalítico na PKC inativa. Já o anticorpo monoclonal 4.8E foi produzido após a imunização de camundongos Balb/ C com extrato de proteínas proveniente de células HEK293T superexpressando formas constitutivamente ativas da PKCβI. A seletividade de anti-C2Cat e 4.8E por cPKCs ativas foi demonstrada por ensaios de ELISA e de imunoprecipitação, sendo que os anticorpos sempre apresentaram maior afinidade por cPKCs ativas purificadas, superexpressas ou mesmo as endógenas. O anticorpo anti-C2Cat foi capaz de monitorar a dinâmica espaço-temporal da ativação das cPKCs em linhagens de neuroblastoma (Neuro-2A e SK-N-SH) estimuladas com PMA, morfina, ATP ou glutamato por diferentes tempos. Ainda, um maior conteúdo de cPKCs ativas foi detectado por anti-C2Cat na linhagem de câncer de mama MDA-MB-231 (triplo- negativa) do que em células MCF-7 (ER+). Em acordo com esses dados, anti-C2Cat identificou uma maior ativação de cPKCs em tumores mais agressivos de câncer de mama (subtipo triplo-negativo) do que em tumores menos agressivos (ER+, subtipo luminal). Os anticorpos conformacionais anti-C2Cat e 4.8E foram aplicados para elucidar vias de sinalização que levam à carcinogênese em células MDA-MB-231, por meio da realização de ensaios de co-imunoprecipitação, seguida pela identificação das proteínas por espectrometria de massas. Usando essa abordagem, os resultados sugerem que as cPKCs ativas possam estar envolvidas com a tradução de proteínas envolvidas na migração celular, como actina. Em conjunto, os resultado obtidos na presente tese demonstram duas formas racionais de desenvolver anticorpos contra cPKCs ativas, sendo que algumas aplicações para estas ferramentas foram demonstradas. Estratégias baseadas em mudanças conformacionais, similares às apresentadas aqui, poderão ser utilizadas para a produção racional de anticorpos contra outras quinases ou proteínas / The protein kinase C family (PKC) is composed of ten isoenzymes, which are capable of phosphorylating serine and threonine amino acid residues. PKC activation involves conformational changes, such as removing the pseudo-substrate from the active site and binding of the enzyme to lipids in biological membranes. In addition, PKC undergoes three phosphorylations that are important for the maturation/ folding of the enzyme and are not linked with activation status. Despite the fact that these kinases are involved in various pathological processes, such as carcinogenesis and cardiovascular disease, a relationship between PKC activation status with these diseases has not yet been established. This is partly due to the lack of tools to detect active PKC in tissue samples. In this thesis, based on conformational changes suffered by PKC during its activation, two antibodies against active cPKCs were rationally developed; a polyclonal antibody (anti-C2Cat) and a monoclonal (4.8E). Anti-C2Cat was produced after immunization of rabbits with a peptide located at the interface between the C2 and catalytic domains of cPKCs in an inactive PKC. The monoclonal antibody 4.8E was produced after immunization of Balb/C mice with total lysates from HEK293T cells overexpressing constitutively active forms of PKCβI. The anti-C2Cat and 4.8E specificity by active cPKCs was demonstrated by ELISA and immunoprecipitation assays, where the antibodies always showed higher affinity to active cPKCs. Anti-C2Cat was able to detect the temporal and spatial dynamics of cPKC activation upon receptor (morphine, ATP or glutamate) or phorbol ester stimulation in neuroblastoma lines (Neuro-2A and SK-N-SH). Futhermore, anti-C2Cat is able to detect active PKC in human tissues. Higher levels of active cPKC were observed in the more aggressive triple negative breast cancer tumors as compared to the less aggressive estrogen receptor positive tumors. Also, both antibodies were applied to study signaling pathways that lead to carcinogenesis in MDA-MB-231 cells by performing co-immunoprecipitation and mass spectrometry. Using this approach, the results suggest that active cPKCs may be involved in translation of proteins involved in cell migration, such as actin. Taken together, the results obtained in this thesis showed two rational ways to develop antibodies against active cPKCs and some applications for these tools were demonstrated. Strategies based on conformational changes, similar to those presented herein may be used for rational production of antibodies against other kinases and proteins.

O gene TrSNF1, homólogo aos membros da subfamília das proteínas serina-treonina quinases ativadas por AMP (AMPK) e relacionadas a SNF1, foi isolado do fungo filamentoso trichoderma reesei. A seqüência de aminoácidos putativa possui um domínio de quinase com 42% de identidade e 59% de similaridade com outras proteínas quinases da mesma subfamília. Em S. cerevisiae a SNFl é essencial para a expressão de genes reprimidos por glicose, em resposta a privação de glicose do meio de cultura. A expressão de TrSNFl em levedura mutante para SNF1, restaura a função de SNF1. A expressão de um antisense de TrSNFl em T. reesei causa um atraso na expressão do gene regulado por glicose, CBHI. Além disso, em experimento utilizando matrizes de DNA foi possível observar uma alteração da tendência global da expressão gênica entre a cepa selvagem e a cepa antisense. A observação da homologia estrutural com proteínas quinase da mesma subfamília, a similaridade funcional com SNFl de S. cerevisiae, e a alteração no padrão da expressão gênica in vivo, sugerem que TrSNFl pode estar envolvido na regulação do metabolismo de carboidratos em T. reesei. / A gene homologue to the members of the AMP-activated/SNFl protein kinase subfamily, TrSNF1, was isolated from the filamentous fungus Trichoderma reesei. The predicted protein of 692 amino acids has a kinase domain, that share 42 % identity and 59 % similarity to that of serine/threonine protein kinase of this family. In Saccharomyces cerevisiae, the SNFl protein kinase is required for expression of glucose repressed genes in response to withdrawal of glucose from the medium. Expression of the Trichoderma reesei SNF1-related sequence in yeast SNFl mutant restores SNFl function. The TrSNFl antisense expression in T. reesei causes a control alteration in the glucose-regulated gene CBHI. The observed structural identity with the AMP-activated/SNFl protein kinase subfamily, and the functional similarity to the yeast SNFl suggest that the TrSNFl may be involved in the regulation of sugar metabolism in Trichoderma reesei.

A Síndrome de Noonan (SN) é caracterizada por baixa estatura proporcionada de início pós-natal, dismorfismos faciais, cardiopatia congênita e deformidade torácica. A frequência da SN é estimada entre 1:1000 e 1:2500 nascidos vivos, com distribuição semelhante em ambos os sexos. A herança é autossômica dominante com penetrância completa, porém a maioria dos casos é esporádica. Até o momento, mutações em genes da via RAS-MAPK (PTPN11, KRAS, SOS1, RAF1, MEK1, NRAS e SHOC2) foram identificadas em aproximadamente 70% dos pacientes. Uma das principais características fenotípicas da SN é a baixa estatura pós-natal, embora o mecanismo fisiopatológico do déficit de crescimento nesta síndrome ainda não esteja totalmente esclarecido. Estudos que avaliaram o padrão de crescimento linear em crianças com SN foram realizados anteriormente ao conhecimento do diagnóstico molecular dessa síndrome. No presente estudo, avaliamos a frequência de mutação nos genes PTPN11, SOS1, RAF1 e KRAS em 152 pacientes com SN e o padrão de crescimento linear (altura) e ponderal [índice de massa corpórea (IMC)] dos pacientes com mutação identificada. No total, mutações nos genes relacionados foram encontradas em 99 pacientes (65%) do nosso estudo, com predominância do gene PTPN11 (47%), seguido do SOS1 (9%), RAF1 (7%) e KRAS (3%). Foram construídas curvas específicas para SN de Altura e IMC para idade e sexo utilizando o método LMS. Os pacientes com SN apresentaram crescimento pré-natal preservado, porém o comprometimento do crescimento pós-natal foi observado desde o primeiro ano de vida, atingindo uma altura final de -2,5 e -2,2 desvios-padrão da média para população brasileira em homens e mulheres, respectivamente. O prejuízo da altura foi maior nos pacientes com mutação no gene RAF1 em comparação com os genes PTPN11 e SOS1. O IMC dos pacientes com SN apresentou queda de 1 desvio-padrão em relação à média da população brasileira normal. O comprometimento do IMC foi menor nos pacientes carreadores de mutação no RAF1. Pacientes com mutação nos genes PTPN11 e SOS1 apresentaram maior frequência de estenose de valva pulmonar, enquanto a miocardiopatia hipertrófica foi mais frequente nos pacientes com mutação no gene RAF1. A variabilidade fenotípica observada nos pacientes com mutação no PTPN11 não pode ser explicada pelo grau que estas mutações influenciam a atividade tirosina fosfatase da SHP-2 nem pela presença de polimorfismos no gene KRAS. Com a análise dos éxons 3, 8 e 13 do PTPN11, seguido dos éxons 6 e 10 do SOS1 e éxon 7 do RAF1 identificamos 86% dos pacientes carreadores de mutações nos genes relacionados, propondo uma forma mais eficiente de avaliação molecular na SN. Acreditamos que a variabilidade fenotípica presente nessa síndrome esteja diretamente ligada aos diferentes papéis exercidos pelas proteínas que participam da via RAS/MAPK. Entretanto, mais estudos em relação à via RAS/MAPK serão necessários para esclarecer as questões relacionadas ao crescimento e outras características fenotípicas da SN / Noonan Syndrome (NS) is characterized by distinctive facial features, short stature and congenital heart defects. The estimated prevalence is 1:1000 to 1:2500 live births, affecting equally both sexes. It is an autosomal dominant disorder with complete penetrance, but most cases are sporadic. To date, mutations in the RAS/MAPK pathway genes (PTPN11, KRAS, SOS1, RAF1, MEK1, NRAS and SHOC2) were identified in approximately 70% of patients. One of the cardinal signs of NS is proportional postnatal short stature although the physiopathological mechanism of growth impairment remains unclear. The current knowledge about the natural history of growth associated with NS was described before molecular diagnosis era. In this study, we performed PTPN11, SOS1, RAF1, and KRAS mutation analysis in a cohort of 152 NS patients and studied the natural linear (height) and ponderal growth [body mass index (BMI)] of NS patients with related mutations. Mutations in NS-causative genes were found in 99 patients (65%) of our cohort. The most common mutated gene was PTPN11 (47%), followed by SOS1 (9%), RAF1 (7%) and KRAS (3%). Sex-specific percentile curves for height and BMI were constructed using the LMS method. NS patients had birth weight and length within normal ranges but the postnatal growth impairment was observed during the first year of life, reaching a final height of -2.3 and -2.2 standard deviations from the mean for Brazilian healthy men and women, respectively. Postnatal growth impairment was higher in RAF1 mutation patients than in patients with SOS1 and PTPN11 mutations. BMI values in NS patients were lower in comparison with normal Brazilian population. BMI values were higher in patients with RAF1 mutations than in patients with other genotypes. Patients with mutations in PTPN11 and SOS1 genes were more likely to have pulmonary valve stenosis, whereas hypertrophic cardiomyopathy was more common in patients with mutations in the gene RAF1. The intensity of constitutive tyrosine phosphatase activity of SHP-2 due to PTPN11 mutations, as well as the presence of polymorphisms in KRAS gene did not influence the phenotype of NS patients with mutation in PTPN11 gene. Analysis of exons 3, 8 and 13 of PTPN11 gene, followed by exons 6 and 10 of SOS1 gene and exon 7of RAF1 gene identified 86% of patients harboring mutations in related genes, suggesting a more efficient evaluation of NS molecular diagnosis. We believe that the phenotypic variability in this syndrome is directly linked to the different roles played by proteins that participate in RAS/MAPK pathway. However, further studies in RAS/MAPK pathway are needed to clarify issues related to growth and other phenotypic characteristics of SN

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5245.pdf: 1568165 bytes, checksum: 9fc25ff9dc83339e50628c08854efd2c (MD5) Previous issue date: 2012-08-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / Schistosimiasis mansoni is a neglected chronic parasitic disease that affects thousands of people worldwide, caused by the trematode Schistosoma mansoni. In the infected host the disease is characterized by the presence of granuloma, imunnopathological response of the cellular infiltration against egg antigens. Thus, the host-parasite relation favors hepatosplenomegaly, acite and hepatic fibrosis. Current chemotherapy is based on the use of Praziquantel (PZQ), used against all species of Schistosoma spp for over 30 years. The main issue is that the PZQ is practically inactive against immature schistosomula and favors the resistance growth of the existent lineages, which makes the study for new drugs and vaccines that can contribute to the control of this disease even more urgent. One of the paths on the search for new therapeutic targets is the study of essential enzymes to the S. mansoni. In particular, it is known that the enzymes Adenylate Kinase 1 and 2 (ADK), Uridine cytidine Kinase 1 and 2 (UCK), Hypoxanthine guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT) e Purine nucleoside phosphorilase 1 (PNP) are found on the metabolic pathways of the parasite s nucleotide, participating in the metabolism of purines and pyrimidines. Our goals in this study were to assess the immunization with these enzymes, using the S. mansoni cercariae infected murine model, and subsequently analyze the acting in oviposition and growth of adult worms. Our results showed that the immunization in Balb/c mice with the UCK enzyme was capable of inducing a specific immune response, which favored a significant reduction of the parasitic load (adult worms). However, it was not possible to observe significant reduction in the number of eliminated eggs. Regarding the immunization with PNP and HGPRT enzymes, the mice had a reduction in the number of eggs per gram of feces. The data obtained are considered interesting and can be new targets for immunotherapy against schistosomiasis mansoni. Thereby, new assays must be made with different dosages of the enzymes for a better assessment on how these enzymes modulate the parasitic load through the eggs reduction, reduction in the adult worms retrieving, as well as the antibody levels during the murine infection by the S.mansoni. / A esquistossomose mansônica é uma doença parasitária, crônica e negligenciada que afeta milhares de pessoas ao redor do mundo, causada pelo trematódeo Schistosoma mansoni. No hospedeiro infectado a doença é caracterizada pela presença do granuloma, resultado imunopatológico do infiltrado celular contra antígenos dos ovos A quimioterapia atual é baseada no uso do Praziquantel (PZQ), usado contra todas as espécies de Schistosoma spp há mais de 30 anos. O principal problema é que o PZQ é praticamente inativo contra esquistossomulos imaturos e favorece o desenvolvimento de resistência das linhagens existentes. Um dos caminhos na busca por novos alvos terapêuticos é o estudo de enzimas que são essenciais para o S. mansoni. Em especial, sabe-se que as enzimas Adenilato Quinase 1 e 2 (ADK), Uridina Citidina Quinase 1 e 2 (UCK), Hipoxantina-guanina fosforibosiltransferase (HGPRT) e Purina Nucleosídeo Fosforilase 1 (PNP) são encontradas nas vias metabólicas de nucleotídeos do parasito, participando do metabolismo de purinas e pirimidinas. A estratégia de utilizar enzimas do parasito na esquistossomose mansônica murina foi de avaliar uma resposta induzida por estas enzimas quando aplicadas em camundongos BALB/c e desafiados com cercarias de S. mansoni. Desta forma, avaliamos a fase crônica de camundongos imunizados e infectados com S. mansoni, onde foram analisadas amostras parasitológicas, hematológicas, sorológicas e fluidos da cavidade peritoneal. Nosso objetivo neste estudo foi avaliar a imunização com essas enzimas, usando o modelo murino infectado com cercarias de S. mansoni e posteriormente avaliar a ação na oviposição e desenvolvimento de vermes adultos. Nossos resultados demonstraram que a imunização em camundongos Balb∕c com a enzima UCK foi capaz de induzir uma resposta imune específica, a qual favoreceu a diminuição significativa da carga parasitária (vermes adultos). No entanto, não foi possível observar redução significativa no número de ovos eliminados. Em relação à imunização com as enzimas PNP e HGPRT os camundongos que receberam as imunizações com PNP e HGPRT tiveram redução no número de ovos por grama de fezes. Os dados obtidos são considerados interessantes e podem ser considerados novos alvos para a imunoterapia contra a esquistosomose mansônica. Dessa forma, novos ensaios deverão ser realizados com diferentes doses das enzimas para melhor avaliar como essas enzimas modulam a carga parasitária através da redução de ovos, diminuição na recuperação de vermes adultos, assim como os níveis de anticorpos durante a infecção murina pelo S. mansoni.

A Síndrome de Noonan (SN) é caracterizada por baixa estatura proporcionada de início pós-natal, dismorfismos faciais, cardiopatia congênita e deformidade torácica. A frequência da SN é estimada entre 1:1000 e 1:2500 nascidos vivos, com distribuição semelhante em ambos os sexos. A herança é autossômica dominante com penetrância completa, porém a maioria dos casos é esporádica. Até o momento, mutações em genes da via RAS-MAPK (PTPN11, KRAS, SOS1, RAF1, MEK1, NRAS e SHOC2) foram identificadas em aproximadamente 70% dos pacientes. Uma das principais características fenotípicas da SN é a baixa estatura pós-natal, embora o mecanismo fisiopatológico do déficit de crescimento nesta síndrome ainda não esteja totalmente esclarecido. Estudos que avaliaram o padrão de crescimento linear em crianças com SN foram realizados anteriormente ao conhecimento do diagnóstico molecular dessa síndrome. No presente estudo, avaliamos a frequência de mutação nos genes PTPN11, SOS1, RAF1 e KRAS em 152 pacientes com SN e o padrão de crescimento linear (altura) e ponderal [índice de massa corpórea (IMC)] dos pacientes com mutação identificada. No total, mutações nos genes relacionados foram encontradas em 99 pacientes (65%) do nosso estudo, com predominância do gene PTPN11 (47%), seguido do SOS1 (9%), RAF1 (7%) e KRAS (3%). Foram construídas curvas específicas para SN de Altura e IMC para idade e sexo utilizando o método LMS. Os pacientes com SN apresentaram crescimento pré-natal preservado, porém o comprometimento do crescimento pós-natal foi observado desde o primeiro ano de vida, atingindo uma altura final de -2,5 e -2,2 desvios-padrão da média para população brasileira em homens e mulheres, respectivamente. O prejuízo da altura foi maior nos pacientes com mutação no gene RAF1 em comparação com os genes PTPN11 e SOS1. O IMC dos pacientes com SN apresentou queda de 1 desvio-padrão em relação à média da população brasileira normal. O comprometimento do IMC foi menor nos pacientes carreadores de mutação no RAF1. Pacientes com mutação nos genes PTPN11 e SOS1 apresentaram maior frequência de estenose de valva pulmonar, enquanto a miocardiopatia hipertrófica foi mais frequente nos pacientes com mutação no gene RAF1. A variabilidade fenotípica observada nos pacientes com mutação no PTPN11 não pode ser explicada pelo grau que estas mutações influenciam a atividade tirosina fosfatase da SHP-2 nem pela presença de polimorfismos no gene KRAS. Com a análise dos éxons 3, 8 e 13 do PTPN11, seguido dos éxons 6 e 10 do SOS1 e éxon 7 do RAF1 identificamos 86% dos pacientes carreadores de mutações nos genes relacionados, propondo uma forma mais eficiente de avaliação molecular na SN. Acreditamos que a variabilidade fenotípica presente nessa síndrome esteja diretamente ligada aos diferentes papéis exercidos pelas proteínas que participam da via RAS/MAPK. Entretanto, mais estudos em relação à via RAS/MAPK serão necessários para esclarecer as questões relacionadas ao crescimento e outras características fenotípicas da SN / Noonan Syndrome (NS) is characterized by distinctive facial features, short stature and congenital heart defects. The estimated prevalence is 1:1000 to 1:2500 live births, affecting equally both sexes. It is an autosomal dominant disorder with complete penetrance, but most cases are sporadic. To date, mutations in the RAS/MAPK pathway genes (PTPN11, KRAS, SOS1, RAF1, MEK1, NRAS and SHOC2) were identified in approximately 70% of patients. One of the cardinal signs of NS is proportional postnatal short stature although the physiopathological mechanism of growth impairment remains unclear. The current knowledge about the natural history of growth associated with NS was described before molecular diagnosis era. In this study, we performed PTPN11, SOS1, RAF1, and KRAS mutation analysis in a cohort of 152 NS patients and studied the natural linear (height) and ponderal growth [body mass index (BMI)] of NS patients with related mutations. Mutations in NS-causative genes were found in 99 patients (65%) of our cohort. The most common mutated gene was PTPN11 (47%), followed by SOS1 (9%), RAF1 (7%) and KRAS (3%). Sex-specific percentile curves for height and BMI were constructed using the LMS method. NS patients had birth weight and length within normal ranges but the postnatal growth impairment was observed during the first year of life, reaching a final height of -2.3 and -2.2 standard deviations from the mean for Brazilian healthy men and women, respectively. Postnatal growth impairment was higher in RAF1 mutation patients than in patients with SOS1 and PTPN11 mutations. BMI values in NS patients were lower in comparison with normal Brazilian population. BMI values were higher in patients with RAF1 mutations than in patients with other genotypes. Patients with mutations in PTPN11 and SOS1 genes were more likely to have pulmonary valve stenosis, whereas hypertrophic cardiomyopathy was more common in patients with mutations in the gene RAF1. The intensity of constitutive tyrosine phosphatase activity of SHP-2 due to PTPN11 mutations, as well as the presence of polymorphisms in KRAS gene did not influence the phenotype of NS patients with mutation in PTPN11 gene. Analysis of exons 3, 8 and 13 of PTPN11 gene, followed by exons 6 and 10 of SOS1 gene and exon 7of RAF1 gene identified 86% of patients harboring mutations in related genes, suggesting a more efficient evaluation of NS molecular diagnosis. We believe that the phenotypic variability in this syndrome is directly linked to the different roles played by proteins that participate in RAS/MAPK pathway. However, further studies in RAS/MAPK pathway are needed to clarify issues related to growth and other phenotypic characteristics of SN

O presente estudo comparou os efeitos da ativação e inibição do EGFR em duas linhagens de câncer de pulmão, cultivadas em monocamada ou esferoides. Os esferoides foram cultivados sem elementos de matriz extracelular. As células A549 e HK2 apresentaram, respectivamente, 3 e 6 cópias do gene ErbB1 por núcleo, embora a expressão de EGFR seja menor nas células HK2. A ativação de EGFR por EGF ou inibição por AG1478 não promoveu mudanças na proliferação celular. Entretanto, as células cultivadas em monocamada, estimuladas com EGF, exibiram alterações na disposição dos microfilamentos de actina e aumento na velocidade de migração celular. UO126 e LY294002 foram adicionados às culturas para inibir, respectivamente, as vias ERK e Akt. A linhagem A549, cultivada em monocamada, não apresentou envolvimento das vias de sinalização de ERK e Akt na migração celular induzida por EGF, mas foi observado o envolvimento dessas vias nos esferoides. Já a linhagem HK2 apresentou o envolvimento de Akt para promover a migração celular após estímulo com EGF nas duas formas de cultivo. / This study compared the effects of activation and inhibition of EGFR in two cell lines of lung cancer, grown in monolayer or spheroids. Spheroids were cultured without extracellular matrix components. HK2 and A549 cells showed, respectively, 3 and 6 ErbB1 gene copies per nucleus, while EGFR expression is lower in the HK2 cells. The activation by EGF or EGFR inhibition by AG1478 did not cause changes in cell proliferation. However, cells cultured in monolayers stimulated with EGF, showed changes in the arrangement of actin microfilaments and increased the speed of cell migration. UO126 and LY294002 were added to the cultures to inhibit, respectively, the ERK and Akt pathways. A549 cells grown in monolayer did not show involvement of ERK and Akt signaling pathways in the cell migration induced by EGF, but was observed involvement of such pathways in the spheroids. HK2 cells showed involvement of Akt to promote cell migration after EGF stimulation in monolayers and in spheroids.

A fosforilação de proteínas é o tipo de modificação pós-traducional mais recorrente nas vias de sinalização, desempenhando papel central numa vasta gama de eventos celulares. Um completo entendimento das circunstâncias que coordenam o evento de fosforilação permanece como um desafio para a ciência, a despeito do crescente número de abordagens e estudos realizados no assunto. Um mecanismo largamente descrito e aceito como essencial para coordenar a fosforilação de proteínas é a existência de sequências de aminoácidos que facilitam a fosforilação, conhecidos como consensos de fosforilação. Nesse modelo, cada proteína quinase reconhece sítios de fosforilação se os mesmos estiverem inseridos em uma sequência específica de resíduos na estrutura primária do substrato. Porém, com o crescente volume de dados sobre fosforilação, é possível notar a existência de sítios que são validados experimentalmente como fosforilados por uma determinada proteína quinase, que não apresentam o consenso de fosforilação. Neste trabalho, foi testada e comprovada a hipótese de que estes sítios de fosforilação sem consenso sequencial apresentam resíduos localizados em regiões da estrutura terciária adjacentes ao sítio de fosforilação, cuja as características estereoquímicas mimetizam um peptídeo substrato contendo o consenso de fosforilação. Para essa avaliação, utilizando substratos da PKA, foi constatado que mais de 90% dos sítios de fosforilação que não apresentam o consenso na estrutura primária, apresentam essa disposição na estrutura terciária. Resíduos distantes na estrutura primária se apresentam próximos espacialmente na estrutura tridimensional, em uma conformação semelhante a de um sítio com o consenso de fosforilação. Com isso nós propomos a existência de sítios conformacionais de fosforilação. Para confirmar que esses sítios conformacionais poderiam ser cruciais no reconhecimento do substrato, foram construídos modelos da interação da proteína quinase com os substratos, visando demonstrar a viabilidade da interação dos resíduos formadores do consenso conformacional com a proteína quinase de maneira análoga a de um substrato com o consenso de fosforilação. Para a comprovação experimental do fenômeno, foi utilizado o modelo de fosforilação da -Tubulina, no qual foi constatada uma fosforilação no resíduo T253 que depende da atuação dos resíduos K163 e K164 para a interação com a proteína quinase, confirmando a coerência do modelo proposto. Diante da novidade da proposta, dos estudos computacionais feitos e da validação conseguida, torna-se clara a relevância de se estudar a estrutura tridimensional dos substratos de fosforilação, não só como uma forma de aprofundar os conhecimentos gerais na área de fosforilação, mas também como uma alternativa com potencial de ser explorada no desenvolvimento de novas tecnologias / Protein phosphorylation is the most frequent type of post-translational modification in signaling pathway, developing a key role in a wide range of cell events. The full understanding of the circumstances that coordinate the phosphorylation event remains a challenge for science, despite the growing number of approaches and studies on the subject. A broadly described and accepted mechanism as essential for the coordination of protein phosphorylation is the existence of amino acids sequences that contribute to phosphorylation occurrence, known as phosphorylation consensus. In this model, each protein kinase is able to recognize phosphorylation sites inserted in a specific sequence on the primary structure. However, as the data about phosphorylation sites increases, it is possible to notice that there are sites that are validated experimentally as phosphorylated by a particular protein kinase, which do not have the consensus phosphorylation. In this work, it was tested and proved that phosphorylation sites without the sequence consensus presents anchors residues, that are close to the phosphorylation site on the tertiary structure, creating a structural conformation that mimics the stereochemical features of a substrate peptide containing the phosphorylation consensus. For this evaluation, using substrates of PKA, it was found that more than 90% of phosphorylation sites that have no consensus on the primary structure, presented this kind of disposition on the tertiary structure. Distant residues in the primary structure are spatially close on the three-dimensional structure, in a conformation similar to a phosphorylation site containing the consensus. Thus we proposed the existence of conformational phosphorylation sites. To confirm that these conformational sites could be crucial in substrate recognition, it was built kinase-substrate models, aiming to demonstrate the feasibility of residues forming the conformational consensus on the substrate to interact with the kinase analogously to a substrate with consensus phosphorylation. For experimental verification of this phenomenon, we used the phosphorylation model of -Tubulin, in which we observed a phosphorylation at residue T253 that depends of residues K163 and K164 to interact with the protein kinase, confirming the consistency of proposed model. Faced with the novelty of the proposal, the computational data and the experimental validation, it becomes clear the importance of studying the three dimensional structure of phosphorylation sites, not only as a way of achieving deeper knowledge on phosphorylation field, but also as a potential prospect to be explored on the development of new technologies