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Introdução: Para analisar a efetividade das intervenções de enfermagem no cuidado de pacientes com Risco de perfusão tissular cardíaca diminuída (00200) (RPTCD) secundário à Doença arterial coronária (DAC) é necessária a seleção de Resultados do paciente sensíveis à enfermagem (RPSE) relevantes e capazes medir estado, percepção ou comportamento do paciente. Objetivo: Estimar a relevância clínica dos resultados e a sensibilidade de seus indicadores às intervenções de enfermagem para pacientes com RPTCD secundário à DAC em unidade de terapia intensiva (TI) e clínica médico-cirúrgica (CMC). Método: Estudo desenvolvido em três etapas. Na primeira, RPSE claramente não pertinentes foram descartados a priori. Os demais foram analisados quanto à pertinência por nove expertos, representantes de seis disciplinas da saúde por meio de escala de 3 pontos. Calculou-se o índice de concordância (IC); RPSE com IC 50% foram considerados pertinentes. Expertos enfermeiros participaram da segunda e terceira etapas. Na segunda, a relevância dos RPSE pertinentes foi determinada por meio de escala Likert de 5 pontos, variando de não relevante a extremamente relevante. Atribuiu-se pesos a cada ponto da escala Likert para o cálculo da média ponderada. RPSE com média 0,80 em pelo menos um cenário clínico foram considerados relevantes. Na terceira etapa, a sensibilidade dos indicadores dos RPSE pertinentes foi estimada por meio de escala de 3 pontos. Calculou-se o IC; indicadores com IC 0,80 foram considerados sensíveis. Todos os expertos forneceram dados de caracterização que foram descritos por medidas de tendência central e dispersão. Testes Wilcoxon-Mann-Whitney, exato de Fisher e Qui-quadrado de Pearson foram utilizados para comparar os expertos que participaram das etapas 2 e 3 com aqueles que não participaram da etapa 3. O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Escola de Enfermagem da Universidade de São Paulo. Resultados: Na primeira etapa, foram analisados 245 RPSE, dos quais 116 obtiveram IC > 50%. Na segunda etapa, 25 RPSE foram considerados relevantes, de modo que 509 indicadores foram analisados na terceira etapa. Recuperação cirúrgica: pós- operatório imediato (2305) foi considerado relevante apenas na TI e 80,6% de seus indicadores foram considerados sensíveis. RPSE do domínio IV foram considerados relevantes apenas na CMC. Dentre estes, o percentual de indicadores sensíveis variou de 13,3% para Participação nas decisões sobre cuidados de saúde (1606) a 100% para Conhecimento: regime de tratamento (1813). Em relação aos RPSE relevantes na TI e na CMC, Perfusão tissular (0422) apresentou o menor percentual (30,0% e 20,0%, respectivamente) e Sinais vitais (0802) o maior percentual (90,0% e 80,0%, respectivamente) de indicadores sensíveis concomitantemente. Houve indicadores considerados sensíveis em apenas um dos cenários. Conclusão: RPSE relevantes para pacientes com RPTCD secundário à DAC assistidos em TI e CMC pertencem aos domínios II-Saúde fisiológica, III-Saúde psicossocial, IV-Conhecimento em saúde e comportamento e V-Saúde percebida. Os indicadores sensíveis parecem refletir as especificidades do cuidado prestado em cada cenário de prática. Entretanto, é necessária a confirmação desses achados em estudos de validação clínica. Introduction: Effectiveness analysis of nursing interventions in caring of patients with Risk of decreased cardiac tissue perfusion (00200) (RDCTP) secondary to Coronary artery disease (CAD), it is important to select relevant Nursing Sensitive Patient Outcomes (NSPO) and able to measure the patient\'s status, perception or behavior. Objective: To estimate the clinical relevance of the outcomes and the sensitivity of their indicators to nursing interventions for patients with RDCTP secondary to CAD in the intensive care (IC) and medical-surgical ward (MSW). Method: This study was developed in three steps. In the first, clearly non-pertinent NSPO were discarded. The others NSPO were analyzed by nine experts considering relevance, representing six health disciplines through a 3-point scale. The agreement index (AI) was calculated; NSPO with AI 50% were considered pertinent. Expert nurses participated in the second and third stages. In the second, the relevance of the pertinent NSPO was determined by a 5-point Likert scale, ranging from not relevant to extremely relevant. Scores were assigned to each point on the Likert scale for measure average calculation. NSPO with a mean 0.80 in at least one clinical setting were considered relevant. In the third stage, the indicators sensitivity of the relevant RPSE was estimated using a 3-point scale. AI was calculated; indicators scored 0.80 were considered sensitive. All of the experts provided characterization data that was described by measures of central tendency and dispersion. Wilcoxon-Mann-Whitney, Fisher\'s exact, and Pearson\'s chi-square tests were used to compare the experts who participated in steps 2 and 3 with those who did not participate in step 3. The study was approved by the School of Nursing Ethics Committee of University of Sao Paulo. Results: In the first stage, 245 NSPO were analyzed, of which 116 obtained AI 50%. In the second stage, 25 NSPO were considered relevant, then 509 indicators were analyzed in the third stage. Surgical recovery: immediate postoperative (2305) was considered relevant only in IC and 80.6% of its indicators were considered sensitive. NSPO of Domain IV were considered relevant only in MSW. Among these, the percentage of sensitive indicators ranged from 13.3% for Participation in Health Care Decisions (1606) to 100% for Knowledge: Treatment Regimen (1813). Regarding the relevant RPSE in IC and MSW, Tissue perfusion (0422) presented the lowest percentage (30.0% and 20.0%, respectively) and Vital signs (0802) the highest percentage of sensitive indicators (90.0% and 80.0%, respectively). There were indicators considered sensitive in only one of the scenarios. Conclusion: Relevant NSPO for patients with RDCTP secondary to CAD assisted in IC and MSW belong to Domains II-Physiological Health, III-Psychosocial Health, IV- Health Knowledge and Behavior, and V-Perceived Health. Sensitive indicators might reflect the specifics of care provided in each practice setting. However, confirmation of these findings is required in clinical validation studies.

Made available in DSpace on 2016-09-23T15:54:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Relatório_Final_-_Flávio.pdf: 531018 bytes, checksum: ee47da8f0b3f006871784d3aa4734cb7 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 FAPEAM O gênero Strychnos é o principal gênero da família Loganiaceae. Compreende cerca de 200 espécies, que podem ser subdivididas em três grupos separados geograficamente:na África com 75 espécies, na América Central e América do Sul com 73 espécies, e um na Ásia e Austrália com 44 espécies. A única exceção é a Strychnos potatorum que é encontrada tanto na África quanto na Ásia. O estudo desse gênero, muito conhecido por suas propriedades tóxicas, levou ao isolamento de diversos alcalóides com importantes atividades biológicas e aplicabilidade medicinal, especialmente por seus efeitos antimaláricos, afrodisíacos, tônicos, febrífugos e antianêmicos. Dentre os alcalóides com os efeitos mencionados acima, destaca-se o alcaloide Estricnobrasilina que, segundo estudos da Universidade de Liége, mostrou uma ação significativa em reverter à resistência dos agentes maláricos Plasmodium falciparum à cloroquina, confirmando o trabalho anterior do mesmo grupo. Diante de tais resultados, a compreensão a cerca da estrutura da molécula em questão é de fundamental relevância. Assim, nesse contexto, este projeto visa calcular as propriedades estruturais e eletrônicas da Estricnobrasilina, por meio de abordagem teórica DFT, simulando seus espectros de UV e RMN, de forma a caracterizar de maneira mais detalhada e objetiva os dados experimentais obtidos sobre esse alcalóide no laboratório de Química de Produtos Naturais/UFAM.

Considerando a alta prevalência de hipertensão arterial em idosos, o presente estudo analisa a percepção dos mesmos sobre as suas necessidades de saúde, de forma qualitativa, a partir de grupos focais, com idosos usuários de Unidades de Saúde da Família. No processo de análise dos dados, que segue a perspectiva hermenêutico-dialética, elaboram-se três núcleos de sentido: O reconhecimento da possibilidade de acesso à atenção básica concomitante ao desejo de consumo de serviços de maior complexidade e a compreensão das fragilidades do Estado; O vínculo e acolhimento como elemento fundamental no sentimento de amparo e segurança e a autonomia permeada pela tranquilidade em lidar com a doença e as dificuldades impostas pelas condições inerentes ao modo de vida dos sujeitos. Compreende-se, assim, que a Estratégia Saúde da Família vem cumprindo o seu papel no que se refere ao acesso à porta de entrada e do vínculo profissional-usuário. No entanto, o cuidado à saúde continua centrado na doença. Considering the prevalence of arterial hypertension among the elderly, the present study analyzes their perception of health needs, in a qualitative way, from focal groups with elderly users of Family Health Units. Data analysis was performed according to the hermeneutic-dialectical perspective and resulted in three nuclei of meaning: recognizing the possibility of having access to basic health care together with the desire to consume services of greater complexity and understanding the shortcomings of the State; attachment and welcoming as fundamental elements in the feelings of support and security and autonomy permeated by the tranquility to deal with the disease and the difficulties imposed by conditions inherent to the subjects' life style. Therefore, it is understood that the Family Health Strategy has been complying with its role in terms of the access to the healthcare system and regarding the professional-user attachment. However, health care continues to be centered on the disease rather than the individual. Considerando la alta incidencia de hipertensión arterial en ancianos, este estudio analiza su percepción sobre las necesidades de salud, de forma cualitativa, a partir de grupos focales, con ancianos usuarios de Unidades de Salud de Familia. En análisis de datos, según perspectiva hermenéutico-dialéctica, se elaboran tres núcleos de sentido: Reconocimiento de la posibilidad de acceso a atención básica concomitante al deseo de consumo de mayor complejidad y la comprensión de las fragilidades del Estado; Vínculo y recepción como elemento fundamental en el sentimiento de amparo y seguridad y Autonomía atravesada por la tranquilidad de lidiar con la enfermedad y las dificultades impuestas por las condiciones inherentes al modo de vida de los sujetos. Se entiende así que la Estrategia Salud de la Familia viene cumpliendo su papel en el sentido de brindar accesos y del vínculo profesional-usuario. Mientras tanto, el cuidado de salud continúa centrado en la enfermedad.

Considering the prevalence of arterial hypertension among the elderly, the present study analyzes their perception of health needs, in a qualitative way, from focal groups with elderly users of Family Health Units. Data analysis was performed according to the hermeneutic-dialectical perspective and resulted in three nuclei of meaning: recognizing the possibility of having access to basic health care together with the desire to consume services of greater complexity and understanding the shortcomings of the State; attachment and welcoming as fundamental elements in the feelings of support and security and autonomy permeated by the tranquility to deal with the disease and the difficulties imposed by conditions inherent to the subjects' life style. Therefore, it is understood that the Family Health Strategy has been complying with its role in terms of the access to the healthcare system and regarding the professional-user attachment. However, health care continues to be centered on the disease rather than the individual.

O desenvolvimento de estratégias para o controle de doenças causadas por vírus apresentou um notório crescimento nas últimas décadas, no entanto, o desenvolvimento de tratamentos específicos ainda continua sendo desafiador e necessário para muitas dessas infecções. Neste contexto, o conhecimento detalhado das etapas de replicação viral e os componentes envolvidos neste processo contribuem significativamente para o desenvolvimento de novos antivirais. Dentre as doenças virais que ainda permanecem sem tratamentos específicos, a Febre Chikungunya é uma arbovirose causada pelo vírus Chikungunya (CHIKV) e transmitida pela picada de mosquitos fêmeas do gênero Aedes. O vírus CHIKV é um vírus de RNA de fita simples de sentido positivo, pertencente ao gênero Alphavirus, cujo material genético codifica duas poliproteínas que após clivadas, dão origem a cinco proteínas estruturais e quatro não estruturais. Dentre as proteínas não estruturais, a nsP4 (nsP4- CHIKV) é a RNA polimerase dependente de RNA (RdRp) e tem função crucial no processo de replicação do RNA viral, sendo assim considerada um alvo promissor para o desenvolvimento de novos fármacos antivirais. Neste projeto, a nsP4-CHIKV foi expressa, purificada e caracterizada através de um conjunto de métodos biofísicos, gerando informações estruturais e dinâmicas. Na busca por novas moléculas com potencial antiviral para este alvo, uma série de compostos foi avaliada e dentre eles, um composto denominado LabMol-309 foi identificado e sua interação com a proteína foi avaliada através de métodos biofísicos e computacionais. A atividade antiviral do composto LabMol- 309 foi confirmada através de ensaios celulares utilizando sistemas replicon e vírus repórter. Adicionalmente, diante da pandemia causada pelo novo coronavirus, o SARS-CoV-2, e dentro do esforço emergencial de pesquisa conduzido pelo CIBFar/CEPID/IFSC/USP, estudos também foram desenvolvidos juntamente com grupos colaboradores, para buscar soluções para esse grave problema global de saúde pública. Dentre as proteínas do SARS-CoV-2, a protease PLpro (papain-like protease) é responsável pelo processamento da poliproteína viral, atuando na replicação e, dessa forma, considerada um alvo importante para a busca de fármacos. Neste projeto, a PLpro foi expressa, purificada e foram realizados ensaios de inibição da atividade enzimática para triagens de séries de compostos e peptídeos inibidores. Dentre as séries avaliadas, os peptídeos derivados da região Cterminal da Bothropstoxina-I apresentaram-se promissores e foram avaliados em ensaios celulares com o vírus, confirmando o potencial inibitório. Esse projeto está vinculado ao CIBFar/CEPID da FAPESP e tem também como objetivo estabelecer uma base no grupo, que já possui experiência com outras arboviroses, para estudos do CHIKV e do SARS-CoV-2 The development of control strategies for viral diseases has shown notable growth in recent decades. However, the development of specific treatments remains challenging and necessary for many infections. In this context, the detailed knowledge of the viral replication steps and the components involved in this process contributes significantly to the development of new antivirals. Among the viral diseases that remain without specific treatments, Chikungunya Fever is caused by the Chikungunya virus (CHIKV) and transmitted by the bite of female mosquitoes of the Aedes genus. CHIKV is a positive-sense single-stranded RNA virus belonging to the Alphavirus genus. Its genome encodes two polyproteins, which, after cleaved, give rise to five structural and four non-structural proteins. Among the non-structural proteins, nsP4 (nsP4-CHIKV) is the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp). It has a crucial role in the viral RNA replication process, thus being considered a promising target for developing new antiviral drugs. In this project, nsP4-CHIKV was expressed, purified and characterized using biophysical methods, generating structural and dynamics information. A series of compounds were evaluated in the search for new molecules with antiviral potential for this target. A compound named LabMol-309 was identified, and biophysical and computational methods evaluated its interaction with the protein. The inhibitory activity of the compound LabMol-309 was confirmed by cellular assays using a replicon system and reporter virus. In addition, given the pandemic caused by the new coronavirus SARS-CoV-2, and within the emergency research effort conducted by CIBFar/CEPID, studies were also carried out together with collaborating groups that came together to seek solutions to this serious global problem of public health. Among SARS-CoV-2 proteins, the protease PLpro (papain-like protease) is responsible for processing the viral polyprotein, acting on replication and is considered a key target for searching for drugs. In this project, PLpro was expressed, purified, and enzymatic activity assays were performed to screen a series of compounds and peptides. Among the evaluated series, the peptides derived from the C-terminal region of Bothropstoxin-I were promising and were assessed in cell assays with the virus, confirming its inhibitory potential. This project is part of the CIBFar/CEPID/FAPESP and aims to establish a base in the group, which already has experience with other arboviruses, for CHIKV and SARS-CoV-2 studies.

As reações luminosas da fotossíntese em plantas envolvem quatro complexos proteicos multi-unidades na membrana dos tilacóides incluindo o fotossistema II (PSII), o complexo citocromo b6f, o fotossistema I (PSI) e o complexo ATP sintase. Uma atividade apropriada desse processo exige um mecanismo de controle de qualidade mediado por chaperonas, DnaJs e proteases, como o complexo FtsH. Esse conjunto de proteínas garantem um dobramento correto de proteínas, as montagens devidas dos complexos e a degradação de algumas subunidades danificadas quando necessário. Neste trabalho nós mostramos o envolvimento de FIP, uma proteína com um domínio dedo-de-zinco localizada nos tilacóides de cloroplastos de A. thaliana, no mecanismo de resposta à estresses abióticos. Plantas mutantes fip foram, fenotipicamente, mais tolerantes à estresses abióticos de alta luminosidade, elevado potencial osmótico e excesso de sal. Também mostramos que a expressão de FIP é diminuída em resposta às diferentes condições de estresse, assim como o acúmulo de transcritos de genes relacionados à estresse foi menor nas plantas mutantes fip. Análises por immunoblot mostraram que os mutantes fip acumulam menos proteínas PsaA e PsaB do fotossistema I e plastocianina (PC) do que as plantas selvagens, no entanto não são afetados quanto ao acúmulo de proteínas do fotossistema II e do Complexo do Citocromo b6f sob condições controle. Esses mutantes também acumulam menos FtsH5 nos tilacóides, sem afetar a eficiência dos fotossistemas I e II. Foi testado também o potencial redutase do domínio dedo-de-zinco da proteína recombinante FIP (6xHis-FIP) em ensaios in vitro de redução de insulina. Vimos que FIP apresenta atividade redutase, significantemente, maior que o controle negativo nas condições testadas. Considerando todos os resultados obtidos até o momento, acreditamos que FIP possa estar agindo como uma redutase na membrana dos tilacóides, tendo como alvos não somente FtsH5, mas também outras proteínas com resíduos de cisteína nas suas estruturas, e que sua atividade tem influência no acúmulo de proteínas dependentes de redução para a maturação como PsaA, PsaB e PC. Uma investigação mais aprofundada da atividade de FIP nos cloroplastos ainda é necessária para o completo entendimento da sua função. The light-driven photosynthetic reactions in plants take place within four multi- subunit protein complexes in the thylakoid membranes, including photosystem II (PSII), the cytochrome b6f complex, photosystem I (PSI) and the ATP synthase complex. Regulation of all these molecular machineries requires a fine-tuning control mechanism mediated by specific proteins, including chaperones, DnaJs, and proteases, such as the FtsH complex. These set of proteins guarantee the proper folding, assembly and degradation of the photosynthetic complexes\' subunits. In this work we showed the involvement of FIP, a zinc-finger protein localized in the thylakoid membranes in A. thaliana, in the abiotic stress response mechanism. Mutants fip knockdown plants were phenotypically more tolerant to abiotic stresses like high light, increased osmotic potential and salt excess. We also showed that FIP is down-regulated by different abiotic stresses, with lower levels of stress-related gene transcripts accumulation in mutant fip plants. Analysis of accumulation of photosynthetic proteins by immunoblot under control conditions showed that mutants fip displayed lower levels of PsaA, PsaB (PSI) and Plastocyanin (PC) proteins than wild-type plants, however are not affected for PSII and Cyt b6f proteins accumulation under the same growth conditions. In addition, the mutants accumulated slightly less FtsH5 proteins in thylakoid membranes, without affecting PSII and PSI efficiency. We tested the putative reductase activity probably mediated by FIP zinc-finger domain, using the recombinant form of the protein 6xHis-FIP in in vitro insulin reduction assays. FIP presented a reductase activity higher than the negative control under the same assay conditions. Taking all together, these results suggest that FIP may be acting as a reductase in the thylakoid membranes, having as targets not only FtsH5 but other targets with available cysteine residues, depending on the reduction step for proper accumulation such as PsaA, PsaB and PC. Further investigations regarding the role of FIP in chloroplasts are still necessary to completely understand its function.

Em cana-de-açúcar, a colonização do caule por fungos oportunistas, como Fusarium verticillioides e Colletotrichum falcatum, está diretamente ligada ao ataque da lagarta Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae). Duas proteínas, SUGARWIN1 e SUGARWIN2 são produzidas em cana-de-açúcar, em resposta ao dano mecânico e ao ataque de D. saccharalis, porém estas proteínas não afetam o inseto, e sim ocasionam alterações fisiológicas e morfológicas em F. verticillioides e C. falcatum, ocasionando a morte destes fungos por apoptose. Dietas artificiais suplementadas com estes fungos oportunistas ocasionaram o ganho de peso da D. saccharalis. Esses dados indicam uma interação mais íntima entre o inseto e estes patógenos de cana, sendo que, neste estudo procuramos identificar relações simbióticas entre os indivíduos, analisando se a forma de transmissão desses fungos é mediado pela D. saccharalis. Os resultados mostraram a presença do F. verticillioides em todas as fases de desenvolvimento da D. saccharalis após contato com o fungo, ou seja, depois de se alimentarem em dieta suplementada por F. verticillioides no 4º instar, permaneceram infectadas pelo fungo ao longo de toda a fase pupal e adulta, em ambos os sexos. Além disso, o F. verticillioides foi transmitido para os descendentes de D. saccharalis, sendo que o fungo foi detectado nos ovos, ou seja, um caso original de transmissão vertical. Por meio de microscopia, também foi possível verificar a alta intensidade de F. verticillioides no interior do intestino de lagartas. Estes dados inferem em uma relação simbiótica entre F. verticillioides e D. saccharalis, onde o simbionte é transferido verticalmente para as gerações subsequentes. As respostas obtidas com o fungo C. falcatum diferiram daquelas obtidas com F. verticillioides, uma vez que não se detectou a presença do fungo a partir da fase pupal. Neste caso, a relação de simbiose entre o fungo e o inseto pode resultar em uma transmissão horizontal. Com este estudo foi possível identificar diferentes formas de transmissão por D. saccharalis para dois fungos envolvidos em podridão de colmo em cana-de-açúcar. Estes dados mudam a forma como é vista a transmissão de F. verticillioides por D. saccharalis em cana-de-açúcar, podendo influenciar a forma de manejo da podridão de Fusarium e da broca nos canaviais. In sugarcane, stem colonization by opportunistic fungi, such as Fusarium verticillioides and Colletotrichum falcatum, is directly linked to the attack of Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae) caterpillar. Two proteins, SUGARWIN1 and SUGARWIN2 are produced in sugarcane, in response to mechanical damage and attack of D. saccharalis, however these proteins do not affect the insect, but cause physiological and morphological changes in F. verticillioides and C. falcatum, causing the death of these fungi by apoptosis. Artificial diets supplemented with these opportunistic fungi caused the weight gain of D. saccharalis. These data indicate a more intimate interaction between the insect and the sugarcane pathogens. In this study, we sought to identify symbiotic relationship among individuals, analyzing whether the transmission of these fungi is mediated by D. saccharalis. The results showed the presence of F. verticillioides in all stages of D. saccharalis development after contact with the fungus, in the 4th instar. The caterpillars remained infect by the fungus throughout the pupal and adult phase, in both sexes. In addition, F. verticillioides was transmitted to D. saccharalis offspring, being detected in eggs, an original case of vertical transmission. Through the microscopy results, it was also possible to verify the high intensity of F. verticillioides inside the intestines of caterpillar. These data infer in a symbiotic relationship between F. verticillioides and D. saccharalis, where the symbiont is transferred vertically to the offspring. The responses obtained with C. falcatum differed from those obtained with F. verticillioides, since the presence of the fungus was not detected from the pupal phase. In this case, the symbiont relationship between fungus and insect can result in a horizontal transmission. With this study was possible to identify different forms of fungi transmission by D. saccharalis. These data change the way the transmission of F. verticillioides by D. saccharalis in sugarcane is viewed, and may influence the management of Fusarium rot and sugarcane borer attack in sugarcane.

A atividade de cisteíno proteases (CP) tem sido relacionada a diferentes patologias, como no caso da leishmaniose, doença de Chagas de alguns tipos de câncer. Devido a homologia entre as cisteíno proteases presentes em altos níveis nesses sistemas celulares, foi investigada aqui a importância dessas enzimas para o desenvolvimento e estabelecimento dessas doenças a partir da atividade biológica in vitro de novos inibidores reversíveis de cisteíno proteases. De maneira geral, as substâncias apresentaram relevante atividade inibitória de cisteíno proteases expressas pelos diferentes sistemas celulares, com máximo de inibição de 42% para o Neq0554 em relação à atividade de CP expressas por Leishmania spp. e 76% em relação a atividade de CP expressas por células de câncer de pâncreas. Diferentes níveis de atividade biológica foram observados entre os sistemas celulares, porém todos apresentaram supressão em relação aos parâmetros citostáticos após a inibição da atividade de CP. Quando testados em Leishmania spp. o crescimento celular foi suprimido em pelo menos 67%, com máximo de inibição de 95% para o Neq0551 a 10 μM. Da mesma maneira, em células de câncer de pâncreas, alterações no ciclo celular e supressão dos processos de migração e formação de colônias foram os resultados mais evidentes, comretenção de 50% da capacidade de formação de colônias das células Mia-Paca2 pelo Neq0554 a 10 μM. Já em relação aos protozoários da capa Y de Trypanosoma cruzi os inibidores testados apresentaram interessante seletividade contra os parasitos, em relação à célula hospedeira LLC-MK2, além de promoverem a supressão de cerca de 80% do processo de invasão celular in vitro quando a célula hospedeira foi previamente tratada com 10 μM do inibidor Neq0662 por 2 h antes do processo de infecção. Por fim, a encapsulação do Neq0554 em apoferritina promoveu um incremento na atividade anticancerígena para células de câncer de pâncreas, com IC50 de 79 μM contra > 200 μM em relação às células de fibroblasto, aumentando sua seletividade. De maneira geral, os resultados corroboram a hipótese de a inibição de cisteíno proteases nos sistemas celulares é eficiente para promover efeitos citostáticos, podendo ser utilizada com controle e supressão do desenvolvimento das patologias. Além disso, a atividade de CP nas células de protozoários e câncer de pâncreas apresentou perfil semelhante de ação, no qual inibidores de CP não promoveram a morte em nível significativo das células, mas ressaltaram os efeitos citostáticos em relação ao crescimento celular. Cysteine proteases (CP) activity has been related to different pathologies, such as leishmaniasis, Chagas disease and some types of cancer. Due to the homology between cysteine proteases expressed by these cellular systems, it was investigated here the importance of these enzymes for the development and establishment of these diseases based on the in vitro biological activity of novel reversible cysteine protease inhibitors. In general, the inhibitor showed a significant inhibitory activity of cysteine proteases expressed by the different cellular systems, with a maximum inhibition of 42% for Neq0554 concerning the CP activity expressed by Leishmania spp. and 76% to CP activity expressed by pancreatic cancer cells. Different profiles of biological activity were observed between the cellular systems, but all substances had significant CP activity suppression, in cytostatic levels after the inhibition of CPA. When the inhibitors were tested against Leishmania spp., the cell growth was suppressed by at least 67%, with maximum inhibition of 95% for Neq0551 at 10 μM. Similarly in pancreatic cancer cells, changes in the cell cycle profile were the most evident results, as well as the suppression of migration and colony formation ability, with 50% retention of the colony development of Mia-Paca2 cells by Neq0554 at 10 μM. In contrast, to protozoa from Trypanosoma cruzi Y strain, the inhibitors tested showed an interesting selectivity against the parasites concerning the host cell LLC-MK2, also promoting the in vitro cell invasion suppression in about 80% when the host cell was pre-treated with Neq0662 10 μM for 2 h. Finally, the encapsulation of Neq0554 promoted an increase in its anticancer activity against pancreatic cancer cells, with IC50 of 79 μM alongside > 200 μM to fibroblast cells, besides increasing its selectivity. In general, the results corroborate the hypothesis that the inhibition of cysteine proteases in the cellular systems is efficient to promote cytostatic effects, being an interesting tool to be used as control and development suppression of some pathologies. Also, CP activity in protozoa cells and pancreatic cancer showed a similar profile of action, in which cysteine protease inhibitors did not promote death at a significant level for the cells, but emphasized cytostatic effects about cell growth.

Bibliotecas de produtos naturais são fontes de moléculas com ações farmacológicas, com diversas aplicações biotecnológicas. Estes compostos apresentam alta especificidade para o alvo, resultante de longo processo de seleção natural, sendo interessantes como ferramentas de estudo e princípios ativos. Porém, apesar da riqueza de estruturas presentes em tais secreções, as dificuldades em obter moléculas puras em grandes quantidades, o alto custo e o tempo de purificação, tornam-se barreiras para seu uso. Assim, cada vez mais, as técnicas ômicas são usadas como uma alternativa para produção destas toxinas obtidas em maior escala. A transcriptômica, técnica que consiste na produção de biblioteca de cDNA a partir do RNA obtido da de organismo, tecido ou célula de interesse, é altamente relevante, já que identifica o material proteico que é realmente transcrito a partir do RNA obtido em determinado tempo e situação. Sapos ainda são animais pouco estudados, quando comparados a outros animais peçonhentos e venenosos, e um dos fatores responsáveis por isso é o baixo rendimento na purificação de toxinas de seu veneno. A fim de se identificar componentes presentes nas secreções do sapo R. schneideri, foi, primeiramente, realizada extração de RNA poli A+ das secreções recém obtidas das glândulas mucosas e das secreções armazenadas por 2 anos no laboratório. A secreção armazenada há dois anos revelou qualidade e quantidade mais apropriadas para o estudo e foi, portanto, usada como material de partida para a construção do transcriptoma por metodologia tradicional. Este transcriptoma resultou em 6 clones com boa qualidade, sendo que um deles, Rs02, apresentou similaridade com a região do pró peptídeo da odorranaina. Uma vez que este transcriptoma não revelou resultados satisfatórios devido à sua baixa eficiência e visando maximizar o conhecimento sobre a secreção, um novo transcriptoma foi construído usando sequenciamento de nova geração, com sequenciador Illumina e RNA total extraído do tegumento contendo glândulas mucosas de um espécime como material de partida. O novo transcriptoma resultou em aproximadamente 131 milhões de reads brutos. Os reads foram filtrados de modo que apenas aqueles com boa qualidade (Q>20) fossem submetidos à montagem de novo. Esta etapa resultou em aproximadamente 130 milhões de reads, com média de 68 pb. Os reads foram então agrupados em contigs usando o programa SOAPdenovo2-Trans e submetidos a diversas abordagens de anotação funcional. Foram encontrados cDNAs codificantes de diversos peptídeos e proteínas com potencial aplicação biotecnológica. Além da abordagem ômica, ensaios de caracterização bioquímica, como atividade enzimática, cromatografia e eletroforese, auxiliaram a detecção de protease sem relatos prévios em secreções de sapo, uma fosfolipase A2, bem como lectina e galectina. Adicionalmente, através do transcriptoma foram identificadas cobatoxinas, mucinas e ficolinas. Portanto, este trabalho foi pioneiro no entendimento molecular do veneno da glândula mucosa de R. schneideri por métodos de vanguarda e análises bioquímicas. Natural products libraries are known as medicine molecules sources once these molecules have a high target specificity inherited from the long natural evolutionary process. Thereby, animal, plant and microorganisms\' secretions are very important to biotechnological applications. However, despite the large number of molecules that can be found in these secretions, the difficulty on obtainment enough purification yield, high cost and long purification time, besides the small secretion amount provided by the studied organism, are factors that make this kind of study even harsher. These are the reasons why omic studies are becoming an alternative to produce these toxins in a larger scale, which allow new researches. Transcriptome is a technique that consists on the production of cDNA libraries from the secretion or gland RNA, using the transcriptase reverse enzyme, which results in a holistic poison understanding. Toads are animals that are still not widely studied, if we compare them with other venomous animals, mainly because of the insufficient purification yield. Thus, the mucous gland transcriptome from Rhinella schneideri poison, a toad that is widely found in Brazilian territory, has a great relevance on the elucidation and possibility to use several kind of molecules, especially because this gland produces unknown molecules. Thereof, aiming to unravel this poison molecules, we first compared the RNA yield from fresh and two years stored mucous gland secretion. The stored secretion has shown more suitable RNA, which was used to construct a Sanger sequencing transcriptome. It resulted in 6 clones and one of them had a good hit with odorranain pro-peptide region. In order to increase the knowledge about the secretion, we turned to Next Generation Sequencing transcriptome using Illumina technologies and one specimen integument as raw material. The new transcriptome resulted in approximately 131 million raw reads. These reads were filtered so that only those with good quality (Q>20) were used to perform the assembling. The latter step resulted in approximately 130 million reads with 68 bp average length. The reads were grouped into contigs using the assembler. Then, the resulting contigs were submitted to different functional annotation approaches. We unraveled cDNAs encoding peptides and protein with biotechnological application. Besides the omic approach, assays for biochemical characterization including chromatography, electrophoresis and proteolytic assays complemented the identification of a protease for the first time in toad secretions, phospholipase A2, as much as lectins and galectins. Thus, the transcriptome also allowed the identification of cobatoxins, mucins and ficolins. Therefore, this is the first work about the molecular composition of Rhinella schneideri mucous gland poison through avant-garde methodology and biochemical anaylsis.

As β-galactosidases são dissacaridases capazes de realizar a reação de hidrólise das ligações β(1→4) de um galactosídeo, tendo a lactose como principal substrato natural. Essas enzimas são amplamente utilizadas na ciência e na indústria, apresentando um alto potencial biotecnológico. Além das propriedades hidrolíticas, as β-galactosidases possuem a característica de sintetizar açúcares complexos chamados galactooligossacarídeos, que são conhecidos como prebióticos. Nesse projeto, nos propusemos a estudar enzimas do tipo β-galactosidase com alto potencial biotecnológico. Foram escolhidos genes dos organismos Xanthomonas campestris pv. campestris e Bifidumbacterium bifidum, os quais possuem alta atividade β-galactosídica, conforme a literatura. Foram clonados nove genes, dos quais o produto de quatro foram purificados, cristalizados e tiveram sua estrutura cristalográfica determinada. A enzimas BbgII foi resolvida pela técnica de single anomalous diffraction. Sua estrutura revelou um trímero em forma de barril, no qual foi possível observar interações entre os resíduos do sítio ativo e a galactose. Adicionalmente, realizamos a caracterização bioquímica e cinética da enzima nativa e de mutantes pontuais. Também foram resolvidas as estruturas cristalográficas das enzimas XCC_1754, XCC_2404 e XCC_2895. A enzima XCC_1754 exibiu uma significativa alteração no loop 11 nas cadeias entre os dois monômeros da unidade assimétrica. Esse loop exibe as conformações aberta e fechada sobre o sítio de interação com os substratos e, através de ensaios de mutação, propomos que essas diferenças são mediadas pelas glicinas 294 e 302, que atuam como uma dobradiça. Apesar de apresentar menor afinidade pelo substrato, o mutante G294P exibiu uma atividade 50% maior do que a enzima nativa. Enquanto isso, o mutante G302P, apesar de exibir um ganho em sua afinidade, perdeu a capacidade de processar eficientemente o substrato. A enzima XCC_2895 também possui três domínios, porém características bioquímicas similares a XCC_1754. Apesar de haver ainda a necessidade de mais estudos para podermos comparar ambas, acreditamos que o fato da enzima XCC_2404 possuir uma estabilidade térmica mais elevada que a enzima XCC_1754, pode estar relacionado com a formação de grandes oligômeros. The β-galactosidases are glycosyl hydrolases that act at the β(1→4) bonds from galactosides, with lactose as the main natural substrate. The use of such enzymes in both science and industry is very common, due its high biotechnological applicability. Beside its hydrolytic capacity, the β-galactosidases are also commonly used for the synthesis of galactoligossacharydes, well-known prebiotics. The focus of this project was to study β-galactosidases with high biotechnological potential. For that, genes from the organisms Xanthomonas campestris pv. campestris, e Bifidumbacterium bifidum were selected due the high β-galactosidic activity of those organisms, according previous works. Such genes were cloned, and four of them were expressed, crystalized and had its x-ray structure determined. The enzyme BbgII was solved applying the single anomalous diffraction method. Its structure shows a trimer forming a barrel, in which it was also possible to observe interactions between residues of the active site and galactose. The native and site direct mutants were biochemically characterized, revealing important features and the different roles of amino acids of active site. We also solved the structure of the enzymes XCC_1754, XCC_2404 and XCC_2895. The enzyme XCC_1754 showed a significant difference between the loop 11 of the two monomers at the asymmetric unit. This loop presented both open and closed conformations, which we believe it was caused by glycines 294 and 302, acting as a hinge. Despite the mutant G294P exhibited a decrease in enzyme affinity for the substrate, its general activity increased up to 50%. Meanwhile, the mutant G302P has gain affinity for the substrates, but it fails into process the substrate efficiently. The enzyme XCC_2895 shows three domains, but its biochemical properties are similar to the enzyme XCC_1754. Although there is still a need for further studies to be able to compare the enzymes, we believe that the higher thermal stability of XCC_2404 compared to XCC_1754 could be related to the formation of large oligomers.

A escaldadura das folhas, causada pela bactéria Gram-negativa Xanthomonas albilineans, é uma das doenças mais importantes que afetam o cultivo da cana-de-açúcar, causando significativa diminuição da produtividade, necessidade de reforma precoce dos canaviais e queda da qualidade do caldo extraído. O impacto dessa doença somado à ausência de agentes químicos ou biológicos para o controle estimula a pesquisa para a descoberta e desenvolvimento de moléculas bioativas como candidatos a novos defensivos agrícolas. Nesse contexto, a enzima N5, N10-metilenotetrahidrofolato desidrogenase ciclohidrolase (FolD) destaca-se como potencial alvo molecular. O projeto de doutoramento visou a caracterização estrutural e funcional da FolD de X. albilineans (XaFolD), além da triagem de moléculas candidatas a inibidores. Para tanto, foram conduzidos estudos integrados em biologia molecular estrutural e química biológica. A expressão heteróloga e purificação da XaFolD resultaram na produção de proteína funcional e adequada aos ensaios de cristalização. A caracterização das atividades desidrogenase e ciclohidrolase da XaFolD indicou os valores de KM para os substratos de ambas as reações, N5, N10-metileno-tetrahidrofolato (50 ± 10 µM) e N5, N10-metenil-tetrahidrofolato (32 ± 3 µM) e do cofator NADP+ (688 ± 81 µM). A estrutura da XaFolD na forma apo, elucidada a 2,1 Å de resolução, revelou uma proteína constituída por 11 hélices alfa e 9 fitas beta distribuídas em um domínio N-terminal catalítico e um domínio C-terminal de ligação ao dinucleotídeo. A enzima pura foi utilizada para a triagem de 1.124 fragmentos por interferometria de biocamada (BLI) e foram identificados três ligantes, DDD00808259 (KD = 260 μM), DDD01305586 (KD = 3 mM) e DDD00100784 (KD = 210 μM), com valores de afinidade na faixa do submilimolar até baixo milimolar. Paralelamente, uma abordagem computacional foi empregada para a triagem virtual de base de dados de compostos como candidatos a ligantes da XaFolD. Os critérios utilizados resultaram na seleção e aquisição de 31 compostos de diferentes classes químicas para avaliação da atividade inibitória frente a enzima alvo. Por fim, ensaios fenotípicos de triagem de inibidores resultaram na descoberta de compostos capazes de inibir o crescimento in vitro de X. albilineans. Dentre os inibidores identificados o composto THP2 apresentou a maior potência, com valor determinado de EC50 igual a 23 ± 2 μM. Os dados estruturais, cinéticos e biofísicos obtidos nesta tese de doutoramento formam a base experimental e computacional para a descoberta e planejamento de inibidores candidatos a novos agroquímicos para o tratamento da escaldadura das folhas. The leaf scald disease is a severe condition which affects sugarcane crops. Leaf scald is caused by the Gram-negative bacteria Xanthomonas albilineans and it has a dramatic impact on crop productivity, including the yield reduction and dropping the quality of the juice. The impact of this disease besides the absence of chemical or biological agents to treat it stimulates the research towards the discovery and development of bioactive molecules as lead candidates to new agrochemicals. In this context, the enzyme N5, N10-methylenetetrahydrofolate dehydrogenase-cyclohydrolase (XaFolD) stands out as a potential molecular target. Facing this scenario, the PhD project comprised the structural and functional characterization of X. albilineans FolD (XaFolD) and the screening of molecules to identify inhibitors. For this purpose, integrated studies in structural molecular biology and biological chemistry have been carried out. Suitable protein for crystallization and kinetic assays was produced by heterologous expression. The XaFolD dehydrogenase and cyclohydrolase activities were characterized, revealing KM values of 50 ± 10 µM for N5, N10- methylenetetrahydrofolate, 32 ± 3 µM for N5, N10-methenyltetrahydrofolate, and 688 ± 81 µM for NADP+. The structure of XaFolD in the apo form was elucidated at 2.1 Å resolution and it revealed a protein consisting of 11 alpha helices and 9 beta sheets distributed in the catalytic N-terminal domain and the C-terminal dinucleotide binding domain. Screening of 1,124 fragments by biolayer interferometry (BLI) revealed three ligands, DDD00808259, DDD01305586 and DDD00100784, with determined KD values of 260 µM, 3 mM and 210 M, respectively. Furthermore, a virtual screening was performed to identify XaFolD ligands. As a result, 31 chemically diverse compounds were selected to be evaluated by potency assays. Additionally, phenotypical assays against X. albilineans have been performed and inhibitors were identified. Among them, the compound THP2 presented the highest potency, with a determined value of EC50 equal to 23 ± 2 µM. The structural, kinetic, and biophysical data obtained in this PhD thesis provide the molecular basis for discovering and planning bioactive molecules as agrochemicals to control leaf scald disease.

As hialuronidases de peçonhas animais são capazes de clivar o hialuronan presente na matriz extracelular, facilitando a difusão das toxinas no tecido da vítima. Essas enzimas têm sido negligenciadas, devido à instabilidade enzimática e à baixa concentração na peçonha. Assim, a expressão heteróloga das hialuronidases permite a sua obtenção em quantidades que viabilizam seu estudo estrutural e funcional. Associado a isso, o transcriptoma propicia a identificação de novas toxinas e componentes de baixa proporção na peçonha. Portanto, o presente trabalho realizou o transcriptoma da glândula de peçonha do escorpião Tityus serrulatus e a clonagem e expressão heteróloga da hialuronidase. No transcriptoma foram obtidos 558 ESTs, dos quais 61,8% correspondem às toxinas, dentre elas neurotoxinas com ação em canais iônicos, metaloproteinas, hipotensinas, peptídeos antimicrobianos, dentre outros. Foram também identificadas novas toxinas como o neuropeptídeo e Ts16.1, descritos pela primeira vez para o gênero Tityus. Dentre os transcritos obtidos, foi identificado apenas um clone correspondente ao C-terminal incompleto de uma hialuronidase de T. serrulatus. Consequentemente, foi produzido o gene sintético contendo a sequência da TsHyal-1, obtida em bancos de dados, no vetor de expressão pPICZ?A para expressão heteróloga em P. pastoris. A rTsHyal-1 foi expressa em escala laboratorial em meio não suplementado (BMM) em pH 7,0 durante 96 h da indução com alimentação diária de metanol a 0,75%. A rTsHyal-1 foi produzida na sua forma solúvel e ativa (838,31 UTR/mg) e resultou em um rendimento proteico de 250 mg/L de material expresso. O secretoma do meio de expressão mostrou que além da rTsHyal-1, a P. pastoris também secreta proteínas nativas associadas à ligação do ATP, metabolismo de carboidrato e resposta ao estresse oxidativo. A rTsHyal-1 foi parcialmente purificada em troca catiônica fraca e apresentou atividade específica de 1.097,45 UTR/mg. A rTsHyal-1 apresenta massa molecular de 49,5 kDa e o tratamento com PNGase F seguido da análise por espectrometria de massas (MALDI-TOF) indicou que uma possível N-glicosilação de 4,5 kDa. Adicionalmente, o sequenciamento dos digestos trípticos da enzima realizado no MALDI-TOF e pelo Q-Exactive resultaram em 46,8% de cobertura da sequencia da proteína. A rTsHyal-1 apresenta especificidade pelo substrato hialuronan, seguido da condroitina C, A e B e apresentou atividade ótima em pH 6,0 e a 40°C. Adicionalmente, o ensaio do MTT indicou que a enzima recombinante não apresenta citotoxicidade in vitro. Os resultados obtidos determinaram as melhores condições para a expressão heteróloga da rTsHyal-1, que corresponde à primeira hialuronidase recombinante de escorpião expressa em P. pastoris com atividade enzimática preservada The venom hyaluronidases of animals are able to cleave hyaluronan present in the extracellular matrix, acting as a spreading factor for the toxins into the tissues of the victim. These enzymes have been neglected due to their instability and low concentration in the venom. Thus, heterologous expression of hyaluronidases permits the obtainment of sufficient amount for structural and functional studies. Moreover, the transcriptome allows the identification of new toxins or components with low proportion in the venom. In this way, this study aimed the construction of the transcriptome of Tityus serrulatus venom gland and cloning/heterologous expression of hyaluronidase. In the transcriptome, 558 ESTs were identified and 61.8% corresponded to toxins, such as neurotoxins with action on ion channels, metalloproteins, hypotensins, antimicrobial peptides, among others. In addition, new toxins were identified, comprising one neuropeptide and Ts16.1, described for the first time to the genus Tityus. Among the obtained transcripts, one identified clone corresponded to an incomplete C-terminal of a hyaluronidase. Consequently, a synthetic gene was synthesized containing the sequence of TsHyal-1 (obtained from databases) in the pPICZ?A vector for heterologous expression in P. pastoris. The rTsHyal-1 was expressed at laboratorial scale in unsupplemented medium (BMM) at pH 7.0 for 96 h, after induction time, with daily feeding of 0.75% methanol. The rTsHyal-1 was produced in soluble and active form (838.31 UTR/mg) and resulted in a protein yield of 0,266 mg/mL in final expressed material. Besides, the secretome of the medium showed that P. pastoris also secretes native proteins bound with ATP, proteins related to carbohydrate metabolism and oxidative stress response. The rTsHyal-1 was partially purified in a weak cation exchange and presented specific activity of 1097.45 UTR/mg. The rTsHyal-1 has molecular mass of 49.5 kDa and the treatment with PNGase F and analysis by mass spectrometry (MALDI-TOF) indicated a potential N-glycosylation of 4.5 kDa. Additionally, the sequencing of tryptic digests performed in the MALDI-TOF and Q-Exactive resulted in 46.8% of protein sequence coverage. The rTsHyal-1 presents substrate specificity for hyaluronan followed by chondroitin C, A and B and showed an optimum activity at pH 6.0 and 40°C. Furthermore, the MTT assay indicated that the recombinant enzyme does not display in vitro cytotoxicity. These results validate the biotechnological process of the heterologous expression of rTsHyal-1. This is the first recombinant hyaluronidase from scorpions expressed in P. pastoris system with enzymatic activity preserved.

Septinas abrangem uma família conservada de proteínas que ligam e hidrolisam GTP e formam heterofilamentos, anéis e redes para realizar as suas funções. Apresentam três domínios estruturais: o domínio N-terminal contendo uma sequência polibásica (para ligar membranas), o domínio de ligação ao nucleotídeo (G) e o domínio C-terminal que inclui uma sequência predita de formar um coiled-coil. Em humanos, as 13 septinas são classificadas em quatro grupos (I, II, III e IV) baseadas nas sequências de aminoácidos. O único filamento caracterizado estruturalmente, até hoje, é o formado por SEPT2-SEPT6-SEPT7, mostrando que as subunidades interagem através de duas interfaces (chamadas G e NC). Os determinantes estruturais da montagem correta do filamento são pouco conhecidos, sendo o estudo limitado pela complexidade em purificar e cristalizar complexos triméricos ou tetraméricos. Uma abordagem alternativa é estudar interfaces individuais de um filamento (G e/ou NC) por separado. Assim, o presente projeto objetivou estudar, utilizando uma abordagem biofísica e estrutural, a interface G formada por SEPT5 e SEPT8 para elucidar os fatores importantes em determinar a sua especificidade. Os domínios GTPase de SEPT5 e SEPT8 foram clonadas em vetor de expressão bicistrônico pET-Duet, co-expressas e co-purificadas. Estudos de análise do estado oligomérico e homogeneidade foram conduzidos utilizando cromatografia de exclusão molecular, espalhamento dinâmico de luz e ultracentrifugação analítica, revelando um complexo dimérico e monodisperso. O complexo apresenta uma mistura aproximadamente equimolar de nucleotídeos (GTP e GDP) ligados enquanto SEPT8(G) sozinha é incapaz de ligar qualquer um dos dois. Além disto o complexo apresenta uma termoestabilidade maior que SEPT8(G), verificado por um aumento em Tm de 5°C. Com o intuito de observar os determinantes estruturais da especificidade, ensaios de cristalização foram conduzidos e assim, cristais do complexo SEPT5-SEPT8(G) que difrataram apenas a muito baixa resolução foram obtidos. Na ausência de uma estrutura cristalográfica, modelagem por homologia foi realizada para analisar as interfaces G entre diferentes combinações de septinas. Identificamos uma interação entre aminoácidos característicos (aminoácidos únicos para cada grupo de septinas) para o complexo formado entre membros do grupo III, (incluindo SEPT5) e membros do grupo II, (incluindo SEPT8). Esta interação entre Phe131 (grupo III) e Thr19 (grupo II) pode explicar a especificidade na formação de uma interface G entre septinas destes grupos durante a formação do filamento e além disso, a importância da presença do GTP ligado ao septina do grupo II. Com isto, propomos pela primeira vez uma explicação plausível da relevância da perda de atividade catalítica das septinas deste grupo, um fato inexplicado até o momento. Mutação dos resíduos identificados levou a uma mudança no seu perfil de eluição do complexo durante purificação por exclusão molecular indicando alterações na formação do complexo mutante. Septins are a conserved family of proteins that bind and hydrolyze GTP and form heterofilaments, rings and networks in order to carry out their functions. They have three structural domains: an N-terminal domain containing a polybasic sequence (for membrane binding), a nucleotide-binding (G) domain and a C-terminal domain including a sequence predicted to form a coiled-coil. In humans, 13 septins have been classified into four groups (I, II, III and IV) based on their amino acid sequences. The only structurally characterized filament described to date is formed by SEPT2-SEPT6-SEPT7, which reveals that the subunits interact through two different interfaces (G and NC). The structural determinants of correct filament assembly are poorly known, and this is limited by the complexity of purifying and crystallizing trimeric or tetrameric complexes. An alternative approach is to study a single filament interface (G or NC) on its own. Here, we aimed to study, using biophysical and structural approaches, the G interface formed between SEPT5 and SEPT8 to elucidate the factors relevant to determining its specificity. The GTPase domain of SEPT5 and SEPT8, were cloned into the bicistronic expression vector pET-Duet, co-expressed and co-purified. Studies to determine the oligomeric state and homogeneity of the complex were conducted using size exclusion chromatography, dynamic light scattering and analytical ultracentrifugation, revealing a monodisperse dimer for SEPT5-SEPT8(G). The complex elutes with an approximately equimolar mixture of bound nucleotides (GTP and GDP) whereas SEPT8(G) alone is shown to be unable to bind either. Furthermore, the complex has a greater thermostability than SEPT8(G), demonstrated by an increase of 5°C in Tm. In order to determine the structural determinants of specificity, crystallization trials were conducted and crystals of the SEPT5-SEPT8(G) complex were obtained, but these diffracted to only very low resolution. In the absence of a crystal structure, homology modeling was performed to analyze the potential G interfaces between different septin combinations. An interaction between characteristic amino acids (those which are unique to given septin group) was identified for the complex formed between group III septins (including SEPT5) and group II septins (including SEPT8). This interaction, between Phe131 (group II) and Thr19 (group III) may explain the specificity in the formation of a G interface between septins of these groups during filament formation and furthermore the importance of GTP bound to the group II septin. These observations allow us to propose for the first time a plausible explanation for relevance of the loss of catalytic activity by this septin group, an unexplained fact up until now. Mutation of the identified residues resulted in a change in the elution profile of the complex from the size exclusion column suggesting structural alterations in the mutants.

RALF é um peptídeo hormonal de aproximadamente 5kDa presente em diferentes espécies do reino vegetal regulando negativamente a expansão celular. AtRALF1 é uma isoforma específica de raiz das 37 presentes em Arabidopsis thaliana que regula negativamente o crescimento de raízes seguido de uma mobilização de Ca+2 intracelular e inibição na secreção de prótons (H+). Neste trabalho foi caraterizado a localização e tráfego intracelular do peptídeo AtRALF1. RALF is a 5kDa peptide hormone ubiquitous in different species of the plant kingdom that regulates cell expansion. AtRALF1 is a root-specific isoform of 37 present in Arabidopsis thaliana that negatively regulates root growth by intracellular calcium mobilization and inhibition of proton secretion (H+). In this work was studied the localization and intracellular trafficking of the AtRALF1 peptide.

Plants respond to insect and pathogen attack by inducing and accumulating a large set of defense proteins. Colonization of sugarcane stalk by opportunistic fungi, such as Fusarium verticillioides and Colletotrichum falcatum, usually occurs after Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Cambridae) caterpillars attack increasing the damage caused by the borer. Two homologous of BARWIN protein were identified in sugarcane, SUGARWIN1 and SUGARWIN2. Their gene expression is induced in response to wound and Diatraea saccharalis damage. However, the recombinant SUGARWIN protein does not affect insect development; but promotes significant morphological and physiological changes in Fusarium verticillioides and Colletotrichum falcatum, which lead to fungal cell death via apoptosis, indicating that SUGARWINs may work as a first layer of defense against the fungi infection. In this study, we deepen our understanding of the role of SUGARWINs in plant defense and the molecular mechanisms by which these proteins affect fungi by elucidating their molecular targets. Our results show that SUGARWINs play an important role in plant defense against opportunistic pathogens. We demonstrated that SUGARWINs are induced by C. falcatum, and the induction of SUGARWINs can vary among sugarcane varieties. The sugarcane variety exhibiting the highest level of SUGARWIN induction exhibited a considerable reduction in C. falcatum infection. Furthermore, SUGARWIN1 exhibited ribonuclease and chitinase activity, whereas SUGARWIN2 exhibited only chitinase activity. This variable enzymatic specificity seems to be the result of divergent amino acid composition within the substrate-binding site. Additionally, plants attacked by insects and pathogens display profound physiological, morphological and chemical changes or adaptations, which may result in organism attraction or avoidance. In this study, we also aimed to understand the insect-fungi association in sugarcane and the role of fungal volatile compounds in this association. Our results have shown that D. saccharalis positively influences C. falcatum infection on sugarcane, inducing a fast growing when compared to C. falcatum treatment without D. saccharalis attack. In addition, both fungi, C. falcatum and F. verticillioides, have been shown a double effect on D. saccharalis caterpillar, they promoted a strong attraction for insects due volatile organic compound emission and positively influenced D. saccharalis feeding and weight gain in diets supplemented with fungi. Fungal volatile organic compounds from C. falcatum and F. verticillioides were identified and quantified; acoradiene and acorenol were specifically induced by the fungi. These data suggest a synergistic interaction, mediated by organic volatile compounds, between D. saccharalis and the fungi C. falcatum and F. verticillioides in sugarcane. As plantas respondem ao ataque de insetos e patógenos induzindo e acumulando um grande conjunto de proteínas de defesa. A colonização do caule de cana por fungos oportunistas, como Fusarium verticillioides e Colletotrichum falcatum, geralmente ocorre após o ataque de lagartas de Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Cambridae), resultando no aumento do dano causado pelo inseto. Dois homólogos da proteína BARWIN foram identificados em cana-de-açúcar, SUGARWIN1 e SUGARWIN2. A expressão desses genes é induzida em resposta ao ferimento mecânico e ao ataque de Diatraea saccharalis, entretanto, a proteína não afeta o desenvolvimento do inseto, mas promove alterações morfológicas e fisiológicas significativas em Fusarium verticillioides e Colletotrichum falcatum, causando a morte destes fungos por apoptose. Esses dados indicam que as SUGARWINs podem funcionar como uma defesa inicial contra a infecção fúngica. Neste estudo, aprofundamos nosso entendimento do papel das SUGARWINs na defesa de plantas e os mecanismos moleculares pelos quais essas proteínas afetam os fungos, elucidando seus alvos moleculares. Nossos resultados mostraram que as SUGARWINs desempenham um papel importante na defesa da planta contra patógenos oportunistas. Foi demonstrado que essas proteínas também são induzidas por C. falcatum em cana-de-açúcar, e sua indução pode variar entre as variedades de cana-de-açúcar. A variedade de cana-de-açúcar que apresentou o maior nível de indução de SUGARWINs apresentou uma redução considerável na infecção por C. falcatum. Além disso, SUGARWIN1 exibiu atividade de ribonuclease e quitinase, enquanto que SUGARWIN2 exibiu apenas atividade de quitinase. Esta especificidade enzimática parece ser o resultado da composição divergente de aminoácidos no sítio de ligação do substrato. Além disso, as plantas atacadas por insetos e patógenos exibem profundas alterações fisiológicas, morfológicas e químicas ou adaptações, que podem resultar em atração ou repelência do organismo, dessa forma, estudamos também a associação inseto-fungos na cana-de-açúcar, e o papel dos compostos voláteis fúngicos nessa associação. Nossos resultados mostraram que D. saccharalis influencia positivamente a infecção por C. falcatum em cana-de-açúcar, induzindo crescimento rápido do fungo quando comparado ao tratamento com C. falcatum sem ataque de D. saccharalis. Além disso, ambos os fungos, C. falcatum e F. verticillioides, mostraram um efeito duplo sobre lagartas de D. saccharalis, promovendo uma forte atração desses insetos devido à emissão de compostos orgânicos voláteis e influenciando positivamente a alimentação de D. saccharalis e ganho de peso em dietas suplementadas com fungos. Os compostos orgânicos voláteis fúngicos de C. falcatum e F. verticillioides foram identificados e quantificados; acoradieno e acorenol foram especificamente induzidos pelos fungos. Estes dados sugerem uma interação sinergistica, mediada por compostos orgânicos voláteis, entre D. saccharalis e os fungos C. falcatum e F. verticillioides em cana-de-açúcar.

Septinas compreendem uma conservada família de proteínas de ligação a nucleotídeo de guanina, capazes de formar filamentos. No entanto, apesar de sua importância em vários eventos celulares, ainda há pouca informação disponível no que diz respeita aos detalhes de suas funções moleculares e o mecanismo que conduz a formação de hetero-oligômeros. O objetivo desta tese foi a clonagem, co-expressão e cristalização de septinas e seus complexos (SEPT9-SEPT11-SEPT7; SEPT2-SEPT6-SEPT7-SEPT9; SEPT4-SEPT6-SEPT7 e SEPT4- SEPT8-SEPT7) seguidas por análise estrutural comparativa. Os cDNAs que codificam para as proteínas SEPT9, SEPT6, SEPT2, SEPT11, SEPT8, SEPT4, SEPT9GCα0 (resíduos 262-568) e SEPT9GC (resíduos 279-568) foram clonadas com sucesso em vetores de transferências ou de expressão. O complexo que foi melhor caracterizado, foi o composto por SEPT2-SEPT6-SEPT7-SEPT9GCα0, o qual foi confirmado por LC-MS/MS após digestão tríptica, revelando a produção in vitro de um complexo de septina tetramérico. Além disso, caracterizou-se o hetero dímero formado por SEPT7NGc-SEPT9GC. No entanto, as proteínas que foram mais plenamente investigadas foram as construções SEPT9GCα0 e SEPT9GC que foram estudados individualmente para caracterizações biofísicos e estruturais. SEPT9GCα0 apresentou-se bastante instável, porém, SEPT9GC foi eficientemente produzida e caracterizada. O estado oligomérico da proteína (monômero) foi confirmado por cromatografia de exclusão molecular. A proteína foi produzida na forma apo, e foi incapaz de hidrolisar GTP. A finidade de SEPT9GC pelos nucleotídeos GDP e GTPγS, foi avaliada por Calorimetria de Titulação Isotérmica -ITC, revelando que SEPT9GC possui uma maior afinidade por GTPγS, com Kd de 25,9 µM, o qual é dependente do íon Mg2+. Foram realizados estudos de cristalização dessa proteína, que resultou em cristais de alta resolução, com a proteína complexada a GDP e GTPγS. Interessantemente, a estrutura do complexo de SEPT9GC com o nucleotídeo GTPγS foi obtido por soaking de um cristal previamente obtido complexado com GDP. Este é o primeiro relatório da aplicação deste método para septinas. Finalmente, obtivemos três conjuntos de dados cristalográficos, dois para SEPT9GC-GDP, com resolução de 2.8 Å e 2.1Å e um conjunto de dados de SEPT9GC-GTPγS obtido a 2.8 Å. Dentre as principais características observadas na estrutura de SEPT9GC, tem-se a interface NC responsável pela polimerização dos filamentos, a qual se mostrou diferente dependendo do tipo de nucleotídeo ligado, com encurtamento do filamento na presença de GTPγS. Isso indica a comunicação entre as interfaces consecutivas G e NC ao longo do filamento. A mudança conformacional na interface envolve o rearranjo dos resíduos que são altamente conservados em todas as septinas, bem como alguns que são específicos do grupo de SEPT9 e podem ter implicações para a montagem de filamentos e de associação da membrana. Septins belong to a highly conserved family of guanine nucleotide binding proteins, capable of forming filaments. Despite their importance for several critical cellular events including cell division, little information is available about their molecular functions and the mechanism which leads to the formation of hetero-oligomers. The aim of this thesis was the cloning, co-expression and crystallization of septins and their complexes (SEPT9-SEPT11-SEPT7; SEPT2-SEPT6-SEPT7-SEPT9; SEPT4-SEPT6-SEPT7 and SEPT4-SEPT8-SEPT7), followed by comparative structural analysis. The cDNAs coding for the proteins SEPT9, SEPT6, SEPT2, SEPT11, SEPT8, SEPT4, SEPT9GCα0 (residues 262-568) and SEPT9GC (residues 279-568) were successfully cloned into transferable or expression vectors. The best characterized complex was that composed of SEPT2-SEPT6-SEPT7-SEPT9GCα0, which was confirmed by LC-MS/MS analysis after triptic digestion, unveiling the in vitro production of a tetrameric septin complex. Additionally, we characterized the hetero-dimer formed by SEPT7NGc-SEPT9GC. However, the most fully investigated proteins were the constructs SEPT9GCα0 and SEPT9GC which were studied individually for biophysical and structural characterizations. SEPT9GCα0 was highly unstable contrasting with SEPT9GC that was efficiently produced and characterized. The presence of the oligomeric state of SEPT9GC (monomer) was confirmed by molecular exclusion chromatography. The protein was produced in the apo form and was capable of hydrolyzing GTP. The affinity of SEPT9GC for GDP and GTPγS nucleotides was evaluated by Isothermal Titration Calorimetry (ITC) revealing that SEPT9GC has a higher affinity for GTPγS, with a Kd of 25.9 µM, which is dependent on the presence of Mg2+. Crystallization studies of this protein were performed, obtaining high quality crystals of protein complexes with GDP and GTPγS. Interestingly, the structure of the complex of SEPT9GC with the nucleotide GTPγS was obtained by soaking a previously grown crystal of the GDP complex. This is the first report of the application of this method for septins. Finally, we have obtained three sets of crystallographic data, two for SEPT9GC-GDP, at resolutions of 2.8 Å and 2.1 Å, and one set of data for SEPT9GC-GTPγS at 2.8 Å. Among the main characteristics observed in the SEPT9GC structure is the NC interface responsible for filament polymerization, which is shown to vary according to the type of bound nucleotide, with foreshortening of the filament in the presence of GTPγS. This indicates communication between consecutive G and NC interfaces along the filament. The conformational change at the interface involves the rearrangement of residues which are highly conserved in all septins as well as several which are SEPT9 group specific and may have implications for filament assembly and membrane association.

A biogênese do ribossomo é um processo complexo, altamente ordenado e regulado, no qual o transcrito primário é processado por endo e exonucleases para gerar os RNAs ribossomais maduros. Este processo foi melhor caracterizado em Saccharomyces cerevisiae, porém alguns fatores atuantes em humanos tiveram uma função divergente descrita. Um desses fatores é a proteína NIP7, altamente conservada em eucariotos, que atua na formação da subunidade ribossomal 60S, em levedura, e 40S, em humanos. Assim, esse trabalho propôs a caracterização funcional da proteína CrNIP7, homóloga a NIP7, presente em Chlamydomonas reinhardtii. C. reinhardtii é uma alga verde unicelular ancestral a plantas, utilizada como modelo eucarioto para estudos de fotossíntese e de flagelos. Nesse trabalho, um estudo de complementação funcional foi realizado utilizando duas linhagens de Saccharomyces cerevisiae diferentes e em ambas CrNIP7 complementou a função de Nip7p de leveduras, indicando uma participação na síntese da subunidade 60S do ribossomo. Uma busca por parceiros de interação de CrNIP7 foi também realizada, utilizando CrNIP7 como isca para rastrear uma biblioteca de cDNA de C. reinhardtii em sistema de duplo híbrido em leveduras, o que resultou em dois novos potenciais parceiros de interação. Esses parceiros foram identificados como proteínas preditas conceitualmente no genoma de C. reinhardtii, denominadas Predicted e G-patch. Adicionalmente, a interação entre CrNIP7 e CrSBDS, proteína homóloga a Sdo1 (de levedura) e HsSBDS (de humanos), foi confirmada através de um experimento de duplo híbrido dirigido. A interação entre as proteínas CrNIP7 e CrSBDS foi validada por pull down e um teste preliminar sugeriu que CrNIP7 e Predicted também interagem in vitro. Análises de bioinformática indicam que Predicted, G-patch e CrSBDS tenham regiões intrinsicamente desordenadas, as quais podem se estruturar na interação com seus parceiros. Em conjunto, os resultados desse trabalho contribuem para entendimento do papel de CrNIP7 na biogênese de ribossomos em Chlamydomonas reinhardtii em comparação com outros modelos eucarióticos. Ribosome biogenesis is a complex, highly regulated and ordered process in which the primary transcript is processed by endo- and exonucleases to generate the mature ribosomal RNAs. This process was best characterized in Saccharomyces cerevisiae, but some factors have been described in humans with different function. One of these divergent factors is NIP7, a highly conserved protein in eukaryotes, which acts in the formation of ribosomal 60S subunit, in yeast, and 40S, in humans. Based on this, this work proposed the functional characterization of CrNIP7 protein, homologous to NIP7, from Chlamydomonas reinhardtii. C. reinhardtii is a green alga, ancestral to plants, that is used as an eukaryote model for photosynthesis and flagella studies. In this study, a functional complementation assay was performed using two different strains of Saccharomyces cerevisiae and, in both approaches, CrNIP7 protein complemented the function of Nip7p from yeast, indicating its participation in the synthesis of the 60S ribosomal subunit. A two-hybrid assay was carried out using CrNIP7 as bait to screen a C. reinhardtii cDNA library in order to find out CrNIP7 interaction partners, wich resulted in two novel potentially partners. The interacting proteins were identified as conceptually predicted proteins in the genome of C. reinhardtii and were called Predicted and G-patch. Additionally, the interaction between CrNIP7 and CrSBDS, a protein homologous to Sdo1 (yeast) and HsSBDS (humans), was confirmed by a direct two-hybrid assay. The interaction between CrNIP7 and CrSBDS proteins was validated by pull down and a preliminary test suggested that CrNIP7 and Predicted also interact in vitro. Bioinformatics analyzes indicate that Predicted, G-patch and CrSBDS have intrinsically disordered regions, which can be ordered in the moment of interaction. Taken together, the results of this work contribute to understand the role played by CrNIP7 in ribosome biogenesis in Chlamydomonas reinhardtii compared to other eukaryotic models.

Introdução e objetivos: β-glicosidases da família GH1 das glicosil-hidrolases possuem um dobramento do tipo barril (β/α)8. Propõe-se que proteínas com este dobramento, que usualmente classificam-se como tendo um único domínio, na verdade são compostas por dois domínios, cada um deles correspondendo a um \"meio barril\" (β/α)4. Assim, as proteínas com dobramento barril (β/α)8 seriam provenientes de uma duplicação e fusão gênica de um ancestral \"meio barril\" (β/α)4. O objetivo geral deste projeto é investigar a existência de dois domínios (β/α)4, as metades N- e C-terminal, na estrutura (β/α)8 barril da β-glicosidase A de Thermotoga maritima (bglTm) e β-glicosidase B de Paenibacillus polymyxa (bglB) por meio de análise da desnaturação térmica e química dessas enzimas. Resultados: Para atingir esse objetivo foram introduzidas mutações que rompem contatos não covalentes entre os supostos domínios destas β-glicosidases. Os segmentos de DNA que codificam as enzimas selvagem e mutantes foram clonados em plasmídeo de expressão pLATE51 e as enzimas recombinantes expressas em Escherichia coli BL21(DE3). Foram purificadas com sucesso as enzimas selvagens e duas mutantes de bglTm, denominadas T1 e T2, que possuem 2 e 4 mutações respectivamente em resíduos na interface inter-metades. Para confirmar o enovelamento destas proteínas recombinantes foi empregada a análise de estruturas secundárias por dicroísmo circular, também o espectro de fluorescência intrínseca de triptofano e sua supressão por acrilamida e finalmente foram determinados parâmetros cinéticos. Observou-se que não houve mudanças significativas na exposição dos triptofanos das proteínas recombinantes, sugerindo que se encontram enoveladas, o que está de acordo com a observação de que as proteínas recombinantes mantêm sua atividade catalítica. Já pela análise de dicroísmo circular concluiu-se que a mutante T1 possui dobramento semelhante à selvagem bglTm e que T2 apresenta diferenças significativas, sendo as porcentagens de α-hélice de 21%, 22% e 10% para bglTm, T1 e T2, respectivamente. Em seguida demonstrou-se que T1 mantém a termo estabilidade semelhante à selvagem, enquanto que T2 tem termo estabilidade reduzida, apresentando kobs de 0,3 min-1 em 80°C e de 0,06 min-1 em 75 °C.. O cálculo de Tm através de Differential Scanning Fluorimetry foi feito para bglB e T2 (42 e 81.7 °C respectivamente), enquanto que bglTm e T1 mantiveram-se estáveis na faixa de temperatura analisada (até 95°C). Na análise do efeito da temperatura sobre a estrutura das mutantes T1 e T2 não se observou nenhuma evidência da presença dos dois supostos domínios (β/α)4. A análise da desnaturação por cloreto de guanidina mostrou que o c50 diminuiu para T2 (2,4 M), mas não mostrou alteração para T1 (4,5 M) em comparação à bglTm (4,3 M). Coerentemente, a estabilidade da enzima selvagem e de T1 na ausência de desnaturante é a mesma (ΔGH2O = 5,2 kcal/mol), mas se reduziu para a T2 (ΔGH2O = 3,5 kcal/mol). Os cálculos do parâmetro m mostraram uma cooperatividade semelhante na desnaturação de bglTm, T1 e T2, não evidenciando independência entre os dois supostos domínios (β/α)4. Em conclusão, a análise estabilidade da β-glicosidase bglTm frente à temperatura e ao cloreto de guanidina não revelaram a presença dos domínios (β/α)4 que correspondem às metades N- e C-terminal desta β-glicosidase. Introduction and Aims: β-glucosidases from the family GH1 of the glycosil-hidrolases presents a (β/α)8 barrel folding. These proteins are usually classified as single domain, however it has been alternatively proposed that they actually are formed by two \"half barrel\" (β/α)4. Thus, (β/α)8 barrel proteins had evolved from an \"half barrel\" ancestor that underwent a duplication-fusion event. The general goal of this project is the search for the two putative (β/α)4 domains, which form the N- and C-terminal ends of the β-glucosidase A from Thermotoga maritima (bglTm) and β-glucosidase B from Paenibacillus polymyxa (bglB), detecting their presence through the thermal and chemical stability of these (β/α)8 barrel proteins. Results: Site-directed mutagenesis was employed to replace residues forming non-covalent interaction between the putative (β/α)4 domains. DNA segments coding for bglB, bglTm and mutant bglTm were cloned into the pLATE51 expression vector and produced as recombinant proteins in E. coli BL21(DE3). The bglB, bglTm and two mutant bglTm, hereafter called T1 and T2, with 2 and 4 mutations respectively on residues in the interface between the protein halves, were purified. They were stable folded as shown by detecting their catalytic activity upon two different substrates and also by circular dichroism (CD) and tryptophan fluorescence analysis. Nevertheless, T2 showed a decrease in the α-helix content (10 %) in the CD analysis, whereas bglTm and T1 are similar (22 %). The wild-type bglTm and T1 are thermostable, whereas T2 was inactivated after pre-incubation at high temperature (kobs = 0,3 min-1 at 80 °C and 0,06 min-1 at 75 °C). The Differential Scanning Fluorimetry experiments revealed Tm of 42 e 81.7 °C for bglB and T2, respectively, whereas wild-type bglTm and mutant T1 did not showed any thermal transition up to 95 °C. Indeed, the analysis of the thermal stability of T1 and T2 did not reveal any evidence of the putative (β/α)4 domains. Following that, the analysis of the protein denaturation by guanidine hydrochloride showed that the c50 for T2 was reduced (2.4 M), whereas no modification was observed for bglTm and T1 (4,3 and 4,5 M, respectively). In agreement the stability of bglTm and T1 (ΔGH2O = 5,2 kcal/mol) is similar, but it was reduced for T2 (ΔGH2O = 3,5 kcal/mol). The m parameter showed a similar cooperative denaturation for wild-type bglTm and mutants T1 and T2, but no evidence of the independent unfolding of the putative (β/α)4 domains was found. Conclusion: In conclusion, the analysis of the thermal and chemical stability of the bglTm did not reveal the presence of the putative (β/α)4 domains that form the N- and C-terminal end of these β-glucosidase.

Nos eucariotos, a evolução dos sistemas de transporte molecular foi essencial pois seu alto grau de compartimentalização requer mecanismos com maior especificidade para a localização de proteínas. Com o estabelecimento das mitocôndrias e plastídeos como organelas da célula eucariota, grande parte dos genes específicos para sua atividade e manutenção foram transferidos ao núcleo. Após a transferência gênica, a maioria das proteínas passaram a ser codificadas pelo núcleo, sintetizadas no citosol e direcionadas às organelas por uma maquinaria complexa que envolve receptores nas membranas das organelas, sequências de direcionamento nas proteínas e proteínas citossólicas que auxiliam o transporte. A importação depende em grande parte de uma sequência na região N-terminal das proteínas que contém sinais reconhecidos pelas membranas organelares. No entanto, muito ainda não é compreendido sobre o transporte de proteínas organelares e fatores ainda desconhecidos podem influenciar o direcionamento sub-celular. O objetivo deste trabalho foi a caracterização da General Regulatory Factor 9 (GRF9), uma proteína da família 14-3-3 de Arabidopsis thaliana potencialmente envolvida no direcionamento de proteínas organelares, e a geração de um genótipo para ser utilizado na obtenção de uma população mutante para genes que afetam o direcionamento da proteína Tiamina Monofosfato Sintetase (TH-1). Após experimentos in vivo e in planta, foi observado que GRF9 interage com as proteínas duplo-direcionadas Mercaptopyruvate Sulfurtransferase1 (MST1) e a Thiazole Biosynthetic Enzyme (THI1), e com a proteína direcionada aos cloroplastos TH-1. Experimentos de deleção e interação in vivo mostraram que a região Box1 de GRF9 é essencial para a interação com THI1 e MST1. Com a finalidade de dar continuidade a caracterização da GRF9 e para realização de testes com relação a sua função no direcionamento de proteínas organelares foi gerada uma linhagem homozigota que superexpressa GRF9. Plantas expressando o transgene TH-1 fusionado a Green Fluorescent Protein (GFP) em genótipo deficiente na TH-1 (CS3469/TH-1-GFP) foram obtidas para a geração de população mutante que possibilitará a descoberta de componentes genéticos ainda desconhecidos e responsáveis pelo direcionamento de proteínas aos cloroplastos. In Eukaryotes, the evolution of molecular transport in the cell was essential due to their increase in compartmentalization, which requires more specific mechanisms for the correct localization of proteins. With the establishment of mitochondria and plastids as organelles, a great number of their genes, either specific for their metabolic functions or maintenance of their own transcription/translation processes, were transferred to the nucleus of the cell. These transfers caused most of the organellar proteins to be coded by the nucleus, then synthesized in the cytosol and targeted to the organelles by a complex machinery which involves membrane receptors in the organelles, targeting sequences in the proteins, and cytosolic proteins which assist them with the transport. Protein import depends greatly on an N-terminal sequence in proteins which has recognizable signals for the organellar membrane receptors. However, much is still not understood about the transport of organellar proteins, and unknown factors may still influence subcellular targeting. The goal of this work was the characterization of General Regulatory Factor 9 (GRF9), a protein of the 14-3-3 family in Arabidopsis thaliana potentially involved in the targeting of organellar proteins, and generating a genotype to be used in obtaining a mutant population for genes affecting the targeting of the protein Thiamine Requiring 1 (TH-1). After in vivo and in planta experiments it was observed that GRF9 interacts with the dual-targeted proteins Mercaptopyruvate Sulfurtransferase1 (MST1) and Thiazole Biosynthetic Enzyme (THI1), and with the chloroplast targeted protein TH-1. Deletion experiments followed by in vivo interaction assays showed that Box 1 region of GRF9 is essential for the interaction with THI1 and MST1. For the continuing characterization of GRF9 and for following tests of its function in the targeting of organellar proteins, a homozygous line was generated overexpressing GRF9. Plants expressing the transgene TH-1 fused to the Green Fluorescent Protein (GFP) in a TH-1 deficient genotype (CS3469/TH-1-GFP) were obtained for the generation of a mutant population which will allow the discovery of genetic components still unknown responsible for targeting proteins to the chloroplasts.

Bactérias podem formar comunidades bacterianas sésseis, conhecidas como biofilmes, os quais possuem um grande impacto tanto na indústria, por serem responsáveis pelo entupimento e corrosão de tubulações, quanto na saúde, por serem resistentes ao tratamento com antibióticos. Nos últimos anos, o mensageiro secundário c-di-GMP foi descoberto como um importante regulador nas vias de sinalização envolvidas na capacidade da bactéria alternar entre esses dois fenótipos: livre nadante ou em biofilme. Um dos alvos moleculares de c-di-GMP é FleQ, uma Enhancer binding protein bacteriana (bEBP), que regula a expressão dos genes flagelares de forma dependente do fator σ54, em um processo dependente de ATP. FleQ também atua no controle da transcrição dos genes envolvidos na síntese do exopolissacarídeo PEL, principal constituinte da matriz protetora que reveste o biofilme bacteriano em Pseudomonas aeruginosa, possivelmente em um processo dependente do fator σ70. A atividade de FleQ é regulada pelos níveis de c-di-GMP e por uma segunda proteína, FleN, que se liga diretamente à FleQ. Apesar do papel do complexo FleQ:FleN na regulação do operon pel ter sido estudado, seu efeito na transcrição dos genes flagelares ainda é desconhecido. Para um melhor entendimento do mecanismo regulatório de FleQ, foram resolvidas as estruturas cristalográficas do domínio REC e do domínio AAA+ em seu estado apo e em complexo com ADP, ATPγS e c-di-GMP. Também foi identificado e confirmado o sítio ativo da proteína, as diferentes formas oligoméricas de FleQ, além da proposição de como a atividade da proteína é controlada por FleN. Esses resultados sugerem um mecanismo único na transcrição mediada por uma bEBP não convencional que atua tanto com o fator σ54 e σ70, no qual a oligomerização do complexo FleQ:FleN possui um papel essencial na regulação dos genes flagelares e de formação do biofilme. Estes estudos também levam à hipótese que outras bEBPs, associadas a diferentes fenótipos, podem ser reguladas por c-di-GMP. Bacteria can form sessile communities known as biofilm, which has a major industrial impact, causing tubing obstruction and corrosion, and in the health, due to its resistance against antibiotic treatment. In recent years, a novel secondary messenger molecule named c-di-GMP has been discovered as a key regulator in signaling pathways related to the bacteria capacity to alternate between two distinct phenotypes: free-swimming cells and biofilm community. One of the molecular targets of c-di-GMP so far identified is FleQ, a bacterial enhancer binding protein (bEBP), which regulates flagellar gene expression in a σ54 dependent mechanism. FleQ acts also controlling transcription of genes involved in PEL exopolysaccharide synthesis, main component of the protective matrix, possibly in a σ70 dependent process. FleQ activity is regulated by a second protein, FleN, which directly interacts with FleQ. Although the role of FleQ:FleN complex in regulating pel operon has been studied, its effect in flagellar gene transcription has not. For a better understanding of FleQ regulatory mechanism, we obtained the crystallographic structure of the REC domain and the AAA+ domain in its apo state and bound to ADP, ATPγS and c-di-GMP. It has also been identified and confirmed c-di-GMP binding site, the distinct oligomers of FleQ, and also proposed a mechanism by which FleN regulates FleQ. These results suggest an unique mechanism in the transcription mediated by an unusual bEBP that acts in conjunction with both σ54 and σ70 factors, in which oligomerization of FleQ:FleN complex has a crucial role in the regulation of flagellar and biofilm formation genes. These studies also lead to the hypothesis that others bEBP, related to distinct phenotypes, may be regulated by c-di-GMP.

As serinoproteases de peçonha de serpentes (SVSPs) agem sobre pontos específicos do sistema circulatório, sendo consideradas promissoras para o tratamento de uma diversidade de desordens hemostáticas. No presente estudo, é descrita a expressão de uma serinoprotease de Crotalus durissus collilineatus (Collineina-1) em Pichia pastoris, bem como a purificação dessa toxina a partir da peçonha de C. d. collilineatus e a caracterização estrutural e enzimática da Collineina-1 nas formas nativa e recombinante. O cDNA que codifica a serinoprotease foi amplificado a partir da biblioteca de cDNA da glândula de peçonha de C. d. collilineatus e ligado ao vetor pPICZ A. A linhagem KM71H de P. pastoris foi transformada com o plasmídeo recombinante e as colônias foram selecionadas por resistência à zeocina. A expressão heteróloga foi realizada em meio mínimo suplementado com metanol, resultando em um rendimento de 56 mg de proteína por litro de cultura. A proteína recombinante foi purificada por um protocolo baseado em técnicas cromatográficas de troca iônica e fase reversa. A purificação da serinoprotease a partir da peçonha de C. d. collilineatus foi realizada pela combinação de técnicas de cromatografia de exclusão molecular, troca iônica e fase reversa, e resultou no isolamento de duas isoformas, denominadas Collineina-1 e 2. Quando analisada por espectrometria de massas, a Collineina-1 recombinante apresentou massa molar de 28.868 Da, enquanto as enzimas Collineina-1 e 2 apresentaram massas de 29.475 Da e 29.388 Da, respectivamente. A partir do alinhamento das sequências parciais das serinoproteases, foi possível determinar 100% de identidade dos aminoácidos para a Collineina-1 nativa e recombinante. O alinhamento múltiplo da sequência deduzida de aminoácidos da Collineina-1 indica uma semelhança estrutural dessa proteína com outras serinoproteases de peçonha de serpente. As enzimas nativa e recombinante mostraram efeitos similares sobre fibrinogênio bovino por clivarem preferencialmente a cadeia A do fibrinogênio, liberando o fibrinopeptídeo A. Ambas as enzimas induziram a coagulação do plasma bovino de forma dose-dependente, sendo que a Collineina-1 recombinante apresentou maior potencial coagulante, com uma dose mínima coagulante (DMC) de 0,08 mg/uL contra 0,225 mgu/L para a proteína nativa. As serinoproteases foram capazes de hidrolisar os substratos cromogênicos S-2222, S-2238 e S2302, embora ambas as enzimas tenham demonstrado maior atividade sobre o substrato S-2302. A atividade esterásica sobre o TAME foi avaliada em diferentes condições de temperatura e na presença de íons divalentes. As duas enzimas demonstraram alta termoestabilidade e tiveram a atividade inibida na presença dos íons Zn2+ e Cu2+. A cinética enzimática de ambas as serinoproteases seguiram o modelo de Michaelis-Menten. A Collineina-1 nativa apresentou um valor de Km de 1,43 mM, contra 1,682 mM para a proteína recombinante, indicando que a proteína nativa apresenta maior afinidade pelo substrato TAME. No entanto, as enzimas apresentaram valores similares de Kcat/Km (250,69 mM.min-1 para a Collineina-1 e 248,03 mM.min-1 para a rCollineina-1), sugerindo que as serinoproteases não diferem significativamente na eficiência em hidrolisar o substrato. Estes resultados demonstraram a adequação do sistema de escolha na produção heteróloga da Collineina-1, já que a proteína recombinante foi expressa com integridade funcional sobre os parâmetros avaliados. Snake venom serine proteases (SVSPs) act on specific points of the circulatory system and are promising for the treatment of a variety of hemostatic disorders. In the present study, we describe the expression of a serine protease from Crotalus durissus collilineatus (Collineina- 1) in Pichia pastoris, the purification of the native toxin from C. d. collilineatus venom and the structural and enzymatic characterization of Collineina-1 in native and recombinant forms. The cDNA encoding the serine protease was amplified from cDNA library of C. d. collilineatus venom gland and cloned into pPICZ A vector. KM71H P. pastoris strain was transformed with the recombinant plasmid and colonies were selected by zeocin resistance. Heterologous expression was carried out in minimal medium supplemented with methanol, resulting in a yield of 56 mg of protein per liter of culture. The recombinant protein was purified by ion exchange and reverse phase chromatography. Purification of the native serine protease was accomplished by combining techniques of molecular exclusion, ion exchange and reversed phase, and resulted in the isolation of two isoforms, named Collineina-1 and 2. When analyzed by mass spectrometry, the recombinant Collineina-1 showed a molar mass of 28,868 Da, while Collineina-1 and 2 presented masses of 29,475 and 29,388 Da, respectively. The alignment of partial sequences of the enzymes resulted in 100% of amino acid identity between native and recombinant Collineina-1. The multiple alignment of deduced amino acid sequence of Collineina-1 indicates structural similarity with other snake venom serine proteases. The native and recombinant forms of the enzyme showed similar effects on bovine fibrinogen by cleaving preferentially A chain, releasing fibrinopeptide A. Both enzymes induced coagulation of bovine plasma in a dose-dependent way, though recombinant Collineina-1 presented a higher coagulant potential, with a minimum coagulant dose (MCD) of 0.08 mg/uL against 0.225 mg/uL for the native form. The serine proteases hydrolyzed S- 2222, S-2238 and S2302 chromogenic substrates, although both enzymes demonstrated increased activity upon S-2302. The esterase activity on TAME was evaluated at different temperatures and in the presence of divalent ions. Both enzymes showed high thermostability and their activity were inhibited in the presence of Zn2+ and Cu2+. The enzyme kinetics of both serine proteases followed Michaelis-Menten model. The native Collineina-1 showed a Km value of 1.43 mM, against 1.682 mM for the recombinant form, indicating that the native protein has a higher affinity for TAME substrate. However, enzymes had similar values for Kcat/Km (250.69 mM.min-1 for Collineina-1 and 248.03 mM.min-1 for rCollineina-1), suggesting that the serine proteases did not differ significantly in the efficiency to hydrolyze the substrate. These results demonstrated the adequacy of the system of choice in producing the snake venom serine protease, since the recombinant protein was expressed with functional integrity on the evaluated parameters.

Os fungos do gênero Metarhizium são entomopatogênicos e ainda apresentam relações endofíticas e podem viver saprofiticamente no solo. A associação desses microrganismos com insetos é bem conhecida, mas as interações diretas com as plantas ainda são incipientes. Objetivou-se com este estudo, determinar a capacidade de colonização endofítica em raízes de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) de M. robertsii, M. anisopliae e três linhagens brasileiras recém-descobertas, bem como revelar o potencial destes fungos como antagonistas a dois fungos fitopatogênicos responsáveis pela podridão-vermelha (Fusarium moniliforme e Colletotrichum falcatum) e no controle de duas importantes pragas, a broca da cana-de-açúcar, Diatraea saccharalis e o nematóide-das-galhas, Meloidogyne javanica. Foram utilizados 24 isolados de Metarhizium spp. nos experimentos de promoção de crescimento de plantas após a inoculação em gemas de cana-de-açúcar em condições de casa-de-vegetação e campo. O efeito da inoculação do fungo em mudas de cana-de-açúcar foi investigado quanto a mortalidade e redução no desenvolvimento de D. saccharalis e redução nas populações de M. javanica. Experimentos de inibição in vitro em cultivo pareado foram conduzidos com os fungos F. moniliforme e C. falcatum e Trichoderma harzianum. Além disto, foram realizados testes qualitativos \"in vitro\" para avaliar a capacidade desses fungos em produzir β-1,3-Glucanase e Sideróforos. A inoculação de Metarhizium de todas as espécies testadas promoveu o crescimento de parte aérea, peso úmido e seco de raízes em relação ao controle (água). Enquanto o tratamento de gemas rotineiramente usado na usina onde se realizou a produção de mudas pré-brotadas com aplicação do fungicida Comet® + o fertilizante Biozyme TF resultou em pegamento de 32% e 59,6%, apenas com o uso de isolados de Metarhizium spp. estes valores foram de até 50% e 86,4%, nos dois experimentos em campo, respectivamente. As mortalidades observadas em lagartas de D. saccharalis que se alimentaram das plantas inoculadas com isolados de Metarhizium spp. atingiram valores de até 80%, sendo a mortalidade confirmada pela esporulação do fungo de até 55%. As lagartas sobreviventes apresentaram menor peso do que aquelas do controle não tratado. A inoculação de Metarhizium spp. em mudas de cana-de-açúcar conferiu proteção a M. javanica, resultando em uma densidade de massa de ovos por grama de raiz nas mudas inoculadas com o fungo até 59,8% menor no primeiro experimento e 64,1% menor no segundo em relação as mudas sem inoculação. Os ensaios de antagonismo mostraram que, todos os isolados de Metarhizium spp. apresentaram alguma forma de inibição tanto para F. moniliforme como para C. falcatum. Dos 24 isolados testados, 20,8% produziram a enzima hidrolítica, β-1,3-glucanase, o que pode estar associado a capacidade de inibição dos fungos fitopatogênicos. Constatou-se que 8 (33,3%) dos isolados produziram sideróforos e sugere que esses fungos apresentam mecanismos de disponibilização do ferro. O conhecimento gerado com este estudo poderá subsidiar novas estratégias de utilização de Metarhizium spp. em campo na produção de MPB de cana-de-açúcar. The fungi of the genus Metarhizium are entomopathogenic and still have endophytic relations and can live in the soil as saprophytes. The association of these microorganisms with insects is well known, but the direct interactions with the plants are still incipient. The objective of this study was to determine the endophytic colonization capacity in sugarcane roots (Saccharum spp.) of M. robertsii, M. anisopliae and three new Brazilian lineages and to reveal the potential of these fungi as antagonists to two pathogenic fungi responsible for red rot (Fusarium moniliforme and Colletotrichum falcatum) and in control of two major pests, the sugarcane borer, Diatraea saccharalis and nematode, Meloidogyne javanica. Twenty four isolates of Metarhizium spp. were used in plant growth promoting experiments after inoculation in sugarcane plantings in greenhouse and field. The effect of fungal inoculation of sugarcane seedlings was investigated on mortality and development of D. saccharalis, and populations reduction of M. javanica. Inhibition experiments were conducted by in vitro cocultivation with the fungi F. moniliforme and C. falcatum and Trichoderma harzianum. Moreover, qualitative tests were carried out \"in vitro\" for evaluating the capacity of fungi to produce beta-1,3-glucanase and Siderophores. The inoculation of Metarhizium of all species tested promoted the shoot growth, wet and dry root weight compared to control (water). While chemical treatment of seedlings routinely used in sugarcane mills with fungicide application COMET® and fertilizer (Biozyme TF) resulted in 32% and 59.6% efficacy, only with the use of Metarhizium spp. these values were 50% and 86.4%, in both experiments in the field, respectively. Mortalities observed in caterpillars of D. saccharalis that fed the plants inoculated with isolates of Metarhizium spp. reached values of 80%, with the rate of confirmed mortality up to 55%. Caterpillars survivors had lower weight than the untreated control. The inoculation of Metarhizium spp. in sugarcane seedlings conferred protection to M. javanica, resulting in density of egg mass per gram of root in seedlings inoculated with the fungus 59.8% lower in the first experiment and 64.1% lower in the second compared to the seedlings without inoculation. Antagonism assays showed that all isolates of Metarhizium spp. had somehow inhibiting both F. moniliforme and C. falcatum. Among the 24 isolates tested, 20.8% produced the hydrolytic enzyme beta-1,3-glucanase, which may be associated with the ability of inhibiting the phytopathogenic fungi. It was found that eight (33.3%) isolates produced siderophores and suggests that these fungi have iron delivery mechanisms. The knowledge generated by this study may help new strategies for use of Metarhizium spp. on field to produces sugarcane seedlings.

Tripsinas e quimotripsinas são classes de serina peptidases amplamente estudadas e fortemente responsáveis pela digestão proteica, pela clivagem de ligações peptídicas no lado carboxila de L-aminoácidos de cadeia lateral básica e hidrofóbica, respectivamente. Três processos regulam finamente a ação dessas peptidases: secreção, ativação do precursor (zimogênio) e o sítio de reconhecimento do substrato. No presente trabalho é apresentada uma análise filogenética detalhada das tripsinas e quimotripsinas de três ordens de insetos holometábolos, revelando características divergentes nas enzimas de Lepidóptera em relação a Coleóptera e Díptera. Em particular, o sub-sítio S1 das tripsinas foi observado como mais hidrofílico em Lepidóptera do que em Coleóptera e Díptera, enquanto os sub-sítios S2-S4 parecem mais hidrofóbicos, sugerindo diferente preferências pelo substrato. Além disso, Lepidóptera mostrou um grupo de tripsinas bastante específico a um grupo taxonômico, compreendendo somente proteínas de espécies da família Noctuidae. Evidências de eventos de auto-ativação facilitada foram também observadas em todas as ordens de insetos estudadas, com as características do motivo de ativação do zimogênio complementárias ao sítio ativo das tripsinas. Em contraste, as quimotripsinas de insetos não parecem ter uma história evolutiva peculiar com respeito a, por exemplo, seus homólogos em mamíferos. Em geral, os presentes resultados sugerem que a necessidade de uma rápida taxa de autoativação fez os insetos holometábolos selecionarem grupos especializados de tripsinas com altas taxas de auto-ativação e também destacam que a evolução das tripsinas culminou em um grupo especializado de enzimas em Lepidóptera. Trypsins and chymotrypsins are well-studied classes of serine peptidases largely responsible for the digestion of proteins by cleavage of the peptide bond at the carboxyl side of basic and hydrophobic L-amino acids, respectively. Three processes mainly regulate the action of these peptidases: secretion, precursor (zymogen) activation and substrate-binding site recognition. In the present work is presented a detailed phylogenetic analysis of trypsins and chymotrypsins in three orders of holometabolous insects revealing divergent characteristics in the Lepidoptera enzymes in relation to Coleoptera and Diptera. In particular, trypsin subsite S1 was observed to be more hydrophilic in Lepidoptera than in Coleoptera and Diptera, whereas subsites S2-S4 appeared more hydrophobic, suggesting different substrate preferences. Furthermore, Lepidoptera displayed a very specific taxonomic trypsin group, only encompassing proteins from the Noctuidae family. Evidences for facilitated trypsin auto-activation events were also observed in all the insect orders at hand, with the characteristic zymogen activation motif complementary to the trypsin active site. In contrast, insect chymotrypsins did not seem to have a peculiar evolutionary history with respect to e.g. their mammal counterparts. Overall, the present findings suggest that the need for fast digestion made holometabolous insects evolve specialized groups of trypsins with high autoactivation rates and highlight that the evolution of trypsins culminated in a specialized group of enzymes in Lepidoptera.

O objetivo deste estudo foi avaliar a remoção do surfactante não iônico álcool etoxilado de cadeia não ramificada (AE) em reator anaeróbio de leito fluidificado preenchido com areia como material suporte, em escala de bancada (1,2 L) com TDH de 18 horas, recirculação e fluxo contínuo. O reator foi inoculado com lodo proveniente de reator UASB utilizado no tratamento de dejetos de suinocultura e alimentado com substrato sintético acrescido de surfactante não iônico GENAPOL® C-100 (Sigma-Aldrich®) como fonte de (AE). Análises de monitoramento da concentração do surfactante não iônico AE e matéria orgânica, bem como, dos parâmetros físico-químicos foram realizadas para observar e quantificar a estabilidade do reator, na remoção e degradação do surfactante. A operação do reator foi dividida em cinco etapas: inoculação (535±121 mg/L de DQO), adaptação da biomassa (600±70 mg/L de DQO), Fase I (4,7 mg/L de AE e 623±65 mg/L de DQO), Fase II (22,5 mg/L de AE e 735±87 mg/L de DQO), Fase III (51,4 mg/L de AE e 697±68 mg/L de DQO), Fase IV (107,4 mg/L de AE e 845±87 mg/L de DQO) e Fase V (97,9 mg/L de AE e 882±126 mg/L de DQO). Aplicação das técnicas de PCR/DGGE e pirosequenciamento da região do rRNA 16S foi realizada para constatar a diversidade microbiana nas fases operacionais IV e V. A eficiência média de remoção de matéria orgânica e AE foi de 88% e 99%, respectivamente, durante a operação do reator. A similaridade das populações dos Domínios Archaea e Bacteria foi de 74% e 59%, respectivamente, para as amostras da Fase IV (com sacarose) e Fase V (sem sacarose). A sacarose não alterou o comportamento físico-químico do reator de leito fluidificado, mas este co-substrato influenciou, tanto, na produção de ácidos orgânicos voláteis, quanto, na diversidade dos microrganismos envolvidos na degradação do AE. Por meio da análise de pirosequenciamento das amostras das Fases IV e V do material suporte e separador de fases do reator foram identificados 83 gêneros dos quais 18 foram relacionados com a degradação de surfactante não iônico, bem como, seus subprodutos. Obteve-se maior abundância relativa para os seguintes gêneros: Sporomusa, Geobacter, Desulfobulbus, Synergistes, Sedimentibacter, Holophaga, Serpens e Azonexus. Observou-se elevada diversidade filogenética e similaridade com sequências de bactérias relacionadas com a degradação de surfactante não iônico AE. The aim of this study was to evaluate the removal of nonionic alcohol ethoxylate non-branched (AE) in anaerobic fluidized bed reactor filled with sand as support material, on a bench scale (1.2 L) with 18 hours of TDH, recirculation and continuous flow. The reactor was inoculated with sludge from a UASB reactor used in the treatment of swine manure and fed with synthetic substrate plus nonionic GENAPOL® C-100 (Sigma-Aldrich®) as a source of AE. Monitoring analysis of the nonionic surfactant AE concentration and organic matter, as well as the physicochemical parameters were performed to observe and quantify the reactor stability, in the removal and degradation of the surfactant. The reactor operation was divided into five phases: inoculation (535±121 mg/L of COD), biomass adaptation (600±70 mg/L of COD), Phase I (4,7 mg/L of AE and 623±65 mg/L of COD), Phase II (22,5 mg/L of AE and 735±87 mg/L of COD), Phase III (51,4 mg/L of AE and 697±68 mg/L of COD), Phase IV (107,4 mg/L of AE and 845±87 mg/L of COD) and Phase V (97,9 mg/L of AE and 882±126 mg/L of COD). Application of the techniques PCR/DGGE and pyrosequencing of the 16S rRNA region were performed to observe the microbial diversity in the operational phases IV and V. The average removal efficiency of organic matter and AE was 88% and 99%, respectively, during the reactor operation. The populations similarity of the Archaea and Bacteria Domains were 74% and 59%, respectively, for samples from Phase IV (with sucrose) and Phase V (without sucrose). Sucrose did not alter the physical-chemical behavior of the fluidized bed reactor, but this co-substrate influenced both in the volatile fatty acids production, as in the diversity of microorganisms involved in the AE degradation. Through the pyrosequencing analysis of samples from Phases IV and V of the reactor (support material and phase separator), 83 genera were identified of which 18 were related to the nonionic surfactant degradation, as well as its byproducts. Highest relative abundance values were obtained for the following genera: Sporomusa, Geobacter, Desulfobulbus, Synergistes, Sedimentibacter, Holophaga, Serpens and Azonexus. A high phylogenetic diversity and similarity to sequences of bacteria related to the degradation of nonionic AE surfactant were observed.

Dentre as substâncias químicas secretadas pelas plantas, contra os insetos herbívoros, os inibidores de peptidases são de grande interesse. A atenção dada a esses inibidores deve-se ao fato, de eles serem uma boa alternativa no controle de insetos praga, uma vez que não causam danos ao meio ambiente. Contudo, muitas espécies de insetos são capazes de escapar dos efeitos negativos dos inibidores de peptidases das plantas, via diferentes mecanismos adaptativos. Devido a esse fato, é importante compreender os mecanismos desenvolvidos pelos insetos para burlar os efeitos dos inibidores de peptidases das plantas. Diante desse panorama, este trabalho teve como objetivo estudar o mecanismo adaptativo das serina endopeptidases de Spodoptera frugiperda aos inibidores de endopeptidases de soja. Foram realizadas análises do transcriptoma dos intestinos das lagartas mantidas em exposição crônica ao inibidor. Para averiguar os efeitos causados devido à exposição crônica ao inibidor, foram realizadas comparações da expressão relativa, dos genes de tripsinas e quimotripsinas, de intestinos de lagartas de sexto instar. Contudo, para entender o efeito da exposição aguda ao inibidor, lagartas de S. frugiperda foram criadas em dieta artificial controle até o primeiro dia do sexto instar, após esse período elas foram transferidas para dieta artificial acrescida com 0,5 % dos inibidores de endopeptidases de soja, durante 48 horas. Para verificar a ocorrência de um possível controle epigenético na expressão dos genes, as lagartas foram conduzidas até a fase adulta e os adultos, de cada tratamento, foram acasalados entre si, constituindo uma segunda geração. Dados de expressão relativa foram obtidos, de indivíduos da primeira e segunda geração, e foram então comparados. Foram identificados 14 possíveis genes de quimotripsinas e nove possíveis genes de tripsinas. Os genes de tripsina foram divididos em dois grupos distintos em relação a sua sensibilidade aos inibidores de endopepetidases de soja e expressão relativa. Houve uma resposta diferenciada na ativação dos genes de serina endopeptidases de S. frugiperda, a qual dividiu os genes em dois grupos, os responsivos e os não responsivos ao inibidor. A exposição aguda ao inibidor ativou um pequeno grupo de genes, enquanto que a exposição crônica promoveu uma maior amplitude de expressão gênica, sugerindo mecanismos temporalmente regulados. Por último, evidências indicam, pela primeira vez, a possível ocorrência de um mecanismo epigenético, na resposta das enzimas digestivas aos inibidores de serina endopeptidases de soja. Among the chemicals secreted by plants against insect herbivores, peptidase inhibitors (PIs) are of great interest. The attention given to PIs is due to the fact that they are a good alternative to control insect pests since they do not cause damage to human health and the environment. However, many species of insects are able to escape the negative effects of PIs plants via different adaptive mechanisms. Because of this, it is important to understand the mechanisms developed by insects to circumvent the effects of PIs plants. Against this background, this research aimed to study the adaptive mechanism of serine endopeptidases Spodoptera frugiperda to soybean endopeptidase inhibitors. For this purpose, larvae of S. frugiperda were reared on artificial diet and control artificial diet plus 0.5% of endopeptidase inhibitors of soybean. We conducted a transcriptome midgut of worms maintained in chronic ingestion of the inhibitor. The relative expression of the genes, trypsin and chymotrypsin, was also compared the midgut of sixth instar larvae kept in these diets. In another experiment, the larvae were conducted to moth, then the treatments were mated forming a second generation. Relative expression data were obtained for individuals of the first and second generation, and then compared. Identified 14 genes with potential of chymotrypsin and 9 trypsin like genes. The trypsin gene were divided into two groups for both their sensitivity to PI soybean endopeptidase, and for their relative expression pattern. There was a differentiated response on the genes activation of S. frugiperda serina endopeptidases. The genes were clustered in 2 groups, the responsive ones and the non responsive to the inhibitor. The acute exposition to the inhibitor activated a small group of genes and the chronic exposition affected several genes, indicating the existence of temporal regulated mechanism. Besides, there is a possible occurance of an epigenetic mechanism, which is related to the digestive serina endopeptidases inhibitors of soybean.

A expressão de antígenos restritos a tecidos (TRAs do inglês tissue restricted antigens) no timo pelas células epiteliais medulares (mTECs de medullary thymic epithelial cells) é essencial para a tolerância central das células T. Devido à sua heterogeneidade em termos de representação de autoantígenos, esse fenômeno foi denominado como expressão gênica promíscua (PGE de promiscuous gene expression), no qual o gene Aire (de autoimmune regulator) desempenha um papel como principal regulador transcricional positivo sobre um grande conjunto de TRAs dependentes de Aire. A proteína Aire tem a capacidade de interagir com seqüências específicas de DNA desempenhando um papel como regulador direto. Neste estudo utilizamos o método dos cDNA microarrays para acessar a PGE em células mTEC CD80+ murinas cultivadas in vitro. O agrupamento hierárquico dos dados permitiu a observação de que os genes de TRAs foram diferencialmente expressos. Para testar essa hipótese, inicialmente silenciamos o gene Aire pelo método de RNA interferente (RNAi) nas células mTEC. O agrupamento hierárquico dos dados de cDNA microarray mostrou um conjunto de genes de TRAs dependentes de Aire, os quais foram reprimidos após o silenciamento deste último. Redes gênicas reconstruídas desses dados permitiram a identificação de um nó gênico (Gucy2d) estabelecendo regulação positiva sobre genes downstream nas células mTEC normais. Entretanto, sob efeito do silenciamento de Aire, Gucy2d passou a ser um repressor. Esses resultados evidenciaram que genes da PGE estão conectados em rede, que um nó gênico pode atuar como intermediário no seu controle e que Aire na rede PGE desempenha seu controle como regulador upstream. The expression of tissue restricted antigens (TRAs) in thymus by medullary thymic epithelial cells (mTECs) is essential for the central selftolerance of T cells. Due to heterogeneity of autoantigen representation this phenomenon has been termed promiscuous gene expression (PGE), in which the autoimmune regulator (Aire) gene plays a role as main positive transcriptional regulator on a large set of Aire-dependent TRAs. Aire protein is able in binding to specific DNA sequence motifs and plays a role as a direct regulator. Here we used the cDNA microarray method to access PGE in murine CD80+ mTECs cultured in vitro. Hierarchical clustering of the data allowed observation that TRA genes were differentially expressed. To further investigate the control of PGE, we hypothesize that TRA genes establish networks contributing it selves to modulate their transcriptional levels. Aire in this case plays a role as upstream positive modulator. To test this hypothesis, initially we silenced Aire by gene knockdown (RNA interference) in mTECs. Hierarchical clustering of cDNA microarray data showed a set of Airedependent TRAs genes, which were down regulated after Aire silencing. Gene networks reconstructed from these data allowed the identification of a gene node (Gucy2d) establishing positive regulation upon downstream genes in normal mTECs. Nevertheless, under silencing of Aire, Gucy2d has become a repressor. These finding evidentiate that, genes features in PGE are connected in network; a gene node may act as intermediate in their control and that Aire in PGE network plays a role as an upstream regulator.

Sementes das plantas pertencentes à família Leguminosae são excelentes fontes de inibidores de proteases. O gênero Acacia é um dos membros mais importantes deste grupo. Neste trabalho, foram descritos novos inibidores de proteases das sementes de Acacia plumosa Lowe. A partir do extrato salino das sementes maduras, os inibidores foram purificados por cromatografia de exclusão molecular em coluna Superdex-75 (equilibrada e eluída com PBS) e cromatografia de troca iônica em coluna Mono-S, equilibrada e eluída com o tampão Acetato de Sódio 50 mM (pH 5.0) num gradiente linear de \'NA\'\'CL\' 0-0.5 M. Quatro frações (eluídas por volta de 0.1 8, 0.22, 0.33 e 0.37 M de \'NA\'\'CL\') apresentaram atividade anticoagulante e ação inibitória sobre serinoproteases, estas frações foram denominadas ApTIA, ApTIB, ApTIC e ApTID, respectivamente. Em condições nativas, a espectrometria de massas mostrou as massas moleculares de três deles (A, B e C): 19.709; 19.869 e 20.378 Dáltons, enquanto que em SDS-PAGE na presença de \'beta\'-mercaptoethanol, foram observadas duas cadeias para cada um dos inibidores. A análise dos primeiros 10 resíduos de aminoácidos da região N-Terminal das duas cadeias das formas A, B, C revelou identidade com inibidores do tipo Kunitz, e também mostrou dois resíduos diferentes na ApTIC, em relação as formas A e B. Estes dados levam a interpretação de que estes inibidores são diferentes isoformas encontradas nesta semente. O espectro de dicroísmo circular foram compatíveis com proteínas que majoritariamente apresentam elementos- β e não-ordenados em sua estrutura, apresentando máximos positivos por volta de 230 nm e mínimos em 202 nm. Os três isoinibidores foram muito estáveis em pHs ácidos e alcalinos, e suas estruturas foram afetadas somente acima de 75oC. As constantes de associação (KA) e de dissociação(KD) determinadas por SPR (num sistema BIACORE) com enzimas proteolíticas indicaram que a afinidade destes inibidores por tripsina foi até 20 vezes maior que para quimotripsina (tripsina: KA2.57x109 M-1 e quimotripsina: KA 1.34x108M-1), e o complexo tripsina-inibidor mostrou maior estabilidade (tripsina: KD por volta de 0,5 nM e quimotripsina: 6 nM). Estes inibidores também apresentaram ação inibitória sobre o crescimento dos fungos Aspergillus niger, Thielaviopsis paradoxa, Colletotrichum sp P10 e Fusarium moniliforme, mostrando que provavelmente a inibição de suas serinoproteases possa ser um mecanismo de controle das suas proliferações. Seeds of plants belonging to Leguminosae family are rich sources of protease inhibitors. The Acacia genus is one of the most important members of this group. In this work, novel protease inhibitors from Acacia plumose Lowe seeds have been described. From the saline extract of mature seeds, the inhibitors were purified by size exclusion chromatography on Superdex-75 column (equilibrated and eluted with PBS) and ionic exchange chromatography on Mono-S column, equilibrated and eluted with Sodium Acetate 50 mM (pH 5.0) in a linear gradient of NaCl 0-0.5M. Four fractions (eluted around 0.18, 0.22, 0.33 and 0.37 M of NaCl) presented anticoagulant activity and inhibitory action on serineprotease, these fractions were denoted ApTIA, ApTIB, ApTIC and ApTID, respectively. In native conditions, mass spectrometry showed the molecular weights of three of them (A, B and C): 19,709; 19,869 and 20,378 Daltons, while in SDS-PAGE in ?-mercaptoethanol presence, two chains for each inhibitor were observed. The N-terminal analysis of the first 10 amino acid residues of both chains of the isoforms A, B, and C revealed identity with Kunitz protease inhibitors and also showed two different residues in ApTIC, comparing with A and B isoforms. These data indicate that the inhibitors are different isoforms present in this seeds. The circular dichroism spectra were compatible with proteins that majority present unordered and beta-elements in these structures, presenting positive maxima around 230 nm and minima about 202 nm. The three isonhibitors were very stable at acids and alkalines pH, and their structures are only affected over 75ºC. The association (KA) and dissociation constants (KD) determined by SPR (BIACORE system) with proteolytic enzymes indicated that the affinity of these inhibitors for trypsin was up to 20 times bigger than for chymotrypsin (trypsin: KA 2.57x109 M-1 and chymotrypsin: KA 1.37x108 M-1), and the complex inhibitor-trypsin showed higher stability (trypsin: KD around 0,5 nM and chymotrypsin: 6 nM). These inhibitors also presented inhibitory action on the fungi growth of Aspergillus niger, Thielaviopsis paradoxa, Colletotrichum sp P10 e Fusarium moniliforme showing that probably the inhibition of their serineproteases can be a mechanism of control of their proliferation.

A fosforribosilpirofosfato sintase de cana-de-açúcar [sPRS] (EC: 2.7.6.1) é uma enzima de central importância em muitas vias metabólicas envolvida na produção do 5-fosforribosil-1-pirofostato [PRPP] a partir da ribose-5-fosfato [R5F]. O gene da sPRS, seqüenciado como parte do projeto SUCEST, codifica para uma proteína com 328 aminoácidos e massa molecular 36,6 KDa. Essa proteína, após expressa heterologamente em Escherichia coli e purificada, foi cristalizada e submetida a experimentos de difração de raios X. A partir dos métodos cristalográficos e da modelagem por homologia pôde-se construir um modelo tridimensional. Cada subunidade da unidade biológica homohexamérica da sPRS correlaciona-se simetricamente com as demais através de um eixo de ordem 2 perpendicular a outro de ordem 3, formando uma simetria pontual 32. Experimentos de atividade enzimática para a sPRS indicam independência da sua atividade catalítica ao íon fosfato. Através do estudo comparativo entre a sPRS e sua homóloga fosforribosilpirofosfato sintetase de Bacillus subtillis [bPRS] (fosfato dependente) pudemos identificar similaridades estruturais na região do sítio catalítico e significativas diferenças no sítio alostérico. Os resultados revelam que essas diferenças estruturais na região do sítio alostérico são consistentes com a diferença funcional observada, sendo um importante passo rumo a compreensão da correlação estrutura-atividade para a sPRS fosfato independente. The sugarcane phosphoribosylpyrophosphate synthase [sPRS] (EC:2.7.6.1) is an enzyme of central importance in severa1 pathways in all cells and produce the 5-phosporybosyl-1-pyrophosphate [PRPP] from the ribose-5-phosphate [R5F]. The gene of the sPRS was sequenced as part of the SUCEST project, encodes to 328 aminoacid protein with a molecular weight of 36,6 KDa. After being expressed in Escherichia coli and purified, the sPRS enzyme was crystallized and diffraction experiments were undertaken. From crystallographic methods and molecular modeling the tri-dimensional model was built. Each subunit of the sPRS homo-hexameric biological unit is symmetrically connected to the others through a 2-fold axis perpendicular to another 3-fold axis forming a 32 point symmetry. The sPRS enzyme activity assay indicates its independence of the presence of the phosphate ion. Through the comparative studies between the sPRS and the homologue from Bacillus subtillis phosphoribosyl pyrophosphate synthetase [bPRS] (phosphate dependent) we were able to identify structural similarities on the catalytic site and insightful differences on the allosteric site. These results show that structural differences in the allosteric site are consistent with functional difference observed and are an important step toward structure-activity comprehension for sPRS phosphate independent.

Esse trabalho teve como objetivo a determinação da estrutura tridimensional do inibidor de tripsina purificado de sementes de Enterolobium contortisiliquum (EcTI) e a modelagem molecular dos complexos EcTItripsina, EcTI-quimotripsina , EcTI-trombina, EcTI-fator Xa, e suas análises. O EcTI possui 19kDa de peso molecular inibe tripsina, quimotripsina, calicreína plasmática humana, plasmina humana e fator Xlla, mas não inibe fator Xa e ativador de plasminogênio. Monocristais apropriados à coleta de dados de difração de raios-X foram obtidos na condição 50 do fatorial da Hampton (PEG8000 - 0,5M, LiSO4 - 0,5M) através da técnica de acupuntura em gel à temperatura constante de 15&#176C após três semanas. O grupo espacial encontrado foi o P21 com uma molécula na unidade assimétrica. Os dados de difração foram coletados num detetor de placas de imagem MAR345 na linha de Cristalografia de Proteínas (PCr) no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) em Campinas até uma resolução de 1,96&#197, completeza de 87% e Rsym=10,3%. A estrutura foi resolvida por Substituição Molecular tendo-se como molde a estrutura do inibidor de tripsina proveniente de Erythrina caffra que apresenta 39% de identidade seqüencial com a seqüência primária do EcTI. Divergências entre a seqüência primária esperada e a observada no mapa de densidade eletrônica levaram à suposição da existência de isoformas para este inibidor. Acatando esta hipótese e supondo que a isoforma cristalizada era diferente da isoforma cuja seqüência foi publicada, mudanças na seqüência guiadas pelo mapa de densidades foram realizadas. Um total de 33 substituições e 1 inserção foram feitos. Diferentemente das tentativas de refinamento com a seqüência original, após as substituições o refinamento convergiu para valores aceitáveis de Rfactor=17% e Rfree=25%. A estrutura apresenta o enovelamento &#946-trefoil com uma pseudo simetria de ordem 3. Os grampos de cabelo presentes na estrutura são espiralados mas isto não é resultado de repetições sistemáticas nos ângulo &#934/&#936 como esperado. Baseado nesta estrutura cristalográfica, um modelo da seqüência original foi construído por modelagem por homologia. A avaliação do modelo em termos de estereoquímica e compatibilidade estrutura-seqüência mostra uma boa qualidade, mesmo existindo a formação de uma ponte salina enterrada no núcleo hidrofóbico da molécula. Estruturas cristalográficas de complexos entre tripsina, quimotripsina, fator Xa e trombina foram usados para gerar modelos de complexos entre as serinoproteases correspondentes e o EcTI. A falta de atividade de EcTI contra fator Xa e trombina pode ser atribuída à incompatibilidade química e estrutural na interface do complexo. The principal objective of this work was the 3D structural determination of a Trypsin inhibitor from Enterolobium contortisiliquum (EcTI) seeds as well as the modeling of the complexes between EcTI and trypsin, chymotrypsin, thrombin and factor Xa and their subsequent analysis. The inhibitor has a molecular weight of 19.5 kDa and inhibits trypsin, chymotrypsin, human plasma kallikrein, human plasmin and factor Xlla but not factor Xa and tissue type plasminogen activator. A single crystal appropriate for X-ray data collection was grown using condition 50 of Hampton\'s Research fatorial (PEG8000 - 15%, LiSO4 - 0.5mM) by the gel acupuncture technique at 15&#176C. The crystal grew in three weeks in the space group P21 with one molecule in the assymetric unit. Crystallographic data were acquired using an image plate detector MAR345 on the Protein Crystallography beam line at the Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), Campinas, out to 1,96&#197 resolution, with a completeness of 87% and Rsym= 10.3%. The structure was solved by the Molecular Replacement method using the previous determined structure of the trypsin inhibitor from Erythrina caffra which presented 39% sequence identity to EcTI. Discrepancies in the primary structure, as observed in the electron density map led to the supposition of the existence of isoforms for this particular inhibitor. In total 33 substitutions and 1 insertion were made. In contrast with the attempts made with the original sequence, after the amino acids were substituted the refinement converged to acceptable values for Rfactor=17% and Rfree=25%. The 3D fold of EcTI is a &#946-trefoil as expected. The hairpins present in this fold are coiled coils, but not as a result of the systematic alternation of the &#934/&#936 angles as expected. Using the crystallographic structure as a template a homology model for the original sequence was built. The model evaluation in terms of stereochemistry and structure-sequence compatibility showed it to be of generally good quality, despite the presence of a salt bridge buried in the hydrophobic core. Docking experiments using crystallographic structures of trypsin, chymotripsin, factor Xa and thrombin complexed with their respective inhibitors were undertaken. The lack of EcTI activity against factor Xa and thrombin is predicted to be due to chemical and structural incompatibility at the complex interface.

Septinas são proteínas que ligam GTP e interagem entre si formando heterocomplexos, os quais formam filamentos e estruturas de maior nível de organização. Tais filamentos, além de se mostrarem importantes durante a citocinese também podem estar envolvidos em outros processos celulares tais como determinação da polaridade celular e reorganização do citoesqueleto. As septinas, inicialmente descobertas em Saccharomyces cerevisiae, já foram identificadas também em fungos, algas-verdes, mamíferos, porém nunca em plantas. Tipicamente, septinas apresentam três domínios estruturais compostos por um domínio central de ligação ao GTP flanqueado por um N-terminal variável e um C-terminal que pode conter sequências do tipo coiled-coil. Este trabalho teve como objetivo a caracterização do domínio de ligação a GTP da septina 8 humana (SEPT8G) por meio de estudos biofísicos. Nesse sentido, SEPT8G foi eficientemente produzida em E. coli, tendo seu estado dimérico em solução confirmado por cromatografia de exclusão molecular. Diferentemente das outras septinas já reportadas, mesmo dimérica a SEPT8G apresentou-se na forma apo. Ensaios de atividade GTPásica foram realizados, confirmando a incapacidade dessa septina em hidrolisar o GTP. Ainda, análises de estabilidade térmica por Dicroísmo Circular revelaram que a presença do íon magnésio leva à diminuição de sua estabilidade estrutural. Baseando-se em resultados prévios de interação obtidos pela técnica do duplo-híbrido em leveduras, estudos voltados à análise da interação entre as septinas 7 e 8 e, posteriormente, entre as septinas 5, 7 e 8 foram realizados. A co-purificação do complexo formado pelas septinas 7 e 8 mostrou-se dependente da região C-terminal completa de SEPT7 de modo que, quando ausente, a interação mostrou-se expressivamente prejudicada. Já o complexo formado pelas septinas 5/7/8 foi obtido contendo as três proteínas em frações equimolares e solúveis, disponibilizando assim um novo heterocomplexo de septinas para ensaios funcionais e estruturais. Septins are GTP-binding proteins that interact with each other to form heterocomplexes, which form filaments and higher order structures. These filaments are important for cytokinesis and may be involved in other cellular processes such as the determination of cell polarity and cytoskeleton reorganization. The septins, initially discovered in Saccharomyces cerevisiae, have also been identified in fungi, green algae, mammals but not in plants. Typically, septins have three structural domains comprising a central GTP binding domain flanked by a variable N-terminal and a C-terminal which can contain coiled-coil structures. This work sought to characterize the GTP-binding domain of the human septin 8 (SEPT8G) through biophysical studies. Accordingly, SEPT8G was efficiently produced in E. coli, and its dimeric state in solution was confirmed by size exclusion chromatography. Compared to other septins previously reported, the dimeric SEPT8G presented itself as an apo-protein. GTPase activity assays were performed, confirming the inability of this septin to hidrolyse GTP. Additionally, thermal stability analyses by Circular Dichroism showed that the presence of the magnesium ion leads to a decrease of structural stability. Considering previous results of septins interactions from yeast two-hybrid experiments, we have analyzed the interaction between the septins 7, 8 and subsequently among septins 5, 7 and 8. Co-purification of the complex formed by the septins 7 and 8 showed to be dependent on the complete SEPT7 C-terminal region so that, when absent, the interaction was significantly impaired. The obtained complex formed by septins 5/7/8 contained the three proteins in soluble and equimolar fractions, providing a new septin heterocomplex for functional and structural studies.

Diante da busca por abordagens mais sustentáveis para o controle de insetos, os inibidores de peptidases de plantas surgem como uma ferramenta promissora para a proteção de culturas via obtenção de plantas transgênicas. Efeitos nocivos da ingestão de inibidores de peptidases de soja (IPS) sobre o desenvolvimento de Diatraea saccharalis já foram reportados em trabalhos anteriores, entretanto, esses efeitos não foram estudados em nível molecular para essa espécie. Esse trabalho teve como objetivos identificar e analisar a expressão gênica e a atividade de serino peptidases intestinais de D. saccharalis em resposta à ingestão de um concentrado ativo de inibidores de peptidases de soja, relacionando essas informações com a presença ou não de algum mecanismo adaptativo desse inseto em resposta à ingestão desses inibidores. Para isso, foi obtido o transcriptoma intestinal de lagartas de D. saccharalis no quinto ínstar do desenvolvimento, submetidas à ingestão crônica de IPS. Em seguida foram identificadas as sequências correspondentes a serino peptidases do tipo tripsinas e quimotripsinas nesse transcriptoma, as quais foram utilizadas para o estudo da expressão gênica relativa por RT-PCR quantitativo, em resposta à ingestão aguda (por 24 e 48 horas) e crônica e de 0,5% (m/v) de um concentrado ativo de IPS por lagartas de D. saccharalis no terceiro e no quinto ínstares do desenvolvimento larval. As mesmas sequências foram utilizadas para a proposição de filogenias, sendo comparadas inclusive com sequências de serino peptidases de Spodoptera frugiperda identificadas em outro estudo paralelo. Ensaios de atividade tríptica e quimotríptica foram realizados utilizando substratos específicos (BApNA e SApNA) para determinar o efeito da ingestão de IPS sobre a atividade enzimática e finalmente, a integridade e a atividade inibitória do IPS foram analisadas após sua passagem pelo trato digestório das lagartas. Os resultados obtidos permitiram concluir que, nas condições experimentais empregadas nesse estudo, as lagartas de D. saccharalis não foram capazes de modular a expressão gênica das serino peptidases em resposta à ingestão crônica ou aguda de IPS. Os resultados de atividade tríptica e quimotríptica em função da ingestão de IPS podem sugerir um sinergismo na ação dessas enzimas em lagartas do quinto instar. Não foram detectadas diferenças na atividade de tripsinas e quimotripsinas em lagartas do terceiro ínstar em função da ingestão de IPS. A separação eletroforética das proteínas das fezes de lagartas permitiu a visualização de uma banda com massa molecular em torno de 20 kDa possivelmente correspondente ao inibidor do tipo Kunitz presente em soja que, juntamente com os dados de atividade antitríptica das fezes, indicam que D. saccharalis não é capaz de hidrolisar esse inibidor como um mecanismo de adaptação à sua presença na dieta. Given the importance of search for more sustainable approaches for pest control, plant peptidases inhibitors emerge as a promising tool for the protection of crops by obtaining transgenic plants. Harmful effects of soybean peptidases inhibitors (SPI) intake by Diatraea saccharalis on its development were already reported in previous studies, however, these effects have not been studied at the molecular level for this specie. This study aimed to identify and analyze the gene expression and the gut serine peptidases activity of D. saccharalis in response to the intake of an active extract of soybean peptidases inhibitors. These informations were related to the presence or absence of some adaptive mechanism of this insect in response to these inhibitors. The gut transcriptome of larvae of D. saccharalis in the fifth developmental instar was obtained, undergoing chronic intake of IPS. Then, sequences of serino peptidases like trypsin and chymotrypsin were identified and used for gene expression studies on a real-time PCR in response to acute (for 24 and 48 hours) and chronic intake of 0.5 % (w/v) of SPI active extract by larvae of D. saccharalis in the third and fifth instars of larval development. The same sequences were used to propose phylogenies, including comparisons with sequences of Spodoptera frugiperda serine peptidases identified in another parallel study. Tryptic and chymotryptic activity assays were performed using specific substrates (BApNA and SApNA) to determine the effect of the SPI intake on enzyme activity and finally, the integrity and the inhibitory activity of the SPI were analyzed after passing through the digestive tract of caterpillars. The results showed that under the experimental conditions employed in this study, the larvae of D. saccharalis were not able to modulate the gene expression of serine peptidases in response to acute or chronic SPI intake. The results of tryptic and chymotryptic activity due to the SPI intake can suggest a synergism in the action of these enzymes in larvae of the fifth developmental instar. SPI intake did not cause differences in enzymatic activity of third instar larvae. Electrophoretic separation of proteins from the feces of caterpillars enabled visualization of a band with a molecular mass around 20 kDa possibly corresponding to the Kunitz inhibitor present in soybean. The antitryptic activity of the feces indicates that D. saccharalis is not able to hydrolyze soybean peptidases inhibitor as a mechanism of adaptation to their presence in the diet.

Proteínas FtsH são metaloproteases pertencentes à família AAA (ATPases Associadas a Diversas Atividades Celulares), e estão presentes em todos os reinos dos seres vivos. Estas proteases utilizam a energia liberada da hidrólise do ATP para desempenhar suas diversas atividades celulares. Em Escherichia coli, as proteases FtsH se organizam em um homohexamero na membrana plasmática, sendo que este complexo atua na degradação de proteínas mal dobradas. Em Arabidopsis, o hetero-complexo FtsH localizado na membrana dos tilacóides é formados por isômeros do tipo A (FtsH1/FtsH5) e do tipo B (FtsH2/FtsH8). Sua atividade proteolítica está relacionada ao controle de qualidade organelar, degradando proteínas mal dobradas e de vida curta. O complexo está envolvido também na degradação da proteína D1 do PSII, danificada por danos foto-oxidativo. Embora as FtsH cloroplastidiais sejam bem caracterizadas em termos genéticos e moleculares, o mecanismo de regulação do complexo ainda não foi esclarecido, o que torna interessante a busca por fatores proteicos adicionais. Em investigações anteriores nosso grupo de pesquisa encontrou um candidato potencial, denominado FIP (FtsH5 Interacting Protein), que pode modular a atividade ATPásica e/ou proteásica do complexo. Fip está presente na membrana dos tilacóides e mostrou interação com FtsH5 in vivo e in vitro. Neste trabalho foram realizados ensaios de duplo híbrido de leveduras, utilizando deleções da proteína FIP, bem como substituições de resíduos de cisteína por alanina. Os resultados revelaram que a interação entre FIP e FtsH5 é mantida somente quando duas regiões ricas em cisteína estão presentes na sequência de FIP. Essa região compreende 46 aminoácidos, com 4 resíduos de cisteína conservados, e ensaios com 7 diferentes substituições desses resíduos por alanina não mostraram interação com FtsH5, o que corrobora a hipótese de que os resíduos de cisteína são necessários para a interação. Experimentos de análise de expressão utilizando PCR em tempo real, sob condições de estresse salino e estresse a frio, revelaram que os genes que codificam FIP e FtsH5 têm sua expressão regulada de modo antagônico, o que sugere que FIP possa atuar como modulador negativo da atividade proteásica do complexo FtsH. Metalloprotease FtsH proteins are members of the AAA family (ATPases Associated with Diverse Cellular Activities), and are present in all kingdoms of living organisms. These proteases use energy of ATP hydrolysis to perform its various cellular activities. In Escherichia coli, FtsH proteases are organized in a homo-hexamer in the cytoplasmic membrane, and this complex acts in the degradation of misfolded proteins. In Arabidopsis, the FtsH hetero-complex located in the thylakoid membrane is formed by type A (FtsH1/FtsH5) and type B (FtsH2/FtsH8) isomers. Its proteolytic activity is involved in organellar quality control by degrading misfolded and short-lived proteins. The complex is also involved in the degradation of the D1 protein of PSII, damaged by photo-oxidative damage. Although the chloroplast FtsH are well characterized genetically and molecularly, the regulatory mechanism of the complex remains unclear, which makes it interesting to search for additional protein factors. In earlier studies our research group has found a potential candidate called FIP (FtsH5 Interacting Protein), which can modulate the ATPase and/or protease activity of the complex. FIP is present in the membrane of the thylakoids and showed interaction with FtsH5 in vivo and in vitro. In this study yeast two-hybrid assays were performed using FIP protein deletions, and substitutions of cysteine to alanine residues. The results showed that the interaction between FIP and FtsH5 is maintained only when two cysteine rich regions are present in the sequence of FIP. This region contains 46 amino acids with four conserved cysteine residues and 7 different assays with alanine replacements of these residues showed no interaction with FtsH5, which corroborates the hypothesis that the cysteine residues are required for the interaction. Expression experiments analysis using realtime PCR, under conditions of salt stress and cold stress, revealed that the genes encoding FtsH5 and FIP have its expression regulated in an antagonistic way, suggesting that FIP can act as a negative modulator of the activity FtsH protease of the complex.

Em cana-de-açúcar, a colonização do caule por fungos oportunistas, como Fusarium verticillioides e Colletotrichum falcatum, geralmente ocorre após o ataque da lagarta de Diatraea saccharalis. As plantas respondem ao ataque de insetos pela indução e acúmulo de um grande conjunto de proteínas de defesa. Dois homólogos de uma proteína da cevada induzida por ferimento (BARWIN) são conhecidos em cana-de-açúcar, SUGARWIN1 e SUGARWIN2 (sugarcane wound-inducible proteins). Embora a função da proteína BARWIN não tenha sido totalmente estabelecida, propriedades antifúngicas foram descritas para uma série de homólogos. As SUGARWINs estão localizadas no retículo endoplasmático e no espaço extracelular. A indução de seus transcritos ocorre em resposta ao ferimento mecânico, ataque de D. saccharalis e tratamento com metil jasmonato, mas não pela infecção de patógenos. Os transcritos de SUGARWIN são induzidos tardiamente em cana-de-açúcar e são restritos aos locais onde ocorrem os danos. Apesar de transcritos de SUGARWIN1 e 2 serem altamente induzidos pelo ataque de D. saccharalis a proteína em si não possui efeito sobre o desenvolvimento do inseto. Neste trabalho demonstra-se que SUGARWIN2 recombinante causa alterações na morfologia de F. verticillioides e C. falcatum, produzindo aumento da vacuolização, vários pontos de fratura, liberação de material intracelular e formando calos na região dos séptos, culminando na morte destes fungos por apoptose. A SUGARWIN2 recombinante não apesenta efeito em outros fungos, como Saccharomyces cerevisiae e Aspergillus nidulans. Os resultados sugerem que, no curso da evolução genes de SUGARWIN foram recrutados pela cana-de-açúcar para se proteger de fungos oportunistas que, geralmente, penetram na cana após o dano causado pelo inseto. In sugarcane fields, colonization of the stalk by opportunistic fungi, like Fusarium verticillioides and Colletotrichum falcatum, usually occurs after the attack of Diatraea saccharalis caterpillars. Plants respond to insect attack by inducing and accumulating a large set of defense proteins. Two homologues of a barley wound-inducible protein (BARWIN) are known in sugarcane, SUGARWIN1 and SUGARWIN2 (sugarcane wound-inducible proteins). Although BARWIN protein function has not been fully established, antifungal properties have been described for a number of homologues. The SUGARWINs are located in the endoplasmic reticulum and in the extracellular space of sugarcane plants. The induction of SUGARWIN transcripts occurs in response to mechanical wounding, D. saccharalis damage, and methyl jasmonate treatment but not to pathogen infection. SUGARWIN transcripts are late induced and are restricted to the wound site. Although SUGARWIN transcripts increased after insect attack, the protein itself did not show any effect on insect development. This work shows that recombinant SUGARWIN2 altered F. verticillioides and C. falcatum morphology increasing vacuolization, points of fractures, leaking of intracellular material, leading to the apoptosis of the germlings. Recombinant SUGARWIN2 do not show any effect in other fungus like Saccharomyces cerevisiae and Aspergillus nidulans. The results suggest that, in the course of evolution, SUGARWIN genes were recruited by sugarcane to protect the plant from fungi that typically penetrate the plant stalk after insect damage.

O processo fermentativo para a obtenção de etanol constitui um sistema complexo. Durante a fermentação se desenvolvem infecções em forma crônica e os surtos de infecção aguda aparecem em condições que; por causa da dinâmica não-linear do processo que envolve uma rede de reações metabólicas dos microrganismos, a alta dependência às condições de contorno e pelas interações sinérgicas e antagônicas envolvidas neste ecossistema; ainda representam um tema relevante de pesquisa em aberto. O presente trabalho propõe contribuir na tarefa de interpretar tais efeitos por intermédio de um modelo que inclua a interferência das bactérias. É proposto um cenário em escala laboratorial e controlado com a linhagem isolada de Saccharomyces cerevisiae PE-2 em co-cultura com bactérias de metabolismo heterofermentativo e homofermentativo. A interferência é explicada por intermédio de um modelo com efeito fixo baseado em um modelo não estruturado proposto por Lee (1983), e modificado a partir dos estudos de Andrietta (2003). São conduzidos ensaios de quatro tratamentos: uma fermentação controle e outras contaminadas com cada um dos diferentes tipos de bactérias e também em conjunto, a fim de fornecer dados experimentais para ajuste do modelo em discussão. Em seguida, são realizadas estimativas dos parâmetros que compõem as equações diferenciais da cinética da fermentação, utilizando um algoritmo genético baseado em evolução diferencial Storn e Price (1997). Completa-se a avaliação dos parâmetros por intermédio da análise de sensibilidade paramétrica dos mesmos. De posse desses resultados, é utilizado o modelo do tratamento controle como base, e são inseridos vetores de variáveis categóricas, correspondentes a efeitos fixos. Tais variáveis permitem modelar a interferência da contaminação no modelo matemático proposto. A estatística descritiva, a análise utilizando inferência bayesiana e a interpretação bioquímica dos resultados complementam as inferências obtidas a respeito do modelo. A análise de sensibilidade e correlação dos parâmetros, mostrou que os modelos para a cinética da fermentação, estudados e bem conhecidos não são adequados para modelar o processo, pela alta correlação dos seus parâmetros. O tratamento controle teve um rendimento de 46,97% na produção de etanol, o tratamento com bactéria heterofermentativa teve uma redução de 2.35% e com a mistura de ambas a redução foi de 1,58%. Uma das principais contribuições deste estudo relacionasse à produção de glicerol, o resultado mostra que no há impacto significativo na presença de bactérias homofermentativas e sim uma clara tendência a inibir a sua produção. Apresentam-se também indícios de sinergia entre as bactérias e de consumo de manitol pela bactéria homofermentativa. The fermentation process for obtaining ethanol is a complex system. During fermentation develop chronic infections and outbreaks of acute infection in conditions that appear, because of the nonlinear dynamics of the process that involves a network of metabolic reactions of microorganisms, the high dependence on boundary conditions and the synergistic interactions and antagonistic involved in this ecosystem, still represent a relevant topic of research open. This paper proposes to contribute in the interpreting such effects through a model that includes the interference of bacteria. We propose a scenario in laboratory scale and controlled with the strain isolated from Saccharomyces cerevisiae PE-2 in co-culture with bacteria and homofermentativo heterofermentative metabolism. The interference is explained by means of a template with fixed effect based on a non structured proposed by Lee (1983) and modified from studies Andrietta (2003). Tests are conducted four treatments: a control fermentation and other contaminated with each of the different bacteria and also in conjunction in order to provide experimental data to fit the model under discussion. Are then carried estimates of the parameters that make up the differential equations of the kinetics of the fermentation, using a genetic algorithm based on differential evolution Storm and Price (1997). To complete the parameters evaluated through analysis of the same parameter sensitivity. With these results, the model is used as the basis of the control treatment, and are inserted vectors of categorical variables, corresponding to fixed effects. These variables allow modeling the interference of contamination in the mathematical model. Descriptive statistics and Bayesian inference analysis and interpretation of biochemical results obtained complement inferences about the model. Sensitivity analysis and correlation of parameters for the models showed that the kinetics of the fermentation, well studied and known are not suitable for modeling the process, the high correlation between the parameters. The control had a yield of 46.97% in ethanol, treatment with heterofermentative bacteria was reduced by 2.35% and a mixture of both reduction was 1.58%. A major contribution of this study is related to the glycerol, the result shows that no significant impact on the presence of homofermentative bacteria but a clear tendency to inhibit their production. It also presents evidence of synergy between bacteria and consumption of mannitol by homofermentative bacteria.

Celulases têm atraído muito interesse nos últimos anos devido a sua habilidade na bioconversão de material lignocelulolítico em glucose, a qual pode, então, ser convertida a etanol por fermentação. O complexo celulolítico capaz de degradar a celulose consiste de várias enzimas (principalmente celulases e β-glucosidases) e proteínas auxiliadoras, que atuam em sinergismo para eficientemente hidrolizar a biomassa. Nesse estudo, investigou-se a hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado utilizando enzimas produzidas por T. harzianum e enzima comerial. O rendimento de hidrólise foi avaliado quanto a diferentes níveis de deslignificação de biomassa, graus de cristalinidade da celulose, composição dos coquetéis enzimáticos e adição de BSA. Estudos de difração de raios-X mostraram que a cristalinidade da lignocelulose não é um fator determinante na recalcitrância ao ataque enzimático. Além disso, a adição de BSA não teve qualquer efeito no rendimento da hidrólise. O mais eficiente coquetel enzimático foi obtido misturando o preparado comercial com o produzido pelo T. harzianum (rendimento acima de 97%). Esse desempenho está, provavelmente, relacionado com níveis adequados de β-glucosidases e xilanases no coquetel. Devido a essa eficiente atividade celulolítica, o fungo T. harzianum tem um grande potencial em aplicação para hidrólise de biomassa. A celobiohidrolase I, uma exoglucanase, é a principal enzima secretada por esse fungo (cerca de 60% do total) e nesse estudo ela foi expressa em bioreator, purificada por cromatografia de troca iônica seguida de gel filtração e caracterizada bioquímica, biofísica e estruturalmente. Conforme confirmado por SAXS, tanto a CBHI inteira quanto seu domínio catalítico, obtido por digestão parcial com papaína, são monoméricos em solução e apresentam distância máxima (DMax) de 110 e 60 Å, e raio de giro (Rg) de 20 e 27 Å, respectivamente. Os resultados indicam que o linker é flexível em solução e confirmam o formato de girino da enzima. A CBHI possui atividade máxima em pH 5.0 e temperatura de 50 °C, com atividade específica contra Avicel &reg e pNPC de 0,28 and 1,53 U/mg, respectivamente. Outras celulases de interesse foram também expressas para caracterização, no entanto, para essas, foi utilizado o sistema de expressão heteróloga em Aspergillus Níger ou Pichia pastoris. O domínio catalítico da endoglucanase I de T. harzianum foi expresso em A. Níger. A proteína tem atividade específica contra CMC de 15,8 U/mg e pH e temperatura ótima de 3 e 50 °C, respectivamente. A proteína é estável nessas condições em até 3 dias de incubação (dados de ensaios de atividade residual). Estudos biofísicos de deslocamento térmico e dicroísmo circular apresentaram alguns parâmetros de estabilidade de estrutura terciária e secundária, respectivamente. A proteína perde estrutura terciária regular, em pH 5, em torno de 30 °C mas sua estrutura secundária é desordenada somente em pH 9 (quando a 25 °C). Experimentos de dicroísmo circular também indicaram a composição de estrutura secundária do domínio catalítico da EGLI de 6% de α-hélice e 42% de folhas- β. Cellulases have attracted an outstanding interest in the recent years because of its ability in the bioconversion of cellulose-containing raw materials into glucose, which can then be converted into ethanol by fermentation. The cellulase complex able to degrade cellulose consists of several enzymes (mainly cellulases and β-glucosidases) and auxiliary proteins, which act in synergism to efficiently solubilize the biomass. In this study, we investigated the enzymatic hydrolysis of pretreated sugarcane bagasse using crude enzyme extracts produced by Trichoderma harzianum as well as from the extract in combination with a commercial cocktail. The influence of different levels of biomass delignification, degree of crystallinity of lignicellulose, composition of enzymatic activities and BSA on enzymatic hydrolysis yields was evaluated. Our X-ray diffraction studies showed that crystallinity of lignocellulose is not a key determinant of its recalcitrance toward enzymatic hydrolysis. In fact, under the experimental conditions, an increase in crystallinity of lignocellulosic samples resulted in increased glucose release by enzymatic hydrolysis. Furthermore, under the same conditions, the addition of BSA had no significant effect on enzymatic hydrolysis. The most efficient enzyme blends were obtained by mixing a commercial enzymatic cocktail with T. harzianum cellulase preparations (above 97%). Increased hydrolytic efficiencies appeared to correlate with having an adequate level of both β-glucosidase and xylanase activities in the blends. Due to its elevated cellulolytic activity, the filamentous fungus T. harzianum has a considerable potential in biomass hydrolysis applications. The cellobiohydrolase I, an exoglucanase, is the main enzyme secreted by this fungus (about 60% of total) and in this study we have expressed, purified and performed an initial biochemical, biophysical and structural characterization. As confirmed by small angle X-ray scattering (SAXS) both full-length CBHI and its catalytic core domain (CCD), obtained by partial digestion with papain, are monomeric in solution and they have Dmax of 110 and 60 Å, and Rg of 20 and 27 Å, respectively. The results indicate that the linker is flexible in solution and confirmed the tadpole shape of the enzyme. CBHI displays maximum activity at pH 5.0 and temperature of 50 °C, with specific activities against Avicel &reg and pNPC of 0,28 and 1.53 U/mg, respectively. Other celulases were also expressed, however, for them we have used the heterologous expression system in Aspergillus niger and Pichia pastoris. The catalytic domain of endoglucanase I from T. harzianum was expressed in A. niger and partially characterized. The protein has specific activity against CMC of 15.8 U/mg and optimum pH and temperature of 3 and 50 °C, respectively. The protein is stable in these conditions until 3 days of incubation. Biophysical studies of termal shift and circular dichroism (CD) assays have showed some parameters of stability of tertiary and secondary structure of the protein. It loses regulary terciary structure in pH 5 around 30 °C but the secondary structure is desordened only in pH 9 at 25 °C. CD experiments also indicated the secondary structure compsition of the catalytic domain of EGLI: 6% de α-helices and 42% de β-sheet.

Na Anemia Falciforme em situações de baixa tensão de oxigênio, a hemoglobina mutante S (HbS) sofre polimerização promovendo a falcização das hemácias, que podem aderir ao endotélio vascular, causando a oclusão de vasos (VO) e isquemia tecidual (crises dolorosas) que caracterizam o quadro clínico da doença. Além disso, os pacientes falciformes apresentam outras manifestações clínicas como o priapismo, alterações ósseas, certas complicações pulmonares entre outros. Além das células eritróides, células endoteliais, leucócitos e plaquetas também desempenham um papel fundamental na fisiopatologia da anemia falciforme. A hidroxiuréia (HU), na anemia falciforme, aumenta a produção de hemoglobina fetal (HbF) em células eritróides, reduzindo a polimerização da HbS, diminuindo os sintomas clínicos dos pacientes. O aumento da HbF, no entanto, não implica necessariamente na melhora clínica, indicando desta forma a potencial ação da HU sobre outros processos. Estudos recentes vêm relacionando priapismo e asma com elevados níveis de adenosina. Devido a esta importância da adenosina relacionada a patologias comuns a AF, tivemos como objetivo identificar polimorfismos em genes de receptores de adenosina e na adenosina deaminase e verificar a possível associação entre as manifestações clínicas, além de investigar o papel da HU na modulação de marcadores envolvido na síntese e degradação da adenosina. Foram analisados diversos sítios polimórficos nos genes que codificam ADORA1, ADORA 2b, ADORA 3 e ADA, seguindo com a genotipagem em pacientes com AF, comparando afetados e não afetados. Em adição foi avaliada a expressão diferencial de mRNA de ADA pela HU em monócitos destes pacientes, comparando tratados e não tratados e também avaliamos por citometria de fluxo a modulação de marcadores de superfície CD39, CD73 e CD26, pela HU. As análises estatísticas foram realizadas utilizando os softwares GenePop 3.4 para análises de associação, cálculo do HWE, GraphPad Prism 5, Arlequin para identificação de desequilíbrio de ligação, haplótipos, heterozigozidade e SAS 9.13 para associação dos haplótipos as características. Os resultados mostraram que os pacientes sob tratamento com HU apresentaram um aumento da expressão de mRNA de ADA, aumento da expressão de CD26 em monócitos e diminuição de CD39 em linfócitos. Sem alterações significativas em relação a CD73. Encontramos também um aumento da freqüência do alelo T do SNP (rs1685103) presente no gene de ADORA 1 associado com pacientes afetados com síndrome torácica aguda. Apesar de não ter sido estatisticamente significante, concorda com dados da literatura. No gene ADORA 2B, verificamos associação do SNP 1007 C>T no desenvolvimento de STA indicando o alelo T como fator de risco e o alelo C para alterações ósseas. Para o SNP 968 G>T houve associação com alterações ósseas. Na análise haplotípica entre os SNPs 968 G>T e 1007 C>T encontramos associação dos haplótipos ht2 e ht3 com STA, como fator de risco, ht2 para hipertensão pulmonar. ht1 para priapismo, alterações ósseas e estenose/AVC. Os haplótipos formados pelos três SNPs 968 G>T, 1007 C>T e rs16851030, encontramos associação entre ht1, ht3 e ht4 entre os afetados com priapismo, caracterizando-o como haplótipo de risco e também ht1 e ht6 associados à estenose/AVC. Concluímos, que a hidroxiuréia participa na modulação da expressão da adenosina deaminase, de CD26 em monócitos e CD39 em linfócitos. Além disso, mostrou-se a importância de sítios polimórfico presente no gene ADORA 2B e ADORA1 envolvido na fisiopatologia das manifestações clínicas da doença falciforme. Associações dos SNPs em ADORA 1 e ADA, devem ser melhor estudados em um número maior de pacientes. A determinação destes polimorfismos associados com diferentes características clínicas pode levar a um melhor entendimento dos processos fisiopatológicos da anemia falciforme, levando à identificação de pacientes de risco, possibilitando um manejamento racional dos mesmos, em termos de cuidados específicos, ou mesmo à determinação de alvos para o desenvolvimento de terapias alternativas. In sickle cell disease in low oxygen tension, mutant hemoglobin S (HbS) undergoes polymerization promoting sickling of red blood cells that can adhere to vascular endothelium, causing vessel occlusion (VO) and tissue ischemia (painful crises) that characterize the clinical disease. In addition, sickle cell patients have other clinical manifestations such as priapism, bone disorders, certain pulmonary complications among others. In addition to the erythroid cells, endothelial cells, white cells and platelets also play a key role in the pathophysiology of sickle cell anemia. Hydroxyurea (HU) in sickle cell anemia, increases the production of fetal hemoglobin (HbF) in erythroid cells, reducing the HbS polymerization, reducing the clinical symptoms of patients. The increase in HbF, however, does not necessarily imply clinical improvement, thus indicating the potential effects of HU on other processes. Recent studies relating asthma and priapism with high levels of adenosine. Due to this importance of adenosine-related pathologies common to AF, we aimed to identify gene polymorphisms in adenosine receptors and adenosine deaminase and verify the possible association between clinical manifestations, and to investigate the role of HU in the modulation of markers involved synthesis and degradation of adenosine. We analyzed several polymorphic sites in genes that encode ADORA1, ADORA 2b, 3 and ADORA ADA, according to the genotype in patients with AF, comparing affected and unaffected. In addition we assessed the differential expression of ADA mRNA by HU in monocytes of these patients, comparing treated and untreated, and also evaluated by flow cytometry modulation of surface markers CD39, CD73 and CD26 by HU. Statistical analysis was performed using the software GenePop 3.4 for association analysis, calculation of HWE, GraphPad Prism 5, Arlequin for identification of linkage disequilibrium, haplotypes, heterozygosity and SAS 9.13 for association of haplotypes features. The results showed that patients treated with HU showed an increase in mRNA expression of ADA, increased expression of CD26 on monocytes and decreased CD39 on lymphocytes. No significant changes in relation to CD73. We also found an increased frequency of allele T (SNP rs1685103) present in a gene associated with ADORA affected patients with acute chest syndrome. Although not statistically significant, agrees with literature data. ADORA 2B gene, we found association of the SNP 1007 C> T in the development of STA indicating the T allele as a risk factor for the C allele and bone changes. For the SNP 968 G> T was associated with bone disorders. In haplotype analysis between SNPs 968 G> T and 1007 C> T found association of haplotypes ht2 and HT3 with STA as a risk factor for pulmonary hypertension ht2. ht1 for priapism, stenosis and bone disorders / stroke. The three haplotypes formed by SNPs 968 G> T, 1007 C> T and rs16851030, we found association between ht1, HT3 and HT4 among those affected with priapism, characterizing it as a risk haplotype and also ht1 ht6 associated with renal and / AVC. We conclude that hydroxyurea participates in modulating the expression of adenosine deaminase of CD26 on monocytes and CD39 on lymphocytes. Moreover, he showed the importance of polymorphic sites in this gene and ADORA 2B ADORA1 involved in the pathophysiology of clinical manifestations of sickle cell disease. Associations of SNPs in ADORA 1 and ADA should be better studied in a larger number of patients. The determination of these polymorphisms associated with different clinical characteristics can lead to a better understanding of the pathophysiological processes of sickle cell anemia, leading to the identification of patients at risk, enabling a rational handling of the same in terms of specific care, or even the determination of targets for the development of alternative therapies.

As plantas respondem ao ataque de insetos pela indução e acumulação de um conjunto grande de proteínas de defesa. Nesse trabalho foi feita uma investigação sobre as modificações transcricionais que ocorrem em plantas de cana-de-açúcar, em resposta ao ataque de lagartas de Diatraea saccharalis. A primeira abordagem foi o estudo detalhado da indução de duas isoformas do homólogo de cana-de-açúcar do gene de cevada induzido por dano barwin (barley woundinducible), chamado de sugarwin (sugarcane wound-inducible). A indução de transcritos de sugarwin ocorreu em resposta ao ferimento mecânico, dano provocado por D. saccharalis e tratamento com metil jasmonato. Além disso, sua expressão foi restrita ao local de dano. Sugarwins fazem parte do grupo de genes induzidos tardiamente por dano. A localização subcelular do peptídeo sinal fusionado à gfp (green fluorescent protein) mostra que essas proteínas são secretadas. Embora a função do domínio barwin não esteja completamente elucidada, atividades anti-patogênicas têm sido descritas para um grande número de homólogos. Alinhamentos múltiplos de seqüências do domínio barwin das proteínas de cana-de-açúcar e de outras proteínas de mono e dicotiledôneas revelaram altos índices de similaridade, sugerindo que sua função é conservada entre espécies. Esse é o primeiro relato da indução de uma proteína da família Barwin por herbivoria. A atividade dessas proteínas contra insetos nunca foi estudada. Os resultados apresentados aqui sugerem que as SUGARWINS fazem parte da estratégia de defesa de cana-de-açúcar. A segunda abordagem para estudar a resposta da cana-de-açúcar ao dano por D. saccharalis foi a análise em larga-escala, usando macroarranjos de DNA, de serino proteases e inibidores de serino proteases de cana-de-açúcar diferencialmente expressos em resposta a herbivoria. Enquanto que a função dos inibidores de proteases na defesa de plantas contra insetos e patógenos está bem estabelecida, o envolvimento de proteases na defesa tem sido proposto recentemente. O monitoramento de transcritos de serino proteases de cana-de-açúcar responsivos a herbivoria revelou vários genes cuja função precisa ser investigada. Uma das aplicações desses resultados é a identificação de genes para uso em estratégias biotecnológicas que visam aumentar a resistência de cana-de-açúcar a insetos. Plants respond to insect damage by induction and accumulation of a large set of defense proteins. An investigation was undertaken to study the sugarcane transcriptional changes following Diatraea saccharalis damage. The first approach was a detailed study about the induction of two isoforms of a sugarcane homologue of a barley wound inducible gene, barwin, named sugarwin (sugarcane wound-inducible). Induction of sugarwin transcripts occurs in response to mechanical wounding, D. saccharalis feeding and methyl jasmonate treatment. Their expression is restricted to the site of damage. Sugarwins are members of the late wound-inducible genes. The subcellular localization of the signal peptide fused to the gfp (green fluorescent protein) shows that these proteins are secreted. Although the exact function of the barwin domain has not been completely elucidated, antipathogenic activities has been described for a number of homologues. Multiple sequence alignment of barwin domain-containing sugarcane proteins and of mono and dicotiledoneous proteins reveals high similarity, suggesting that their function is conserved among species. This is the first report of a barwin-like protein induced by herbivory. The activity of this type of proteins against insects has never been studied. Based on the results presented here, it can be concluded that SUGARWINS are part of the sugarcane defense response strategy. The second approach to study the sugarcane response to D. saccharalis damage was the large-scale analysis, using DNA macroarrays, of serine proteases and serine protease inhibitors differently expressed in response to herbivory. While the protease inhibitors function in defense is well-established, the involvement of proteases in defense has been recently proposed. The transcript monitoring of sugarcane serine proteases in response to herbivory revealed several candidate genes for further functional studies. One of the greatest applications of these results is the identification of genes for use in biotechnological strategies to improve sugarcane insect resistance.

A transcrição pela RNA polimerase II (RNA polimerase B) e a sínteses de proteínas são os mais importantes processos metabólicos em células eucarióticas, e estão envolvidas no controle da expressão gênica. Trichoderma reesei foi utilizado como modelo de estudo para o desenvolvimento deste estudo. Este fungo filamentoso é um microrganismo que vem sendo utilizado por vários laboratórios no mundo para o estudo dos diversos processos biológicos básicos devido à sua grande importância biotecnológica. Foi estabelecido por nosso grupo de pesquisa um banco de dados ESTs (\"Expressed Sequence Tags\") para este microrganismo e, por meio da técnica de \"microarrays\" de cDNAs, determinou-se a reposta transcricional de T. reesei em função da disponibilidade de oxigênio e glicose, assim como a alguns estresses ambientais. Com base nesses resultados foram escolhidos alguns transcritos afetados pela limitação de oxigênio, tais como o gene btf3. Este gene codifica para a proteína reguladora BTF3 (Fator Transcricional 3 da RNA polimerase B), muito conservada em eucariotos, envolvida na transcrição de vários promotores da classe II e que faz parte do complexo que se liga aos polipeptídios nascentes (NAC). Com o intuito de estudar a funcionalidade do gene btf3 em condições normais e em choque térmico foi realizada uma análise transcricional comparativa em larga escala da cepa selvagem de T. reesei QM9414 e do mutante nocaute do gene btf3. A expressão de aproximadamente 2.000 genes foi analisada, por meio de \"microarrays\", em células submetidas ao estresse por choque térmico produzido pelo incremento da temperatura de cultura a 40°C. O nocaute do gene btf3 produziu o incremento da expressão dos genes das vias metabólicas primárias (ND4 e FBA), da defesa celular (DnaJ, HSP70 e RCI) e da síntese de proteínas (eIF2); enquanto que reprimiu genes da estrutura celular (HFBII) e da síntese de RNA (ATF21). No choque térmico, genes que codificam para proteínas associadas com a defesa celular, como as chaperonas Hsp70 e DnaJ, tiveram sua expressão induzida enquanto que proteínas associadas à divisão celular, como histonas e septina B, e à síntese de proteínas, como as proteínas ribossomais, foram reprimidas em ambas as cepas como resultado do estresse. Os resultados obtidos na análise por \"microarray\" foram validados através de PCR quantitativo em tempo real (qPCR). Estes resultados sugerem que BTF3 possa atuar como repressor de alguns genes transcritos pela RNA polimerase II. Transcription by RNA polymerase II (RNA polymerase B) and protein synthesis are the most important metabolic processes in eukaryotic cells, and they are involved in the control of gene expression. Trichoderma reesei was used as model of study for the development of this study. This filamentous fungus is a microorganism that has been used by some laboratories around the world for the study of diverse basic biological questions due to its great biotechnological importance. We had established a data base of ESTs (Expressed Sequence Tags) for this microorganism and, through the technique of cDNA microarray, we had determined the transcriptional response of T. reesei to oxygen and glucose availability, as well as some environmental stresses. Based on such studies we chose some transcripts affected by oxygen limitation such as the btf3 gene, for more detailed investigations. This gene codes for the BTF3 regulatory protein (RNA Polymerase B Transcription Factor 3), a conserved transcriptional factor among eukaryotes that is involved in the transcription of several class II promoters and is part of the nascent polypeptide-associated complex (NAC). In order to study the functionality of the btf3 gene in normal and heat shock conditions, a large-scale transcriptional comparative analysis between T. reesei wildtype strain QM9414 and the btf3 knockout mutant was executed. The expression of approximately 2,000 genes was analyzed using microarrays in cells submitted to heat stress produced by culture temperature increment to 40°C. The knockout of btf3 produces the increment of the expression of genes involved with the primary metabolism pathways (ND4 and FBA), cellular defense (DnaJ, HSP70 and RCI) and protein synthesis (eIF2); whereas it repressed genes related to the structure cell (HFBII) and RNA synthesis (ATF21). In heat shock, genes that encode Hsp70 and DnaJ proteins, associated to cellular defense, as chaperones, had their expression induced. On the other hand, genes for proteins associated to cellular division, such as histones and septin B, and those related to protein synthesis, such as ribossomal proteins were transcriptionally repressed in both strains as a result of the stress. The results obtained in the microarray analysis were validated through quantitative real-time PCR (qPCR). These results suggest that BTF3 can act as a repressor for some genes transcribed by RNA polymerase B.