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Projeto de investigação
Applied Molecular Biosciences Unit
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XVI International Symposium on Marine Natural Products|XI European Conference on Marine Natural Products
Publication . Pedrosa, Rui; Gaudêncio, Susana P.; Vasconcelos, Vitor; UCIBIO - Applied Molecular Biosciences Unit; DQ - Departamento de Química; MDPI - Multidisciplinary Digital Publishing Institute
The International Symposium on Marine Natural Products (MaNaPro) happened for the first time in 1975 in the city of Aberdeen, Scotland, organized by Professor Ronald H [...].
Structural and functional characterization of the periplasmic cytochrome PpcA from Geobacter metallireducens
Publication . Portela, Maria do Pilar Castillo; Salgueiro, Carlos
The bacterium Geobacter metallireducens (Gm) is capable of transferring electrons to the cell’s
exterior and thus reduce extracellular electron acceptors. Because of this, Gm has been used for
electricity harvesting upon its association with electrodes and for bioremediation of contaminated
waters with Cr(VI) and U(VI), for example, which serve as extracellular acceptors. The triheme
c-type cytochrome PpcA from Gm is abundant in the periplasm and crucial for bridging the
electron transfer between the cytoplasm and the cell’s exterior. It shares 80% of identity with the
well-characterized PpcA from Geobacter sulfurreducens (Gs) but the functional properties,
namely the reduction potential and the hemes’ order of oxidation, are markedly different. In this
work, we have used nuclear magnetic resonance spectroscopy to structurally characterize PpcA
from Gm and to probe pH-linked conformational changes in the reduced and oxidized states. The
structural role of the highly conserved residue Val13 in the PpcA family of Gm and Gs was probed
by replacing it with alanine, isoleucine, serine and threonine. Replacement of Phe6 and Trp45 in
PpcA from Gm with the correspondent amino acids in PpcA from Gs – leucine and methionine
– has been achieved to probe their influence in the reduction potential. The obtained results
suggest that the structure in the reduced and oxidized states is conserved and similar to that of
PpcA from Gs, with localized differences in the polypeptide segments near hemes I and III. Val13
has been shown to be essential for the maintenance of a single heme core conformation. The
substitution of Phe6 and Trp45 yielded opposite effects on the cytochrome’s reduction potential
values, suggesting that these residues play different roles in the modulation of this property. These
observations emphasize the preponderant role of key residues in the structure of PpcA from Gm
and in the fine-tuning of its reduction potential values.
Carbon monoxide modulation of glial cells on cytoprotection
Publication . Pedroso, Daniela Patrícia Martins Dias; Vieira, Helena L. A.; Lopes, Susana Santos
RESUMO: O Acidente Vascular Cerebral (AVC) é uma das maiores causas de mortalidade e morbidade,
ligada a dano cerebral, em todo o mundo. O AVC isquémico ocorre quando a circulação
sanguínea é interrompida, reduzindo os níveis de oxigénio e nutrientes no tecido cerebral.
Após o restabelecimento da corrente sanguínea, o tecido volta a sofrer dano, devido ao
aumento do stress oxidativo. Esta patologia é caracterizada pela presença de stress oxidativo,
inflamação excessiva, excitotoxicidade e, por fim, morte celular. Apesar de existirem terapias
disponíveis, estas terapias não estão focadas no tratamento do tecido cerebral e apresentam
limitações ao nível da sua eficácia e no curto espaço de tempo em que a sua aplicação é
eficiente. Desta forma, o desenvolvimento de novos tratamentos para a isquemia cerebral é
necessário e urgente. Esta tese pretende se focar nas células da glia, de forma a promover a
proteção cerebral, limitando a neuro-inflamação e a morte celular.
Disfunções do sistema nervoso central (SNC) são comummente consideradas como um
problema neuronal. No entanto, as células da glia estão envolvidas na resposta ao stress e a
mecanismos de neuroprotecção; a prevenção da disfunção glial protege o tecido cerebral, em
última análise, contribui para a recuperação do paciente. As células da glia, como por exemplo
os astrócitos e a microglia, representam a maioria das células presente no cérebro. Estas
células são cruciais para a homeostase cerebral, tendo importantes funções no
desenvolvimento e plasticidade sináptica, na resposta inflamatória, suporte metabólico e
sobrevivência neuronal. Os astrócitos têm importantes funções na modulação e maturação
sináptica, suporte metabólico e proteção neuronal contra stress oxidativo e excitotoxicidade.
Uma vez que estão em contante fiscalização do seu microambiente e em contante
comunicação com as células que os rodeiam, os astrócitos são considerados células altamente
sensitivas, capazes de avaliar o meio e atuar rapidamente de forma a garantir a homeostase e
plasticidade do SNC. Por outro lado, a microglia é a população fagocítica e imunocompetente
no SNC, responsável pela resposta inflamatória. Apesar da eficaz resposta inflamatória, após
infeção ou dano, ser decisiva para preservar o funcionamento do SNC, uma resposta
inflamatória prolongada ou exacerbada é uma característica de várias doenças do SNC,
nomeadamente isquemia cerebral. Assim, esta tese pretende contribuir para o
desenvolvimento de abordagens terapêuticas (i) que melhorem a sensitividade dos astrócitos
em relação ao seu microambiente e (ii) que limitem a resposta inflamatória da microglia,
promovendo a homeostase do SNC no contexto desta doença.
O monóxido de carbono (CO) é um gás endógeno que resulta da degradação de grupos heme
pela enzima heme oxigenase. O CO é descrito na literatura como anti-inflamatório, anti apoptótico e capaz de modular o metabolismo celular. Tratamento com doses baixas de CO ou
promoção de produção de CO endógeno limita a morte celular e neuro-inflamação in culturas
de neurónios, astrócitos e microglia, assim como em modelos in vivo de AVC e isquemia
cerebral neonatal. Ainda assim, os parceiros moleculares do CO ainda não estão
completamente descritos. O estudo destes parceiros nos mecanismos protetores do CO irá
permitir um estudo mais aprofundado no papel biológico deste gás, podendo levar ao
desenvolvimento de melhoradas terapias baseadas no CO, em particular para a isquemia
cerebral. Assim, esta tese tem como objetivo entender com maior profundidade os mecanismos
moleculares de proteção promovida pelo CO, em células da glia. O capítulo I introduz
informação publicada relacionada com as células da glia e CO, assim como os seus parceiros
Neuroglobina (Ngb) e cílios primários. O capítulo II tem como objetivo perceber o papel da
Neuroglobina (Ngb) no efeito anti-inflamatório do CO, na microglia, avaliando a relevância da
Ngb da modulação do metabolismo, promovida pelo CO. O capítulo III pretende avaliar a
capacidade do CO de modular os cílios primários de astrócitos, organelos estes que permitem
a fiscalização do microambiente pelas células. Estes dados são posteriormente discutidos no
capítulo IV, sendo também discutidas questões não respondidas por estes resultados e
experiências futuras. Por fim, como anexo, o capítulo V apresenta dados que dizem respeito a
um manuscrito técnico, em preparação, relacionado com de Novo lipogénese. Este manuscrito
foi desenvolvido em colaboração, no âmbito da avaliação da modulação pelo CO do
metabolismo microglial.
From food waste to volatile fatty acids towards a circular economy
Publication . Carvalheira, Mónica; Duque, Anouk F.; UCIBIO - Applied Molecular Biosciences Unit; DQ - Departamento de Química
The food industrial sector generates large amounts of waste, which are often used for animal feed, for agriculture or landfilled. However, these wastes have a very reach composition in carbon and other compounds, which make them very attractive for valorization through biotechnological processes. Added value compounds, such as volatile fatty acids (VFAs), can be produced by anaerobic fermentation using pure cultures or mixed microbial cultures and food waste as carbon source. Research on valuable applications for VFAs, such as polyhydroxyalkanoates, bioenergy or biological nutrient removal, towards a circular economy is emerging. This enhances the sustainability and the economic value of food waste. This chapter reviews the various types of food waste used for VFAs production using mixed microbial cultures, the anaerobic processes, involved and the main applications for the produced VFAs. The main parameters affecting VFAs production are also discussed.
Formation of Temporary Negative Ions and Their Subsequent Fragmentation upon Electron Attachment to CoQ0 and CoQ0H2
Publication . Ameixa, João; Arthur-Baidoo, Eugene; Pereira-da-Silva, João; Ruivo, Júlio César; Varella, Márcio T. do N.; Beyer, Martin K.; Ončák, Milan; Ferreira da Silva, Filipe; Denifl, Stephan; CeFITec – Centro de Física e Investigação Tecnológica; DF – Departamento de Física; Wiley
Ubiquinone molecules have a high biological relevance due to their action as electron carriers in the mitochondrial electron transport chain. Here, we studied the dissociative interaction of free electrons with CoQ0, the smallest ubiquinone derivative with no isoprenyl units, and its fully reduced form, 2,3-dimethoxy-5-methylhydroquinone (CoQ0H2), an ubiquinol derivative. The anionic products produced upon dissociative electron attachment (DEA) were detected by quadrupole mass spectrometry and studied theoretically through quantum chemical and electron scattering calculations. Despite the structural similarity of the two studied molecules, remarkably only a few DEA reactions are present for both compounds, such as abstraction of a neutral hydrogen atom or the release of a negatively charged methyl group. While the loss of a neutral methyl group represents the most abundant reaction observed in DEA to CoQ0, this pathway is not observed for CoQ0H2. Instead, the loss of a neutral OH radical from the CoQ0H2 temporary negative ion is observed as the most abundant reaction channel. Overall, this study gives insights into electron attachment properties of simple derivatives of more complex molecules found in biochemical pathways.
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6817 - DCRRNI ID
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