Estudio mediante dinámica molecular de la estructura tridimensional del κ–carragenano en diferentes solventes

El κ–carragenano es un polisacárido iónico extraído de algas marinas rojas constituido por unidades repetitivas copolimericas de α–(1–3) D–galactosa 4–sulfato y β–(1–4) 3,6–anhydro–D–galactosa. El conocimiento de las bases moleculares que determinan la conformación tridimensional de este polisacárido, es fundamental tanto para comprender las interacciones que llevan a la formación de geles como para regular sus propiedades industriales. Como sucede con tantos biopolímeros, si bien su estructura primaria es conocida, su estructura secundaria no está aún bien determinada, dependiendo la misma de las condiciones físico–químicas de la solución. En este trabajo proponemos estudiar el efecto de las moléculas de solvente sobre la conformación molecular. Para ello se ha realizado un estudio mediante dinámica molecular (MD) de un decámero de las unidades disacarídicas que forman el κ–carragenano, con el soluto sumergido en dos solventes moleculares explícitos de propiedades muy distintas: DMSO y agua. Las simulaciones fueron realizadas utilizando el paquete computacional GROMACS MD, utilizando en ambos cálculos átomos de Na+ como contraiones. Se han calculado las trayectorias de los ángulos diedros glicosídicos, los enlaces hidrógenos y las distancias interatómicas más relevantes a la conformación polimérica, mostrándose un buen acuerdo con los resultados experimentales disponibles, así como una coherencia global con cálculos previos de mecánica y dinámica molecular en agua o vacío.The κ–carrageenan is an ionic polysaccharide extracted from marine red algae constituted by the copolymeric repetitive units of α–(1–3) D–galactose 4 – sulfate and β–(1–4) 3,6–anhydro–D–galactose. The knowledge of the molecular bases that determine the three–dimensional conformation of this polysaccharide is fundamental to understand the interactions leading to gel formation, as well as the regulation of its industrial properties. As with other biopolymers, even though its primary structure is well–known, the secondary structure is still a matter of debate. This work present and discuss the results of Molecular Dynamics (MD) simulations of a decamer of the repeating disaccharide unit constituting the κ–carrageenan. The simulations were run using the GROMACS MD package, with the solute immersed in molecular solvent, either DMSO or water, and using Na+ atoms as counterions. The dynamics of the central glycosidic angles are presented, as well as the pattern of possible intramolecular and solvent mediated H–bonds and some characteristics interatomic distances. These results are in good agreement with the available experimental data, as well as those of previous molecular mechanics and dynamics.Fil: Fernandez Gauna, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; ArgentinaFil: Villegas, M.. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Guidugli, S.. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Esteban, C.. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Paoletti, S.. Universita Degli Studi Di Trieste; ItaliaFil: Pantano, S.. Instituto Pasteur de Montevideo; UruguayFil: Benegas, Julio Ciro. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis; Argentin

Polymeric properties of κ-carrageenan chains at diferents temperatures

Este trabajo describe la dependencia con la temperatura de la longitud de persistencia y el cociente característico de cadenas del polisacárido iónico κ-carragenano. Estas propiedades poliméricas fueron calculadas en una asamblea estadística de cadenas largas (n=900) construidas con un algoritmo de Monte Carlo que utiliza resultados de dinámica molecular para asignar probabilidades para la agregación de unidades poliméricas a una cadena en construcción. Los resultados muestran que al bajar la temperatura de la solución de 363K a 282K la longitud de persistencia de las cadenas casi se duplica, obteniéndose a 282K un valor de 7 nm, muy cercano al valor experimental. Este comportamiento indica que al bajar la temperatura las cadenas se ordenan y vuelven más rígidas, condiciones esenciales para la formación de los geles termoreversibles y mesofases ordenadas que caracterizan a este polisacárido iónico en solución acuosa.This work describes the temperature dependence of persistence lengths and characteristic ratios of 900 residues long κ−carrageenans chains. These polymeric properties were calculated on an appropriate ensemble of calculated long chains (n=900), which were built with a Monte Carlo algorithm that assigned conformational probabilities based on the results of previously run molecular dynamics simulations. In very good agreement with experimental results, a value of 7nm is obtained for the calculated persistence length at 282K, which almost double the value calculated at 363K. This behavior indicates that the κ−carrageenans chains become more rigid and ordered at low temperatures, the basic condition for chain association leading to the formation of the thermo reversible gels and ordered mesophases that characterize this polysaccharide in aqueous solutions.Fil: Villegas, M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Guidugli, S.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Esteban, C.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Fernandez Gauna, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Pantano, S.. Instituto Pasteur de Montevideo; UruguayFil: Paoletti, S.. Universita Degli Studi Di Trieste; ItaliaFil: Benegas, Julio Ciro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; Argentin

Flexibilty of neutral and charged chains of polygalacturonic acid in diferent solvent

El objetivo de este trabajo es estudiar el efecto del solvente y del estado de carga sobre la flexibilidad de cadenas de ácido péctico (poli(1→4)-α-D-galacturónico). Para ello se construyeron cadenas de longitud creciente mediante un algoritmo de Monte Carlo que utiliza los resultados de dinámica molecular (DM) para asignar probabilidades para la orientación de cada monómero agregado a la cadena. Mediante este procedimiento se crearon asambleas estadísticas de cadenas no perturbadas de hasta 900 monómeros, para los cuatro casos de interés: cadenas totalmente ionizadas o neutras de ácido péctico en agua o dimetilsulfóxido (DMSO). Las correspondientes longitudes de persistencia y cocientes característicos calculados en estas asambleas estadísticas establecen que, en agua, el ácido péctico ionizado es más rígido que el descargado, confirmando algunos resultados de literatura. En DMSO se revierte la situación, señalando la complejidad de la dependencia con el estado de carga y el solvente de las propiedades conformacionales de este biopolímero. Un análisis de los resultados de las respectivas DM muestra que los puentes hidrógenos intramoleculares no se correlacionan con este comportamiento de la longitud de persistencia, pero que sí lo hace la masa de las moléculas de solvente unidas mediante enlaces de hidrógeno al soluto. Se especula que, para este polisacárido extendido y relativamente rígido, la interacción con las moléculas del solvente, manifestada a través del efecto inercial de esta masa "extra", puede ser un factor importante de estabilidad conformacional.The aim of this work is to study the effect of different molecular solvents and charge state on the conformational properties of pectic acid (poly(1→4)-α-D-galacturonic). For that purpose statistical ensembles of long polygalacturonic chains have been created using a Monte Carlo approach in which, after an initial monomer is selected, the dihedral angles of the following monomer are assigned through a Metropolis algorithm that uses conformational probabilities obtained from the trajectories of molecular dynamics simulations of the four cases of interest; the fully protonated and charged polymer in molecular water or DMSO solvents. For all these cases characterization of polymer flexibility is obtained by calculating characteristic ratios and persistence lengths on the respective populations. The results show that the charged chains in water are more rigid than the neutral counterpart, while in explicit DMSO the situation is reversed. Analyses of the previous MD show that intramolecular Hbond patterns (both direct and mediated by solvent molecules) do not correlate with this flexibility pattern. An important correlation is found, however, between the variation of the persistence length and the “extra” mass, defined as the mass of solvent molecules H-bonded added to the saccharide. We speculate that, for this type of elongated molecules, whose conformational space is restricted to a single region at large values of both glycosidic angles, the large inertia of this “extra” mass could play an important role in hindering its torsional mobility.Fil: Guidugli, S.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Villegas, M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; ArgentinaFil: Esteban, C.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Fernandez Gauna, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Pantano, S.. Instituto Pasteur de Montevideo; UruguayFil: Paoletti, S.. Universita Degli Studi Di Trieste; ItaliaFil: Benegas, Julio Ciro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; Argentin

IL-2 is involved in immune response of prenatally stressed rats exposed to postnatally stimulation

Environmental cues influence growth and development of mammals during prenatal and particularly early postnatal life and can exert long-lasting effects in adult life. High circulating concentration of glucocorticoids during pregnancy (prenatal stress) affects the activity of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA) of offspring and has been linked to alter immune system responses. Early postnatal stimulation (handling) of prenatally stressed animals generates long-term beneficial effects on the reactiveness of the HPA axis and immune system function. The aim of this study was to further investigate the effect of handling on immune response in prenatally stressed male rats and to elucidate a possible relationship with the HPA axis activity. Control and prenatally stressed (PS) offspring by immobilization (IMO) were handled during the first week of life. Animals from both treatments were subjected to acute stress by IMO. Corticosterone (COR) plasma concentration was measured by RIA assay, T lymphocyte proliferation by [3H] thymidine assay and IL-2 levels by direct ELISA technique. Chronic IMO prenatal stress caused an increase in mother plasma COR basal levels. Furthermore, prenatally stressed rats subjected to an acute stress session had lower T cell proliferation and decreased IL-2 release. In addition, early postnatal stimulation reversed the negative effects of prenatal stress on proliferation of T lymphocytes and IL-2 release

Cortistatin-17 and -14 exert the same endocrine activities as somatostatin in humans

Cortistatin (CST) is a neuropeptide, which binds with high affinity all somatostatin (SS) receptor subtypes and shows high structural homology with SS itself. A receptor specific for CST only, i.e., not recognized by SS, has been recently described in agreement with data reporting that not all CST actions are shared by SS. Interestingly, CST but not SS also binds ghrelin receptor (GHS-R1a) in vitro, suggesting a potential interplay between CST and ghrelin system. The aim of this study was to investigate in humans the endocrine and metabolic activities of human CST-17 in comparison with rat CST-14 that has previously been shown to exert the same endocrine actions of SS in healthy volunteers. To this aim, in six healthy male volunteers (age [median, 3rd-97th centiles]: 28.5; 23.6-34.3 years; Body Mass Index: 23.5; 21.0-25.1 kg/m2), we studied the effects of human CST-17 (2.0 μg/kg/h iv over 120 min), rat CST-14 (2.0 μg/kg/h iv over 120 min) and SS-14 (2.0 μg/kg/h iv over 120 min) on: (a) spontaneous GH, ACTH, PRL, cortisol, insulin and glucose levels; (b) the GH responses to GHRH (1.0 μg/kg iv at 0 min); (c) the GH, PRL, ACTH, cortisol, insulin and glucose responses to ghrelin (1.0 μg/kg iv at 0 min). CST-17 inhibited (p<0.01) basal GH secretion to the same extent of CST-14 and SS-14. Spontaneous PRL, ACTH and cortisol secretion were not significantly modified by CST-17, CST-14 or SS-14. CST-17 as well as CST-14 and SS-14 also inhibited (p<0.05) spontaneous insulin secretion to a similar extent. None of these peptides modified glucose levels. The GH response to GHRH was inhibited to the same extent by CST-17 (p<0.01), CST-14 (p<0.01) and SS-14 (p<0.05). The ghrelin-induced GH response was higher than that elicited by GHRH (p<0.01) and inhibited by CST-17 (p<0.05) as well as by CST-14 (p<0.05) and SS-14 (p<0.01). The PRL, ACTH and cortisol responses to ghrelin were unaffected by CST-17, CST-14 or SS-14. On the other hand, the inhibitory effect of ghrelin on insulin levels was abolished by CST-17, CST-14 or SS-14 (p<0.05) that, in turn, did not modify the ghrelin-induced increase in glucose levels. In conclusion, this study demonstrates that human CST-17 and rat CST-14 exert the same endocrine activities of SS in humans. The endocrine actions of human and rat CST therefore are likely to reflect activation of classical SS receptors