Integrative Model for Differential Signaling Pathways of the Ionotropic Glutamate Receptor Activated by N-methyl-D-aspartate

El receptor ionotrópico de glutamato activado por N-metil-D-aspartato (iGluR-NMDA) es un complejo macromolecular heteromultimérico constituido por entre 3 y 5 subunidades de tres diferentes tipos, a saber: NR1, NR2A-D y NR3A y B. Se ha demostrado su participación activa en prácticamente todos los procesos fisiológicos, patológicos e intermediarios de efectos farmacológicos que ocurren en las células de tejidos excitables, inclusive se ha reportado su presencia en otros tejidos no excitables. En el sistema nervioso central (SNC) participa en los procesos de aprendizaje, memoria, plasticidad, diferenciación, migración de la célula neural y apoptosis. Además, en los eventos de índole farmacológica se ha demostrado su intervención en excitotoxicidad, drogadicción y alcoholismo. Surge entonces la pregunta de cómo un mismo complejo macromolecular puede participar en tantos y tan diversos procesos. La revisión de literatura en la que se demuestra la interacción del iGluR-NMDA con proteínas de señalización, soporte, adaptadoras, moduladoras, de adhesión celular, de citoesqueleto y enzimas reporta un conjunto de más de 160 moléculas que participan en las cascadas que generan las señales a diferentes niveles de interacción y con diferentes sustratos. En este artículo se presenta un modelo predictivo estructural y funcional que permite distinguir, por lo menos, tres rutas diferenciadas de señalización.The ionotropic glutamate receptor activated by N-methyl-D-aspartate (iGluR-NMDA) is a multiheteromeric complex constituted from by three to five subunits belonging to by three different kinds of subunits known as NR1, NR2AD y NR3A y B. It is well established the participation of iGluR-NMDA complexes in a broad range of physiological, pathological, and as intermediary in pharmacological processes of neural systems. In the CNS, iGluR-NMDA participates in learning, memory, plasticity, neural differentiation, neural migration, and apoptosis, among others. In addition, from the pharmacological point of view the iGluR-NMDA is playing a role in excitotoxicity, drugs-addiction and other dependences. How the same complex can participate in a significant broad group of neural activities is a valid question after a literature review. A carefully analysis shows that iGluR-NMDA interacts, at some level, with a big number of intracellular proteins belonging to signaling proteins family, support proteins, modulator proteins, cytoskeleton, and enzymes, resulting in interactions with more than a 160 proteins, at different interaction levels and acting with intracellular proteins. In this work we report a proposal for a model of differential signaling cascade pathways generated by the iGluR-NMDA gating. The model shows at least the possibility of three different signaling pathways

Uso de una conantokina y anticuerpos policlonales para identificar la subunidad NR2B del receptor n-metil-d-aspartato

Objetivo. Proponer una metodología de identificación de la subunidad NR2B, mediante el uso de conantokina G, así como una adecuada extracción de la subunidad NR2B. Materiales y métodos. Se ensayaron dos metodologías para la extracción de la subunidad NR2B de cerebro de rata adulta, la primera buscó la extracción de la subunidad a partir de la membrana mediante la utilización del detergente deoxicolato de sodio y la segunda, garantizó primero la solubilización y eliminación de proteínas citoplasmáticas para luego realizar la extracción de la subunidad mediante el uso del mismo detergente, a partir del pellet generado en la centrifugación del extracto obtenido. Adicionalmente se biotiniló la conantokina G para evaluar su eficiencia en la identificación de la subunidad y comparar los resultados con los obtenidos por metodologías tradicionales como DOT-BLOT, WESTERN-BLOT, ELISA e Inmunohistoquímica. Resultados. La segunda metodología mostró mayor extracción de NR2B por lo que se seleccionó para la realización de los extractos posteriores. Los ensayos de identificación con la conantokina biotinilada evidenciaron interferencia en el reconocimiento, haciéndose necesaria la identificación de la presencia de la subunidad NR2B mediante el uso de anticuerpos policlonales en los ensayos mencionados. Conclusiones. Se propone que hay un impedimento de tipo estérico en el marcaje de la conantokina con la biotina lo que no favorece la interacción de este péptido con la subunidad

Production and purification of igy antibodies as a novel tool to purify the nr1 subunit of nmda recepto

Producing polyclonal antibodies (IgY) inchickens has advantages over those obtainedin other animal models, since theyhave been used as a tool for studyingdifferent proteins (NMDA glutamate receptorin our case, specifically the NR1subunit). We produced specific antibodiesagainst expression products by thealternative splicing of the gene encodingNMDA receptor NR1 subunit in adult ratbrain. Three peptides corresponding tothe splicing sites (N1, C1 and C2’ cassettes)were designed, synthesised and usedindividually as antigens in hens. Specificimmunoglobulins were purified fromyolks. The antibodies were then used forpurifying the NMDA receptor NR1 subunitusing affinity chromatography couplingthe three antibodies to the support.

Fosfatasa Alcalina (ALP) y Runx2 en cultivos celulares de osteoblastos estimulados con campo eléctrico

El objeto de este estudio fue identificar el estímulo eléctrico que debe aplicarse en cultivos celulares de osteoblastos (Ob) para aumentar la expresión del gen de Fosfatasa Alcalina (ALP) y el factor de transcripción Runx2. Se cultivaron Ob de la American Type Culture Collection (ATCC) Ref. CRL 11372. Los cultivos se estimularon del día cinco, cuando las células presentaron confluencia, hasta el día ocho. El estímulo aplicado a cada grupo experimental fue de 100mV, 200mV, 300mV, 400mV y 500mV respectivamente, se cultivó un grupo control no estimulado con cada grupo experimental. El campo eléctrico se generó con corriente alterna (AC) y se aplicó mediante dos placas de aluminio ubicadas de forma lateral y paralela a los frascos de cultivo de 25cm2. Los niveles de expresión de mRNA se midieron con la técnica quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qRT–PCR). Con la aplicación de campo generado con AC aumentó la expresión del factor de transcripción RunX2 en proporción directa al aumento del voltaje aplicado. La expresión del gen de ALP fue inversamente proporcional a la aplicación del estímulo y se identificó una diferencia significativa entre la presencia y ausencia del estímulo, siendo mayor en ausencia del estímulo. El campo eléctrico generó una señal que puede aumentar o disminuir la expresión de los genes que median la formación de tejido óseo. En el caso de Runx2, favoreció la diferenciación de células mesenquimales a Ob con la consecuente actividad de remodelación y formación del tejido óseo

Las proteínas alergénicas: un novedoso blanco para el desarrollo de estudios en proteomica funcional

Resumen En la patogénesis de las enfermedades alérgicas están involucrados el ambiente, la carga genética y la inmunocompetencia del individuo. Continuamente nuestro sistema inmune está expuesto a numerosas proteínas, sin embargo, solo unas pocas inducen una respuesta inmune alérgica. El potencial intrínsico de una proteína alergénica para inducir sensibilización solo se manifiesta en individuos susceptibles, genéticamente condicionados a presentar respuestas atópicas. Muchas de estas proteínas alergénicas comparten alguna homología en su secuencia de aminoácidos. Estos alérgenos poseen un amplio rango de características moleculares, ninguna de las cuales es única solo para estas proteínas alergénicas. A pesar de esto, algunas de estas características son más comunes entre algunos alérgenos que con otras proteínas. Se ha demostrado que algunas proteínas con actividad enzimática inducen reacciones alérgicas y que esta propiedad biológica está asociada con su actividad catalítica. En la presente revisión se describen las principales características moleculares de las proteínas alergénicas, y se hace énfasis en la cistein proteasas de los ácaros intradomiciliarios, en razón a que ellas son un factor de riesgo en el desarrollo de una respuesta inmune alérgica en individuos susceptibles y se constituyen en factores desencadenantes de respuestas inflamatorias en la fisiopatología de las enfermedades alérgicas respiratorias. Palabras claves: Ácaros, alérgenos cistein proteasas, inflamación, biología computacional. Abstract The components involved in the pathogenesis of disorder allergic include the environment, the genetics and the immune competence. Continuously we are exposed to thousands of different proteins, but a single few of them induce an allergic immune response. The unique potential of an allergic protein to induce sensitization, only produce a response in susceptible individuals. Many of those allergic proteins share some homology in their sequence of amino acids, nevertheless, allergens have an ample rank of characteristic, no of which is unique for allergenic proteins. In spite of this, some characteristics are more common between allergens than in other proteins. It has been demonstrated that some proteins with enzymatic activity have a predisposition to induce allergic reactions and that its biological characteristics is associated with its catalytic activity. Those characteristic could be contribute directly to the allergenicity of this protein. In the present review we presented/displayed the main intrinsic characteristics of allergenic proteins associated with an allergic immune response, making emphasis in their Properties as activity cystein protease how and this biological faculty determining a factor in the development of the inflammatory cascade as an allergic immune response in susceptible individuals. Key words: House dust mite, allergens, cystein protease, inflammation, computational biology

Purificación de IgY contra la subunidad nr3 del receptor nmda de cerebro de rata

Objetivo. Obtener anticuerpos tipo IgY contra péptidos sintéticos de las subunidades NR3A y NR3B del receptor NMDA de ratas, para reconocer y seguir la expresión de estas subunidades en extractos de cerebro de rata de diferentes edades. Materiales y métodos. Se diseñaron dos péptidos empleando los sistemas de la base de datos Entrez y el programa ClustalWPBIL de alineamientos múltiples contra las subunidades NR3A y NR3B del receptor NMDA; una vez sintetizados por el método SSPS-fmoc fueron utilizados para inocular gallinas (Gallus gallus, variedad Hy Line Brown) de 16 semanas de edad; al cabo de 57 días postinoculación se purificó IgY específica y se enfrentaron a extractos de cerebro de rata postnatal y adulta. Resultados. Se detectaron las subunidades NR3A y NR3B y se relacionó su expresión con la edad del animal; siendo mayor la expresión de la subunidad NR3A en extracto de cerebro de rata postnatal. No se encontró diferencia marcada en la expresión de la subunidad NR3B en las edades mencionadas. Conclusiones. Esta es la primera investigación que emplea proteína nativa para el reconocimiento de la subunidad NR3 del receptor NMDA, lo cual muestra la especificidad de los anticuerpos generados y contribuye con el entendimiento de las funciones de este receptor y su relación con la regulación de la memoria espacia

Predicción computacional de la estructura terciaria de la iduronato 2-sulfato sulfatasa humana

Introduction. Hunter syndrome (MC KUSIK 309900) or mucopolysacharidosis type II is due to the deficiency of the enzyme iduronate 2 sulfate sulfatase (E.C. 3.1.6.13). This enzyme has not been crystallized, and therefore the experimental structures are not available. Objectives. A computational three-dimensional model was proposed for the iduronate 2 sulfate sulfatase enzyme.Materials and methods. A computational analysis of this enzyme used the following free internet software programs: Comput pI/MW, JaMBW Chapter 3.1.7, SWISS-MODEL, Geno3d, ProSup. Energy minimization was done with Discover 3 and Insight II version 2004.Results. A three-dimensional conformational model was proposed. The model showed 33.3% of helix structure, 7.2% beta sheet, and 59.5% random coil. RMS values (Root Mean Square) (0.78 and 0.86Å) were found when compared with other enzymes of the same family. The model presented 5 exposed N-glycosylation potential sites and an entry to the pocket that contains the amino acids of the active site. A high correlation was found between the type of mutations and the severity of the phenotype in twenty patients analyzed.Conclusion. The RMS values, as well as the high correlation between the type of mutation and the phenotype, indicated that the model predicts some aspects of the enzyme's biological behavior.Introducción. El síndrome de Hunter o mucopolisacaridosis tipo II (MC KUSIK 309900) es causado por la deficiencia de la iduronato 2-sulfato sulfatasa humana (E.C. 3.1.6.13). La enzima no ha sido cristalizada y por tanto sus estructuras no se conocen por deducción experimental.Objetivo. Proponer un modelo computacional para la estructura tridimensional de la iduronato 2-sulfato sulfatasa humana.Materiales y métodos. Se realizó un análisis computacional de esta enzima empleando programas de libre acceso en internet como Comput pI/MW, JaMBW Chapter 3.1.7, SWISSMODEL, 3D-PSSM, ProSup. Los procesos de minimización de energía se realizaron con el programa Discover 3 del paquete Insight II (2004).Resultados. Se propone un modelo tridimensional de la iduronato 2-sulfato sulfatasa humana que presenta 33,3% en hélice, 7,2% en hoja plegada y 59,5% en enrollamiento al azar (coil). Se hallaron valores de RMS (del inglés Root Mean Square) de 0,78 y 0,86Å al compararla con otras enzimas de la misma familia. El modelo revela cinco sitios potenciales de N-glicosilación y una entrada al bolsillo que contiene los aminoácidos que componen el sitio activo. Usando este modelo se encontró una buena correlación entre el tipo de mutaciones y la gravedad de la enfermedad en 20 pacientes analizados.Conclusión. Los valores de RMS y la correlación genotipo-fenotipo en los pacientes analizados sugieren el modelo puede usarse para predecir ciertos aspectos del comportamiento biológico de la enzima

EFECTOS SOBRE LA ACTIVIDAD NOCICEPTIVA DE LA RATA DE UN PÉPTIDO NOOTRÓPICO SINTÉTICO

Conociendo la efectividad analgésica de los antagonistas de los receptores NMDA, se evaluó la posible actividad nociceptiva del péptido BLMP-101, agonista de los NMDA, diseñado para potenciar el aprendizaje/memoria. 32 ratas Wistar –hembras y machos–, se dividieron en 4 grupos y se inyectaron i.p.: BLMP-101 (0.01mg, 0.1mg y 0.5mg) y el control con solución salina, durante 11 días consecutivos. Después de 15 minutos de ser inyectadas se observaba diariamente, por un periodo de 15 minutos, si cada rata presentaba conductas nociceptivas espontáneas en 26 modalidades. Los datos se analizaron a través del análisis de varianza mixto con un a < 0.05. No se encontraron alteraciones importantes. Los resultados sugieren descartar la actividad nociceptiva del BLMP-101 en estas dosis y cronicidad estudiada

El consumo materno de alcohol y sus efectos sobre el aprendizaje y la expresión del NMDA en crías de la rata Wistar

The alcohol intake during pregnancy is nowadays an increasing social problem. The present study examined the alcohol prenatal exposure delayed effects on a discrimination learning and NMDA receptor expression in Wistar adolescent offspring. The biological deleterious effects of alcohol intake during pregnancy were stressed, as well as the cognitive consequences of its intake during pre and perinatal periods. El consumo de alcohol durante el embarazo es un problema de salud mundial. Esta investigación evaluó la influencia del consumo prenatal de esta sustancia sobre un aprendizaje de discriminación y la expresión del NMDA en las crías de la rata Wistar. Se estudiaron 24 crías, 12 machos y 12 hembras, entre 2 – 3 meses de edad, hijas de madres que consumieron etanol durante la pregestación, la gestación, la lactancia, o durante sus diversas combinaciones. Se utilizó un diseño factorial multivariado. Los resultados mostraron diferencias significativas en el número de sesiones, de errores cometidos, en el tiempo invertido en el aprendizaje y en el nivel de expresión del NMDA de las crías, generadas por el período de consumo en sus madres; y en la expresión del NMDA, asociado al sexo, con niveles de confianza e” al 95 %. Es importante notar la influencia que ejerció principalmente el consumo del alcohol durante la pregestación más la lactancia sobre el aprendizaje, incrementando significativamente el número de sesiones y el número de errores, y la fuerte influencia del consumo durante la gestación sobre los procesos biológicos, pues todas las crías murieron antes del entrenamiento. (Duazary 2007; 1: 3 - 13

Alternatives for the Management of Industrial Forest Waste: Energy, Bioethanol, and Cellulose Pulp

Modern kraft pulp mills generate solid waste of 1–2% of incoming debarked wood. Given the size of these plants, with an annual production capacity of at least 1000,000 tons, each plant generates 20,000–30,000 dry tons of waste per year. The largest current use of these residues is for combustion in biomass boilers for steam and power generation. However, the conversion of biomass into biofuels and chemicals is gaining interest due to increasing demands for energy, limited sources of fossil fuels, and growing concerns about the environmental impact of greenhouse gas emissions. This chapter shows the laboratory-scale results of the use of eucalyptus wood wastes to obtain cellulose pulp by alkali pulping reinforced with hydrogen peroxide to obtain alkaline peroxide mechanical pulp or cellulosic bioethanol. Based on the results, an industrial-scale techno-economic analysis of the processes is presented and compared with current alternatives for energy generation