A new gene inventory of the ubiquitin and ubiquitin-like conjugation pathways in Giardia intestinalis

BACKGROUND Ubiquitin (Ub) and Ub-like proteins (Ub-L) are critical regulators of complex cellular processes such as the cell cycle, DNA repair, transcription, chromatin remodeling, signal translation, and protein degradation. Giardia intestinalis possesses an experimentally proven Ub-conjugation system; however, a limited number of enzymes involved in this process were identified using basic local alignment search tool (BLAST). This is due to the limitations of BLAST's ability to identify homologous functional regions when similarity between the sequences dips to < 30%. In addition Ub-Ls and their conjugating enzymes have not been fully elucidated in Giardia. OBJETIVE To identify the enzymes involved in the Ub and Ub-Ls conjugation processes using intelligent systems based on the hidden Markov models (HMMs). METHODS We performed an HMM search of functional Pfam domains found in the key enzymes of these pathways in Giardia's proteome. Each open reading frame identified was analysed by sequence homology, domain architecture, and transcription levels. FINDINGS We identified 118 genes, 106 of which corresponded to the ubiquitination process (Ub, E1, E2, E3, and DUB enzymes). The E3 ligase group was the largest group with 82 members; 71 of which harbored a characteristic RING domain. Four Ub-Ls were identified and the conjugation enzymes for NEDD8 and URM1 were described for first time. The 3D model for Ub-Ls displayed the β-grasp fold typical. Furthermore, our sequence analysis for the corresponding activating enzymes detected the essential motifs required for conjugation. MAIN CONCLUSIONS Our findings highlight the complexity of Giardia's Ub-conjugation system, which is drastically different from that previously reported, and provides evidence for the presence of NEDDylation and URMylation enzymes in the genome and transcriptome of G. intestinalis.

Escala da Satisfação com a decisão em saúde: instrumento adaptado e validado para língua portuguesa / Decision making satisfaction in health scale: instrument adapted and validated to portuguese / Escala de la satisfacción con las decisiones en la salud: instrumento adaptado y validado para el idioma portugués

A tomada de decisão é uma área de investigação na saúde que tem vindo a ganhar importância quer pelos modelos de parceria de cuidados que dão protagonismo ao paciente e família, quer pela preocupação crescente com a qualidade e satisfação do cliente com os cuidados disponibilizados. Assim, propusemo-nos efetuar a adaptação transcultural e avaliar as propriedades psicométricas da versão portuguesa da "The Satisfaction with Decision Scale" de Holmes-Rovner (1996), que visa avaliar a satisfação com as decisões tomadas em saúde. A amostra foi constituída por 521 estudantes da Escola Superior de Enfermagem do Porto. Os resultados obtidos nos testes de fiabilidade revelam uma boa consistência interna para o total dos itens (Alpha Cronbach = 0,88). O estudo psicométrico permite-nos afirmar que a versão em Português da "The Satisfaction with Decision Scale", que denominamos "Escala da Satisfação com a Decisão em Saúde", é um instrumento fidedigno e válido.

Decision making is an area of health research that has gained importance both for the partnership models of care that give prominence to the patient and family, either by growing concern about quality and customer satisfaction with the care provided. So we decided to make the cultural adaptation and to evaluate the psychometric properties of the Portuguese version "The Satisfaction with Decision Scale" de Holmes-Rovner (1996), which aims to assess satisfaction with the decisions taken in health. The sample consisted of 521 nursing students the School of Nursing of Porto. The results of reliability tests show good internal consistency for the total items (Alpha Cronbach = 0.88). The psychometric study allows us to state that the Portuguese version of "The Satisfaction with Decision Scale", we call "Escala da Satisfação com a Decisão em Saúde", is an instrument comparable with the original in terms of validity and reliability.

La toma de decisiones es un área de investigación en salud que ha ganado importancia tanto por los modelos de atención dirigida al paciente y su familia, como por la creciente preocupación por la calidad y satisfacción del cliente con la atención recibida. Por esta razón decidimos hacer la adaptación transcultural y evaluar las propiedades psicométricas de la versión portuguesa "The Satisfaction with Decision Scale" de Holmes-Rovner (1996), que tiene como objetivo evaluar la satisfacción con las decisiones adoptadas en materia de salud. La muestra consta de 521 estudiantes de la Escuela de Enfermería del Porto. Los resultados de las pruebas de fiabilidad muestran una buena consistencia interna para la escala total (Alpha Cronbach = 0,88). El estudio psicométrico nos permite afirmar que la versión en portugués de "The Satisfaction with Decision Scale", que nosotros llamamos "Escala da Satisfação com a Decisão em Saúde", es válida.

The adaptation problems of patients undergoing hemodialysis: socio-economic and clinical aspects / Problemas adaptativos de pacientes em hemodiálise: aspectos socioeconômicos e clínicos / Problemas adaptativos de pacientes en hemodiálisis: aspectos socioeconómicos y clínicos

OBJECTIVES: to identify adaptation problems under Roy's Model in patients undergoing hemodialysis and to correlate them with the socioeconomic and clinical aspects. METHOD: a transversal study, undertaken using a questionnaire. The sample was made up of 178 individuals. The Chi-squared and Mann-Whitney U tests were undertaken. RESULTS: the adaptation problems and the socioeconomic and clinical aspects which presented statistical associations were: Hyperkalemia and age; Edema and income; Impairment of a primary sense: touch and income; Role failure and age; Sexual dysfunction and marital status and sex; Impairment of a primary sense: vision and years of education; Intolerance to activity and years of education; Chronic pain and sex and years of education; Impaired skin integrity and age: Hypocalcemia and access; Potential for injury and age and years of education; Nutrition below the organism's requirements and age; Impairment of a primary sense: hearing and sex and kinetic evaluation of urea; Mobility in gait and/or coordination restricted, and months of hemodialysis; and, Loss of ability for self-care, and months of hemodialysis and months of illness. CONCLUSION: adaptation problems in the clientele undergoing hemodialysis can be influenced by socioeconomic/clinical data. These findings contribute to the development of the profession, fostering the nurse's reflection regarding the care. .

OBJETIVOS: identificar os problemas adaptativos de Roy em pacientes submetidos a hemodiálise e correlacioná-los aos aspectos socioeconômicos e clínicos. MÉTODO: estudo transversal, realizado através de um formulário. A amostra foi de 178 indivíduos. Efetuaram-se os testes qui-quadrado e U de Mann-Whitney. RESULTADOS: os problemas adaptativos e os aspectos socioeconômicos e clínicos que apresentaram associações estatísticas foram: hipercalemia e idade; edema e renda; deficiência de um sentido primário: tátil e renda; falha no papel e idade; disfunção sexual e estado civil e sexo; deficiência de um sentido primário: visão e anos de estudo; intolerância à atividade e anos de estudo; dor crônica e sexo e anos de estudo; integridade da pele prejudicada e idade; hipocalcemia e acesso; potencial para lesão e idade e anos de estudo; nutrição menor que as necessidades do organismo e idade; deficiência de um sentido primário: audição e sexo e avaliação cinética da ureia; mobilidade andar e/ou coordenação restritas e meses de hemodiálise e perda de habilidade de autocuidado e meses de hemodiálise e meses de doença. CONCLUSÃO: problemas adaptativos da clientela hemodialítica podem sofrer influências de dados socioeconômicos/clínicos. Tais achados contribuem para o desenvolvimento da profissão, proporcionando reflexão por parte do enfermeiro acerca do cuidado. .

OBJETIVOS: identificar los problemas adaptativos de Roy en pacientes sometidos a hemodiálisis y correlacionarlos a los aspectos socioeconómicos y clínicos. MÉTODO: estudio transversal, realizado a través de un formulario. La muestra fue de 178 individuos. Se efectuaron las pruebas Chi-cuadrado y U de Mann-Whitney. RESULTADOS: los problemas adaptativos y los aspectos socioeconómicos y clínicos que presentaron asociaciones estadísticas fueron: Hiperkalemia y edad; Edema y renta; Deficiencia de un sentido primario: táctil y renta; Fracaso en el papel y edad; Disfunción sexual y estado civil y sexo; Deficiencia de un sentido primario: visión y años de estudio; Intolerancia a la actividad y años de estudio; Dolor crónico y sexo y años de estudio; Integridad de la piel perjudicada y edad; Hipocalcemia y acceso; Potencial para lesión y edad y años de estudio; Nutrición menor que las necesidades del organismo y edad; Deficiencia de un sentido primario: audición y sexo y evaluación cinética de la urea; Movilidad andar y/o coordinación restringidas y meses de hemodiálisis; y, Pérdida de habilidad de autocuidado y meses de hemodiálisis y meses de enfermedad. CONCLUSIÓN: los problemas adaptativos de la clientela hemodialítica pueden sufrir influencias de datos socioeconómicos/clínicos. Esos hallazgos contribuyen para el desarrollo de la profesión, permitiendo la reflexión del enfermero acerca del cuidado. .

Regulação diferencial da deubiquitinase A20 em tecido adiposo de obesos: potencial envolvimento na regulação da PGC1a / A20 deubiquitinase controls PGC-1a expression in the adipose tissue

A proteína PGC1α é um co-ativador de transcrição gênica que desempenha papel importante na regulação de uma série de fenômenos metabólicos que compreendem desde o controle da termogênese e mitocondriogênese até a regulação da secreção de insulina e a produção hepática de glicose. Como vários dos fenômenos biológicos controlados direta ou indiretamente pela PGC1α tem importância vital, a regulação dos níveis de PGC1α nos tecidos deve ser finamente ajustada. Nos últimos anos, inúmeros estudos exploraram os mecanismos envolvidos com o controle da expressão gênica e tradução da PGC1α. Entretanto, apenas alguns poucos estudos avaliaram a degradação da mesma. Um dos mais importantes mecanismos envolvidos com a regulação funcional e da meia-vida de proteínas é a ubiquitinação, que pode direcionar proteínas alvo ao proteassoma para degradação ou a outras modificações pós-traducionais. O objetivo do presente estudo foi avaliar a participação de uma proteína com atividade deubiquitinase e ubiquitina ligase, a A20, na manutenção da homeostase do tecido adiposo de animais submetidos à dieta rica em gordura e voluntários humanos magros e obesos antes e após cirurgia de redução de peso. Foram utilizados o tecido adiposo branco visceral e subcutâneo e o tecido adiposo marrom de camundongos Swiss machos submetidos a 16 semanas de dieta hiperlipídica e o tecido adiposo subcutâneo de voluntários magros e obesos antes e após a cirurgia bariátrica. Esses tecidos foram avaliados quanto ao conteúdo protéico e expressão gênica da proteína A20, e sua associação com a PGC1α por imunoprecipitação e imunofluorescência, bem como a ubiquitinação desta última. Os resultados obtidos a partir do tecido adiposo de humanos mostram uma diminuição na expressão da proteína A20 nos pacientes antes e após a cirurgia bariátrica com relação aos voluntários magros.

Peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator 1 alpha (PGC-1α) plays an important role in whole body metabolism and, particularly in glucose homeostasis. Its expression is tightly regulated and, small variations in tissue levels can have a major impact in a number of physiological and pathological conditions. Recent studies have shown that the ubiquitin/proteasome system plays a role in the control of PGC-1α degradation. Here we evaluated the interaction of PGC-1α with the protein A20, which plays a dual-role in the control of the ubiquitin/proteasome system acting as a deubiquitinase and as an E3 ligase. We employed immunoprecipitation, quantitative real-time PCR and immunofluorescence staining to evaluate PGC-1α, A20, PPARγ and ubiquitin in the adipose tissue of humans and mice. Our results show that, in distinct sites of the adipose tissue A20 binds to PGC-1α. At least in the subcutaneous fat of humans and mice the levels of PGC-1α decrease during obesity, while its physical association with A20 increases. The inhibition of A20 leads to a reduction of PGC-1α and PPARγ expression, suggesting that A20 acts as a protective factor against PGC-1α disposal. Thus, we provide evidence that mechanisms regulating PGC-1α ubiquitination are potentially involved in the control of the function of this transcriptional co-activator.

Unfolding Ubiquitin by force: water mediated H-bond destabilization

Estudiamosel desdoblamiento forzado de una molécula de ubiquitina, usando elprotocolo de dinámica molecular “pull and wait” (PNW) a 300 K.Se implementó PNW en el programa CHARMM usando un tiempode integración de 1 fs y una constante dieléctrica de 1. La estructurasolvatada inicialmente, se colocó bajo tensión mecánica, ejerciéndosefuerzas en diferentes direcciones. El rompimiento de cinco enlacesde Hidrogeno entre los pliegues β1 y β5 que tiene lugar durante losprimeros 13 a 15 Å de extensión, marcan una barrera mecánica lacual define la máxima fuerza necesaria para el desdoblamiento. Lassimulaciones realizadas muestran que dado un tiempo adecuado, laaplicación de una fuerza pequeña puede desestabilizar los mencionadosenlaces de hidrógeno relativo a los enlaces que se pueden formar conmoléculas de agua; permitiendo la formación de enlaces de hidrógenoestables entre aguas y donadores o aceptores de la cadena principal.De esta forma, las simulaciones con PNW muestran que la tensiónmecánica no es responsable de separar los puentes de hidrógeno, estasólo los desestabiliza haciéndolos menos estables con respecto a losenlaces que se pueden formar con moléculas de agua. Simulacionesadicionales muestran que la fuerza necesaria para desestabilizarlos enlaces de hidrogeno, permitiendo su remplazo por enlaces conmoléculas de agua, depende fuertemente de la dirección de estiramiento.El protocolo de simulación que permite equilibrar a cada paso deextensión, nos evidenció eventos conducentes al desdoblamiento de lamolécula ubiquitina por fuerzas mecánicas...

Using the “pull and wait” (PNW) simulationprotocol at 300 K, we studied the unfolding of aubiquitin molecule by force. PNW was implemented inthe CHARMM program using an integration time step of1 fs and a uniform dielectric constant of 1. The ubiquitinmolecule, initially solvated, was put under mechanicalstress, exerting forces from different directions. Therupture of five hydrogen bonds between parallel strandsβ1 and β5 takes place during the extension from 13 to15 Å, defines a mechanical barrier for unfolding anddominates the point of maximum unfolding force. Thesimulations described here show that given adequatetime, a small applied force can destabilize those fiveH-bonds relative to the bonds that can be created towater molecules; allowing the formation of stableH-bonds between a single water molecule and the donorand acceptor groups of the interstrand H-bonds. Thus,simulations run with PNW show that the force is notresponsible for “ripping apart” the backbone H-bonds;it merely destabilizes them making them less stablethan the H-bonds they can make with water. Additionalsimulations show that the force necessary to destabilizethe H-bonds and allow them to be replaced by H-bondsto water molecules depends strongly on the pullingdirection. By using a simulation protocol that allowsequilibration at each extension we have been able toobserve the details of the events leading to the unfoldingof ubiquitin by mechanical force...

Estudamos o desdobramento forçado de uma molécula deubiquitina usando o protocolo de dinâmica molecular “pull and wait”(PNW) em 300 K. PNW foi implementado no programa CHARMMusando um tempo de integração de 1 fs e uma constante dielétrica de1. A estrutura solvatada, foi colocada sob estresse mecânico, exercendoseforças de diferentes direções. Simulações mostraram que a rupturade cinco ligações de Hidrogênio entre as dobras β1 e β5, que acontecedurante os primeiros 13 a 15 Å de extensão, define uma barreira, aqual determina a força máxima para o desdobramento. As simulaçõesmostram que, dado o tempo adequado, uma pequena força aplicadapode desestabilizar os mesmos cinco Hidrogênios relativos às ligaçõesH- que os grupos da cadeia principal podem fazer com a molécula deágua; permitindo a formação de ligações estáveis de H- entre moléculasde água e os grupos doadores e receptores da intercadeia. Desta forma,simulações que utilizam este protocolo mostram que a força nãoé utilizada para ®romper¼ as ligações H- da cadeia principal, apenasdesestabilizando-as e tornando-as menos estáveis do que as ligações queas mesmas podem fazer com a água. Simulações adicionais mostramque a força necessária para desestabilizar as ligações H- e permitir que asmesmas sejam substituídas por ligações do Hidrogênio com moléculasde água depende fortemente da direção da aplicação da força. Atravésda utilização de um protocolo de simulação que permite equilibrar emcada extensã, fomos capazes de observar os detalhes do mecanismo dedesdobramento da ubiquitina por força mecânica...

Regulation of different proteolytic pathways in skeletal muscle in fasting and diabetes mellitus

1. Proteins in eukaryotic cells are continually degraded and replaced under precise control mechanisms. Although this continual proteolysis may seem wasteful, it serves several important functions: cells selectively degrade proteins with abnormal sequences or conformations, the accumulation of which could be harmful; the rapid degradation of regulatory peptides and enzymes is essential for the control of metabolic pathways and the cell cycle; and the breakdown of proteins in starvation provides amino acids for gluconeogenesis and energy metabolism. 2. Protein breakdown in eukaryotic cells occurs through distinct pathways: A) lysosomal (involves cathepsins B, H, L, etc.); B) Ca(2+)-dependent (involves Ca(2+)-dependent proteases calpains I and II); C) ATP-dependent, that require or not ubiquitin (comprises at least two large cytosolic proteases, UCDEN and proteasome), and D) ATP-independent (it is not known which proteases are involved in this degradative system). Despite recent dramatic progress, the relative contributions of these pathways to the accelerated proteolysis occurring in normal and pathological states is still largely unknown. 3. In order to identify the cellular mechanisms of skeletal muscle atrophy during fasting and diabetes mellitus, we have studied protein turnover in soleus and EDL muscles from control and fasted (for 24 h) or diabetic rats (1, 3, 5 and 10 days after streptozotocin injection). 4. The increase in muscle proteolysis during fasting seems to be attributable to an enhancement of the energy-requiring process. An increase in the ATP-dependent proteolytic pathway was evident 1 day after food restriction and probably accounted for all of the increased proteolysis demonstrated in the EDL muscles. In parallel with the alterations in the ATP-dependent process, an increase in the ubiquitin-mRNA and proteasome subunit-mRNA was detected. 5. In the acute phase of diabetes (1-3 days) there was an activation of Ca(2+)-dependent (soleus and EDL) and ATP-dependent (EDL) pathways. However, after 5 and 10 days of diabetes the activity of these two pathways fell to values even below control ones. No changes in the lysosomal proteolytic system were observed during diabetes. 6. Although appreciable progress has been made in this research, a large number of important questions remain to be answered, and some of them are discussed in the present paper.