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Interactions of vanadium(V)–citrate complexes with the sarcoplasmic reticulum calcium pump

Publication . Aureliano, M.; Tiago, Teresa; Gândara, Ricardo M. C.; Sousa, Andrea; Moderno, A.; Kaliva, M.; Salifoglou, A.; Duarte, Rui O.; Moura, José J. G.

Among the biotargets interacting with vanadium is the calcium pump from the sarcoplasmic reticulum (SR). To this end, initial research efforts were launched with two vanadium(V)–citrate complexes, namely (NH4)6[V2O4(C6H4O7)2] Æ 6H2O and (NH4)6[V2O2(O2)2(C6H4O7)2] Æ 4H2O, potentially capable of interacting with the SR calcium pump by combining kinetic studies with 51V NMR spectroscopy. Upon dissolution in the reaction medium (concentration range: 4–0.5 mM), both vanadium(V):citrate (VC) and peroxovanadium(V):citrate (PVC) complexes are partially converted into vanadate oligomers. A 1 mM solution of the PVC complex, containing 184 lM of the PVC complex, 94 lM oxoperoxovanadium(V) (PV) species, 222 lM monomeric (V1), 43 lM dimeric (V2) and 53 lM tetrameric (V4) species, inhibits Ca2+ accumulation by 75 %, whereas a solution of the VC complex of the same vanadium concentration, containing 98 lM of the VC complex, 263 lM monomeric (V1), 64 lM dimeric (V2) and 92 lM tetrameric (V4) species inhibits the calcium pump activity by 33 %. In contrast, a 1 mM metavanadate solution, containing 460 lM monomeric (V1), 90.2 lM dimeric (V2) and 80 lM tetrameric (V4) species, has no effect on Ca2+ accumulation. The NMR signals from the VC complex ( 548.0 ppm), PVC complex ( 551.5 ppm) and PV ( 611.1 ppm) are broadened upon SR vesicle addition (2.5 mg/ml total protein). The relative order for the half width line broadening of the NMR signals, which reflect the interaction with the protein, was found to be V4 > PVC > VC > PV > V2 = V1 = 1, with no effect observed for the V1 and V2 signals. Putting it all together the effects of two vanadium( V)–citrate complexes on the modulation of calcium accumulation and ATP hydrolysis by the SR calcium pump reflected the observed variable reactivity into the nature of key species forming upon dissolution of the title complexes in the reaction media.

2005Journal article

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Susceptibilidade do subfragmento-1 de miosina de músculo esquelético de coelho ao peroxinitrito

Publication . Simão, Sónia; Aureliano, M.

Foi já demonstrado que, em disfunções cardíacas, o compartimento miofibrilar é um local de formação de peroxinitrito (ONOO-) e consequente nitrosilação das proteínas miofibrilares. Existe muito pouca informação, in vitro, acerca dos mecanismos pelos quais as proteínas miofibrilares são afectadas por esta espécie. Por este motivo, neste trabalho determinou-se a susceptibilidade do subfragmento-1 (S1) de miosina de músculo esquelético de coelho a uma exposição aguda e crónica, in vitro, à espécie ONOO-, produzida sinteticamente ou por decomposição de SIN-1, um composto que liberta simultaneamente as espécies .O e NO., que ao reagirem entre si formam o ONOO-. Os efeitos no S1 foram determinados medindo a actividade Mg2+-ATPase estimulada por F-actina, as actividades não-fisiológicas, Ca2+- e K+/EDTA-ATPase bem como a oxidação de cisteínas e nitrosilação de tirosinas. Testou-se ainda o ascorbato, GSH e NADH na protecção contra o ONOO-. Observou-se que a exposição crónica é mais eficiente que a exposição aguda e origina uma inibição da Mg2+-ATPase estimulada por F-actina na ordem dos 50% com 31,0  5,0 M SIN-1 para 8,7 M de S1. A Ca2+- e K+/EDTA-ATPase foram também inibidas com valores de IC50 semelhantes indicando que a oxidação dos grupos –SH reactivos de S1 contribui para o mecanismo de inibição da proteína. A nitrosilação de S1 ocorre no domínio de 25 kDa embora seja improvável que contribua para o mecanismo de inibição, uma vez que há menos de 0,1 resíduos de tirosina nitrosilados por mol de S1 para concentrações de SIN-1 que inibem 70% da actividade fisiológica da proteína. Os antioxidantes foram eficientes elevando a actividade da Mg2+-ATPase estimulada por F-actina em 70-100%. Os estudos permitiram concluir que o S1 de miosina de músculo esquelético de coelho é sensível a concentrações fisiologicamente relevantes de ONOO-, mas os efeitos desta espécie apenas se manifestarão em condições pato-fisiológicas nas quais exista deficiência de antioxidantes intracelulares.

2004Bachelor thesis

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