Objetivos del estudio de las ciencias biológicas

Ss pretende desarrollar habilidades, actitudes, formas de pensar y método que colaboren a la integración del individuo con su medio ambiente.
Forma especial de conocimiento sustentada en la lógica racional a partir de dimensiones comprensivas y metodológicas.

REACCIONES NUCELARES DE BAJA ENERGÍA

Low energy nuclear reaction (LENR) research investigates a possible new form of clean nuclear energy and nuclear transmutations. This subject was formerly called cold fusion. LENR does not produce greenhouse gases, strong prompt radiation or long-lived radioactive wastes. The fuel is deuterium or hydrogen, which is abundantly available in ocean water. The dominant reaction product is helium-4, which is harmless.

Low energy nuclear reactions can occur at or near ordinary room temperature. The term "cold fusion" was applied to this field of research initially by the press, not by its discoverers. Many people thought and still believe that it is a form of fusion; however, this claim is speculative.

Initially, the term "cold fusion" distinguished this research from thermonuclear fusion or plasma fusion. Thermonuclear fusion experiments require multimillion-degree temperatures. Since 1951, when thermonuclear fusion research began in the U.S., researchers have not succeeded in generating any useful amounts of energy.

The term "cold fusion " was never ideal to describe low energy nuclear reactions, because it implied that they were just a colder form of thermonuclear fusion, which they are not. The term was adopted by the media in 1989, appearing first in the Wall Street Journal, as a result of confusion with muon-catalyzed fusion. LENR's benign byproducts distinguish them from thermonuclear fusion and a variety of other nuclear experiments that also can run in room-temperature laboratories.

LENR experiments often use for their fuel a form of hydrogen called deuterium, which comes from water. One in every 6,000 water molecules contains deuterium. The energy available in the deuterium in one cubic mile of seawater, if release in a fusion process, exceeds the energy capacity of all the known fossil fuel reserves in the world.

A variety of models has been proposed to explain LENR, some speculate the mechanism as fusion, others do not.

In thermonuclear fusion, a reaction occurs when the nuclei of two deuterium atoms come very close to each other. When this happens, they combine to make helium and a large amount of heat. The hypothesis of a fusion mechanism at room temperature remains speculative; however, the evidence of some as-yet-unexplained source of heat is well-established in the published scientific literature.

Theoretically, fusion of hydrogen can generate 8 million times more energy than the same amount of hydrogen if it were burned in a chemical reaction. Some researchers report LENR experiments using both normal water and machine oil doped with boron. Experiments that generate excess heat using nickel and hydrogen suggest a non-fusion reaction.

RIBOSOMAS HÍBRIDOS

Logran la primera foto de un ribosoma híbrido, directa a los libros de biología
Archivado en:ciencia y tecnologia, ciencia biologia
EFE Actualizado 21-10-2008 13:50 CET
Madrid.- Los libros de texto sobre biología tendrán que hacer hueco en sus páginas a la primera imagen de un ribosoma híbrido, obtenida por un grupo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del CIC bioGUNE.

(EFE)Primera imagen de un ribosoma híbrido, obtenida por un grupo de investigadores del CSIC y del CIC bioGUNE.
Ésta es la respuesta gráfica a un dilema que la comunidad científica ha tardado unos treinta años en resolver, al aportar nuevos datos sobre la síntesis de proteínas o traducción, un proceso biológico fundamental que tiene lugar en los ribosomas, utilizados en biomedicina como diana en gran parte de los antibióticos.

El trabajo, que aparece publicado en el último número de la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de EEUU, ha sido posible gracias a un proceso de computación de más de tres años de duración y a un nuevo método de procesamiento de imagen, único en el mundo.

El estudio cuenta con la participación del investigador del CSIC Sjors Scheres, del Centro Nacional de Biotecnología (CSIC), en Madrid, así como de los científicos de CIC bioGUNE, en Derio (Vizcaya), Patricia Julián, Melisa Lázaro, David Gil y Mikel Valle, autor principal del trabajo.

La síntesis de proteínas, también conocida como traducción, es uno de los tres procesos fundamentales de cualquier tipo de célula y se produce en los ribosomas, las grandes máquinas encargadas de ensamblarlas a partir de la información genética del ADN.

En la traducción, las proteínas se fabrican añadiendo aminoácidos -las unidades que las forman-, que son transportados por los ARN de transferencia.

En su viaje, los ARN de transferencia atraviesan la cavidad interna del ribosoma y, según el modelo aceptado, siempre pasan por tres puntos de unión.

Como explican Scheres y Valle, la pregunta que la comunidad científica se ha hecho en los últimos treinta años es "cómo logran moverse estos ARN de transferencia por el ribosoma".

Los investigadores barajaban la posibilidad de que los ribosomas adoptaban dos estados transitorios para permitir esas tres paradas. "Se entendía que el ribosoma, cuando tiene que mover los ARN de transferencia, se convierte en una máquina dinámica que oscila entre dos estados distintos", ha apuntado Valle.

Con este trabajo de microscopía electrónica, los autores han sido capaces de visualizar las posiciones híbridas del ARN de transferencia A/P y E/P, es decir, en los momentos en que se mueve entre los puntos A y P y entre P y E.

Crecimiento celular y síntesis proteica

Leading Edge
Minireview
Cell 133, May 16, 2008 ©2008 Elsevier Inc. 577
The rate of cell growth and proliferation is proportional to
the rate of protein synthesis, which is in turn tightly linked to
ribosome biogenesis. The synthesis of rRNA, the rate-limiting
step in ribosome synthesis, is regulated by nutritional
conditions. In this way, the cell strikes a balance between
protein synthesis and the energetically costly investment of
biosynthetic resources in manufacturing ribosomes. To keep
up with the demand of ribosome production, eukaryotes
maintain several hundred genes encoding rRNAs that are
transcribed by RNA polymerase I (Pol I). Pol I transcription
is intricately regulated to be responsive to general metabolism
and specific environmental challenges (for review, see
Grummt, 2003). Transcription of rDNA can be modulated
by varying the transcription rate per gene or by varying the
proportion of active genes. The currently accepted model
for regulation of rDNA transcription posits two overlapping
mechanisms (Figure 1). For short-term regulation in
response to growth factor signaling, nutrients, or stress, the
transcription rate at euchromatic “active” rDNA is altered.
In contrast, when more stable rDNA transcription is needed
(for example, when cell-specific ratios of active versus silent
rDNA copies are established during development), then
rDNA transcription is regulated epigenetically, that is, by
chromatin modifications. These two mechanisms of transcriptional
and epigenetic control have complicated efforts
to identify the major pathways contributing to proliferationdependent
and metabolism-dependent regulation of rDNA
transcription.
A Metabolic Throttle Regulates the
Epigenetic State of rDNA
Ingrid Grummt1,* and Andreas G. Ladurner2,*
1Department of Molecular Biology of the Cell II, German Cancer Research Center, DKFZ-ZMBH Alliance, Im Neuenheimer Feld 581, 69120
Heidelberg, Germany
2Gene Expression Unit, European Molecular Biology Laboratory, Meyerhofstrasse 1, 69117 Heidelberg, Germany
*Correspondence: i.grummt@dkfz-heidelberg.de (I.G.), ladurner@embl.de (A.G.L.)
DOI 10.1016/j.cell.2008.04.026
The synthesis of ribosomal RNA (rRNA) is carefully tuned to match nutritional conditions. In this
issue, Murayama et al. (2008) describe a mechanism that couples the energy status of the cell
to heterochromatin formation and silencing of rRNA genes. They show that an altered NAD+/
NADH ratio in response to glucose starvation regulates the silencing activity of eNoSC, a complex
consisting of the NAD+-dependent histone deacetylase SIRT1, the histone methyltransferase
SUV39H1, and a new protein called nucleomethylin (NML). These results suggest a mechanism
that links cell physiology to rDNA silencing, which in turn is a prerequisite for nucleolar integrity
and cell survival.
Figure 1. Energy-Dependent Regulation of
rDNA Transcription
Genes encoding ribosomal RNAs (rRNAs) exist
in two functionally distinct states. At active
genes, the promoter is unmethylated and associated
with euchromatic histone modifications
such as acetylated histone H3 (H3K9ac).
The TAFI68 subunit of the promoter selectivity
factor SL1 is also acetylated (Ac), facilitating
its binding to the rDNA promoter and the subsequent
assembly of productive transcription
initiation complexes (top left). At epigenetically
silent genes, the chromatin remodeling complex
NoRC, together with associated RNA (purple
line), recruits DNA methyltransferase and histone
deacetylase activities to the rDNA promoter,
leading to deacetylation and methylation
of H3K9, CpG DNA methylation at the promoter
(Me), and transcriptional silencing (top right).
Upon glucose starvation, elevation of the NAD+/
NADH ratio activates SIRT1. SIRT1 deacetylates
the TAFI68 subunit of SL1, impairing DNA
binding and formation of the transcription initiation
complex (bottom left). In addition, eNoSC, comprising SIRT1, SUV39H1, and NML, is activated leading to histone deacetylation, H3K9 methylation,
and transcriptional repression (bottom right). It is not clear whether the chromatin structure of transcriptionally active genes is altered under
low-glucose conditions.
578 Cell 133, May 16, 2008 ©2008 Elsevier Inc.
Turning rRNA Genes on and off
Although rRNA synthesis accounts for more than 50% of cellular
transcriptional activity, a significant fraction of the rDNA repeats
is constitutively silent (for review, see Grummt and Pikaard, 2003).
The technique of chromatin immunoprecipitation (ChIP) has provided
valuable insights into the transcriptional activity status of
rDNA repeats. These studies have revealed that specific histone
modifications distinguish silent or facultative heterochromatin
from transcriptionally permissive euchromatin. Active rRNA genes
exhibit euchromatic features including hypomethylation of the
promoter, acetylation of histone H3 and H4 tails, and methylation
of histone H3 lysine 4 (H3K4). In contrast, silent rDNA repeats are
located within chromatin regions refractory to transcription and
bearing heterochromatic marks such as di- and trimethylation of
histone H3 at lysine 9 (H3K9me2 and H3K9me3, respectively), at
lysine 20 (H3K20me3), and at lysine 27 (H3K27me3) (Santoro et
al., 2002; Yuan et al., 2007). Furthermore, the promoters of silent
rRNA genes are hypermethylated at CpG residues. The transition
of epigenetically active to silent rDNA repeats is mediated
by NoRC (Nucleolar Remodeling Complex), a SNF2h-containing
chromatin remodeling complex that recruits DNA methyltransferase
(DNMT) and histone deacetylase activities to the promoter,
thereby triggering heterochromatin formation and transcriptional
silencing (Santoro and Grummt, 2005). As a consequence of
NoRC’s interaction with DNMTs and with specific corepressors, a
subset of rDNA repeats is silenced and specific epigenetic marks
at the loci are propagated throughout cell division. The current
model for the mechanism of NoRC function suggests that NoRC
serves as a scaffold to coordinate the activities of macromolecular
complexes that modify histones, methylate DNA, and establish
a “closed” heterochromatin structure.
Studies in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae and
the fruit fly Drosophila have demonstrated that rDNA silencing
plays an important role in genome stability through the
suppression of nonhomologous recombination pathways.
Loss of silencing at rDNA loci correlates with rDNA instability,
nucleolar disintegration, and cellular senescence (Kobayashi
et al., 2004; Peng and Karpen, 2007). Among the key players
that ensure rDNA stability are the NAD+-dependent histone
deacetylase Sir2 (silent information regulator 2) in S. cerevisiae
and the histone methyltransferase Su(var)3-9 (suppressor
of variegation 3-9) in Drosophila. The mutation of Su(var)3-9
results in decreased levels of H3K9me2, perturbation of nucleolar
structure, and accumulation of extrachromosomal rDNA
circles (Peng and Karpen, 2007). Likewise, mutations in Sir2
lead to increased rDNA instability and shortening of replicative
life span (Sinclair and Guarente, 1997). As Sir2 activity is regulated
by NAD+ levels, the finding that Sir2 plays an important
role in rDNA stability and nucleolar activity links rRNA synthesis
directly to the energy prosperity of the cell.
Linking Glucose to rDNA Transcription
One of the most important environmental variables in the regulation
of rDNA transcription is the availability of nutrients, such
that rRNA synthesis is tightly linked to the metabolic state of a
cell. It has been long recognized that a given nutritional state
gives rise to a cellular equilibrium in which the synthesis of ATP
and GTP is balanced by their use in protein synthesis (Grummt
and Grummt, 1976). Accordingly, rDNA transcription is regulated
by intracellular ATP levels, thus providing a molecular
explanation for the growth rate-dependent control and homeostatic
regulation of ribosome synthesis. Superimposed upon
this regulation is the deacetylation of TAFI68, a subunit of the
Pol I promoter selectivity factor (SL1 in humans and TIF-IB in
mice), by the NAD+-dependent deacetylase SIRT1, which leads
to transcriptional repression (Muth et al., 2001).
In their new study, Murayama and colleagues uncover an
additional relationship between cellular energy status and
rDNA transcription. They show that glucose starvation affects
the epigenetic state of rRNA genes, suggesting a fine-tuned
mechanism by which rDNA silencing may decrease energy
expenditure and protect cells from energy deprivation-induced
apoptosis. The authors identified a new protein complex,
eNoSC (energy-dependent Nucleolar Silencing Complex), that
changes the ratio of active to silent rRNA genes in response to
cellular energy status. Proceeding from the observation that
glucose starvation of cultured HeLa cells induced deacetylation
of H3K9 and elevated the level of H3K9me2 at the rDNA
promoter, the authors identified nucleomethylin (NML), a
nucleolar protein that specifically bound to H3K9me2. NML,
the product of the KIAA0409 gene, exhibits homology to
methyltransferases, is localized to nucleoli, and is associated
with chromatin throughout the rDNA repeats. Overexpression
and knockdown approaches showed that manipulating
the NML protein affected the abundance of rRNA precursors
and the level of H3K9 methylation at rDNA promoters. Specifically,
NML depletion increased pre-rRNA synthesis and
boosted histone H3 acetylation but decreased H3K9 methylation
at rDNA promoters. Conversely, overexpression of NML
decreased H3 acetylation and increased H3K9me2 at rDNA
promoters, resulting in the repression of pre-rRNA synthesis.
These results suggest that NML affects rDNA transcription by
modulating histone H3K9 methylation at the rDNA promoter,
thereby establishing heterochromatic features and promoting
rDNA silencing. Significantly, depletion of NML reduced the
ability of cells to decrease pre-rRNA synthesis and to maintain
ATP levels in response to glucose deprivation, indicating that
NML represses rDNA transcription during limiting metabolic
conditions. By limiting ribosome biogenesis, cellular ATP levels
may be maintained and cells protected from apoptosis due to
energy deprivation.
NML—An Unusual Histone-Binding Protein?
How NML links the cellular energy status with rDNA chromatin
remodeling in the nucleous is not fully clear, but the study
by Murayama and colleagues offers important clues. The
most direct link to metabolism comes from their crystal structure
of the NML C-terminal region. The structure revealed a
methyltransferase domain confirming that NML is structurally
similar to S-adenosyl methionine (SAM)-dependent methyltransferases.
The target of any NML-mediated enzyme activity
remains unknown, but the SAM-binding domain of NML does
show homology to the nucleolar protein Rrp8p of S. cerevisiae.
In budding yeast, Rrp8p interacts with a snoRNP component
and is important for the processing of 35S pre-rRNA
(Bousquet-Antonelli et al., 2000). Whether Rrp8p methylates
Cell 133, May 16, 2008 ©2008 Elsevier Inc. 579
rRNA or catalyzes methylation of nucleolar proteins that are
involved in pre-rRNA processing is not known. What is clear,
however, is that budding yeast lacks repressive H3K9 methylation
and consistent with this, Rrp8p does not have the unusual
H3K9me2-binding domain found in NML (which is different
from known methyl-lysine binding modules). Future studies
will address the molecular details of how this NML domain rich
in both low-complexity sequence and predicted disordered
regions specifically recognizes H3K9me2. Interestingly, Rrp8p
interacts with histone H2A and the chromatin remodeling complex
Isw1, suggesting that the SAM-binding methyltransferase
domain of Rrp8p (and possibly also of NML) is sufficient for
recruitment to chromatin. In support of this, cells expressing a
mutant NML protein defective in SAM binding cannot silence
rDNA and undergo energy deprivation-induced apoptosis.
NML Teams up with SIRT1 and SUV39H1
Pathways that are regulated by feedback loops tend to share
the general feature of having more than one entry point for
regulation. Considering that alteration of NML protein levels
affects histone H3 acetylation and H3K9 methylation at
rDNA repeats, it is perhaps not surprising that Murayama et
al. also found a molecular connection between NML and two
key epigenetic regulators of chromatin structure: the protein
deacetylase SIRT1 and the heterochromatic methyltransferase
SUV39H1. Treatment of cells with nicotinamide, an inhibitor of
NAD+-dependent deacetylases including SIRT1, suppressed
the NML-mediated decrease in pre-rRNA levels. Specific
knockdown of SIRT1, the principal NAD+-dependent deacetylase
for histones H4K16 and H3K9 and other proteins including
p53, TAFI68, MyoD, FOXO3, and PPARγ, prevented NMLdependent
transcriptional repression and increased H3K9
acetylation. Consistent with these observations suggesting a
specific involvement of SIRT1, overexpression of SIRT1 augmented
the repressive effect of NML. Moreover, the authors
found that NML and SIRT1 interacted with SUV39H1, thereby
linking histone H3 deacetylation to H3K9 methylation and rDNA
silencing.
Sir2 and the mammalian homolog SIRT1 have been shown
to deacetylate H3K9 at rDNA repeats (Liou et al., 2005). In S.
cerevisiae, the Sir2-containing RENT complex promotes Pol I
transcription and triggers the silencing of Pol II transcription at
the rDNA locus. However, Sir2 itself does not have any measurable
effect on Pol I transcription or in controlling the number of
active rRNA encoding genes (French et al., 2003), consistent
with the absence of H3K9 methylation in S. cerevisiae (Roguev
et al., 2001). In contrast, deacetylation of H3K9 in higher
eukaryotes facilitates H3K9 methylation, setting the stage for
the action of H3K9-specific histone methyltransferases such
as G9a, SET-DB1, and SUV39H1. Previous studies have shown
that the methyltransferase G9a is a coactivator for Pol I transcription
elongation through active rDNA repeats, whereas
SET-DB1 plays a role in NoRC-dependent heterochromatin
formation and rDNA silencing (Yuan et al., 2007). The results of
Murayama et al. revealed that SUV39H1 contributed to rDNA
silencing, most likely by increasing the number of repressed
rDNA genes, thereby restricting Pol I transcription to a smaller
number of genes. Notably, recent work by the Reinberg laboratory
not only demonstrated that SUV39H1 is acetylated,
but also that SIRT1-dependent deacetylation of lysine 266 in
the catalytic SET domain of SUV39H1 activates its enzymatic
activity to result in increased levels of H3K9me3 (Vaquero
et al., 2007). These findings demonstrate the involvement of
SIRT1-dependent deacetylation in mediating SUV39H1 histone
methyltransferase activity and underscore the functional
link between SUV39H1 and the deacetylase SIRT1. Consistent
with this, Murayama et al. showed that knockdown of either
SIRT1 or SUV39H1 resulted in decreased H3K9 methylation
and impaired NML association with rDNA. Together, these
observations indicate that SIRT1, SUV39H1, and NML, the
three components of eNoSC, cooperate to silence a fraction of
rDNA repeats. Thus, eNoSC joins a growing family of regulatory
protein complexes containing Sir2-related deacetylases.
Integrating Fasting Signals into the Epigenetic Circuitry
Given that caloric restriction decreases the cellular ATP concentration
and increases the NAD+/NADH ratio, the NAD+-
dependent deacetylase activity of Sir2 family members is
enhanced when the intracellular energy supply is limiting
(Guarente and Picard, 2005). Sir2 enzymes cooperate with
other proteins to establish larger domains of silenced chromatin.
In S. cerevisiae, for example, Sir2 binds to other Sir proteins
to form a SIR-repressive complex that is thought to spread in
cis over chromatin to enable silencing. Similarly, eNoSC in
mammals promotes deacetylation and methylation of H3K9 as
well as the spread of H3K9me, which may be aided by binding
of NML’s N-terminal domain to H3K9me2. This mechanism is
reminiscent of the binding of heterochromatin protein 1 (HP1)
to H3K9 methylated by SUV39H1 to facilitate spreading of
silenced chromatin domains. It is possible that NML may carry
out HP1-like functions in the nucleolus.
Further linking metabolism to chromatin structure, the NAD+
metabolite O-acetyl-ADP-ribose (AAR) induces a change in the
structure of the S. cerevisiae SIR complex and promotes the oligomerization
of SIR proteins in vitro (Liou et al., 2005). It is less
clear whether AAR has a similar corepressive role in human cells.
However, in vitro data and structural data do identify a tantalizing
AAR-binding function in the repressive heterochromatic histone
variant macroH2A1.1 (Kustatscher et al., 2005). Therefore, it is
possible that in human cells, Sir2-related enzymes, the cofactor
NAD+, and the metabolite AAR all play a role in chromatin-mediated
transcriptional silencing, including at rDNA repeats.
Further research on NML and eNoSC should address the connections
of this complex to the activities of SIRT7, another nucleolar
member of the sirtuin family. SIRT7 is associated with Pol I and
is a positive regulator of rDNA transcription (Ford et al., 2006). Like
SIRT1, SIRT7 binds to histones, is contained in high molecularweight
protein complexes, and is required for cell viability. Thus,
diet-induced changes in the NAD+/NADH ratio affect both SIRT1
and SIRT7 activity, coupling changing energy levels to rRNA synthesis
and ribosome production. Moreover, it will be important
to study the mechanisms governing the nucleocytoplasmic shuttling
of these enzymes in response to altering metabolic conditions,
as sirtuins and many other proteins show distinct cellular
localizations depending on the cellular energy status. In addition,
while it is clear that SAM binding is a prerequisite for the transcrip580
Cell 133, May 16, 2008 ©2008 Elsevier Inc.
tional corepressor function of NML in the nucleolus, it cannot be
excluded that instead of enzymatically using SAM as a methylgroup
donor, NML may instead act as a conformational sensor
for SAM (or the methyltransferase product S-adenosyl homocysteine).
Clearly, it would be most appealing if NML assumed an
enzymatic role for targeting RNA or protein substrates. A methyltransferase
function for NML would be particularly exciting and
innovative given that the budding yeast homolog Rrp8p seems to
link the synthesis and maturation of rRNA to epigenetic changes
in chromatin structure. Notably, all three subunits of eNoSC bind
to metabolite cofactors and use them to carry out repressive posttranslational
modifications. As cellular levels of ATP, NAD+, and
SAM may vary depending on the physiological state of a cell, it
stands to reason that eNoSC would be a perfect control point for
the regulation of rDNA transcription and silencing through metabolic
feedback loops. This is of particular interest in the context
of recent work on the mutual interdependency between distinct
metabolite-driven posttranslational modifications (Vaquero et al.,
2007). Although this is not a simple “I control you, you control me”
scenario, SIRT1 and SUV39H1 (and many other enzymatically
coupled systems) may profit from this type of interdependency.
Rather than following strict binary logic, the mutual dependence
on distinct metabolites may allow these critical epigenetic regulators
to gain more sophisticated and physiologically responsive
modes of regulation.
How Metabolite Players Balance the Gene Expression
Checkbook
There appears to be a resurgence of interest in the “old” field
of metabolism. Not only do modern mass spectrometry methods
allow us to gather more comprehensive quantitative data
regarding metabolism such that we can begin to model organismal
“metabolomics,” but also many “old” metabolic players are
re-emerging in new guises. This is particularly the case in the
field of gene expression (for review, see Ladurner, 2006). There
will likely be more surprises in store, possibly involving the many
metabolic enzymes that primarily function in the cytoplasm but
can shuttle into the nucleus under certain metabolic conditions.
What new functions might metabolic enzymes have co-opted
to control gene expression? One could borrow an important
concept from the study of metabolic pathways, that is, the well
known model of so-called “futile cycles” in which there is a
very rapid change in metabolic flux upon a small change in a
metabolic parameter. In other words, wasting a small amount of
energy (NAD+, SAM, or acetyl-CoA) in the right place to dynamically
regulate activating and repressive histone modifications
may be the optimal way to keep track of the overall level of cellular
energy expenditure. In the case of rDNA transcription, the
biogenesis of functional ribosomes unquestionably represents a
large commitment in energy expenditure for the cell. Therefore it
may not be so surprising that NML, SIRT1, and SUV39H1 cooperate
with other epigenetic modifiers, such as the methyltransferase
G9a, to tightly regulate the level of rRNA synthesis and
that all of these proteins, directly or indirectly, are under separate
but interconnected forms of metabolic control. Together,
these proteins interact with endogenous metabolites to modify
targets and to establish an activity profile for overall rDNA transcription
that ensures the synthesis of the optimal number of
functional ribosomes. In doing so, these proteins may help to
achieve a kind of homeostatic control, enabling the cell to avoid
precipitous losses in ATP and NADH and hence promoting cell
viability and the long-term survival of the organism.
If we may use a metaphor to highlight one key concept of
the Murayama et al. paper, we need to look no further than
the current woes of the financial markets. Any prudent investor
would skirt “irrational exuberance” (to quote Alan Greenspan,
the former chairman of the United States Federal Reserve) and
instead would invest a good deal of energy in making well-informed
decisions that balance the investment portfolio for the
short-term and the long-term. Similarly, the eNoSC complex,
NoRC, CSB, G9a, and other regulators of rDNA transcription,
remind us that like any other budget or investment manager, a
cell needs to be able to sense and clearly assess its metabolic
state. In this way, a cell can plan its commitment to significant
energy investments, such as the synthesis of ribosomes, and
can decide whether to throttle back on rDNA transcription, the
key regulatory step in ribosome biogenesis.
References
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GENÉTICA

Epigenetic Control of rDNA
Loci in Response to
Intracellular Energy Status
Akiko Murayama,1,2,5,6 Kazuji Ohmori,1,6 Akiko Fujimura,1 Hiroshi Minami,4 Kayoko Yasuzawa-Tanaka,1
Takao Kuroda,1 Shohei Oie,1 Hiroaki Daitoku,2 Mitsuru Okuwaki,3 Kyosuke Nagata,3 Akiyoshi Fukamizu,2
Keiji Kimura,1 Toshiyuki Shimizu,4 and Junn Yanagisawa1,*
1Graduate School of Life and Environmental Sciences
2Center for Tsukuba Advanced Research Alliance
3Graduate School of Comprehensive Human Sciences and Institute of Basic Medical Sciences
University of Tsukuba, 1-1-1 Tennodai, Tsukuba 305-8572, Japan
4International Graduate School of Arts and Sciences, Yokohama City University, Yokohama, Kanagawa 230-0045, Japan
5PRESTO, JST, 4-1-8 Honcho Kawaguchi, Saitama, Japan
6These authors contributed equally to this work.
*Correspondence: junny@agbi.tsukuba.ac.jp
DOI 10.1016/j.cell.2008.03.030
SUMMARY
Intracellular energy balance is important for cell survival.
In eukaryotic cells, the most energy-consuming
process is ribosome biosynthesis, which adapts to
changes in intracellular energy status. However, the
mechanism that links energy status and ribosome
biosynthesis is largely unknown. Here, we describe
eNoSC, a protein complex that senses energy status
and controls rRNA transcription. eNoSC contains
Nucleomethylin, which binds histone H3 dimethylated
Lys9 in the rDNA locus, in a complex with
SIRT1 and SUV39H1. Both SIRT1 and SUV39H1 are
required for energy-dependent transcriptional repression,
suggesting that a change in the NAD+/
NADH ratio induced by reduction of energy status
could activate SIRT1, leading to deacetylation of histone
H3 and dimethylation at Lys9 by SUV39H1, thus
establishing silent chromatin in the rDNA locus. Furthermore,
eNoSC promotes restoration of energy
balance by limiting rRNA transcription, thus protecting
cells from energy deprivation-dependent apoptosis.
These findings provide key insight into the mechanisms
of energy homeostasis in cells.
INTRODUCTION
Ribosome production is a major biosynthetic and energy-consuming
activity of eukaryotic cells. Ribosome biosynthesis
adapts rapidly to changes in intracellular energy status. Conditions
of energy starvation or glucose deprivation—when cellular
AMP/ATP ratio is increased—lead to the activation of the LKB1-
AMPK (AMP-activated protein kinase) pathway (Hardie, 2004);
this signaling inhibits mammalian TOR (target of rapamycin)/
p70 S6 kinase activity, which is required for rapid and sustained
serum-induced ribosome biosynthesis (Bhaskar and Hay, 2007).
Inhibition of mTOR activity by AMPK suppresses energy expenditure
and protects cells from energy deprivation-induced apoptosis
(Inoki et al., 2003; Shaw et al., 2004). Anaerobic conditions
also reduce cellular energy supply. Cells regulate energy demand
by sensing the environmental concentration of hydrogen
ions. H+ produced under hypoxia promotes interactions between
VHL and rDNA to reduce rRNA synthesis (Mekhail et al.,
2006).
rRNA synthesis is tightly regulated in response to metabolic
and environmental changes (Grummt, 2003; Moss et al., 2007).
rRNA genes are present in multiple copies; therefore, rRNA synthesis
could be modulated by varying transcription rate per gene
or by varying the number of active genes. Exponentially growing
cells use no more than half of their total complement of rRNA
genes, and it has been shown in both mammalian cells and budding
yeast that the number of active genes decreases when cells
undergo transition from log to stationary phase (Claypool et al.,
2004; Preuss and Pikaard, 2007; Sandmeier et al., 2002). In
yeast, this gene inactivation is dependent on the histone deacetylase
Rpd3 (Oakes et al., 2006). In mammalian cells, the chromatin-
remodeling complex NoRC recruits HDAC1 and DNA
methyltransferases to inactive rRNA gene repeats (Santoro
et al., 2002). Furthermore, the activity level of rRNA genes is correlated
with the type and extent of their chromatin modifications.
Taken together, these data argue that epigenetic mechanisms
control the ratio of active to inactive genes.
In yeast, heterochromatin formation at the ribosomal DNA
(rDNA) locus is also controlled by Sir2p, an NAD+-dependent deacetylase
that removes acetyl groups from the N-terminal tails of
histone H3 and H4 to regulate nucleosome and chromatin structure
(Buck et al., 2002). Increasing the expression of Sir2p can
extend the life span of yeast by suppressing homologous recombination
between rDNA repeat sequences (Guarente, 2000). In
human, the Sir2p homolog SIRT1 deacetylates transcription
factors such as FOXOs, p53, and NF-kB (Yang et al., 2006).
SIRT1 is inducibly transcribed in response to calorie restriction
Cell 133, 627–639, May 16, 2008 ª2008 Elsevier Inc. 627

Un trabajo de investigación

Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 24(7):1689-1698, jul, 2008
1689
Introdução
No Brasil, uma das medidas fundamentais para
o controle da epidemia de HIV/AIDS tem sido a
garantia de acesso aos medicamentos anti-retrovirais
(ARV) pelos indivíduos que deles necessitem.
No entanto, a efetividade da terapia ARV requer
um alto nível de adesão ao tratamento (95%-
100%) 1. A compreensão insuficiente sobre o uso
correto dos medicamentos e a falta de informação
sobre os riscos advindos do não cumprimento
da terapia prescrita são aspectos que podem
levar o individuo a não aderir ao tratamento 2.
Por isso, fornecer orientação e informação aos
pacientes sobre os seus medicamentos é um
princípio essencial da farmacoterapia racional 3
que busca assegurar sua adequada utilização.
Existem na literatura poucas pesquisas enfocando
aspectos relativos à informação obtida
pelos pacientes sobre os medicamentos prescritos
e sua percepção dessas informações, sendo
ainda mais raras aquelas referentes à terapia
ARV. Embora haja consenso de que se deva medir
o grau de compreensão da prescrição médica
pelo paciente, não há plena concordância sobre
o que constitui este conhecimento do regime terapêutico
nem quanto à forma de medi-lo. Múltiplas
estratégias operacionais e várias características
do tratamento têm sido utilizadas para
a investigação e mensuração desta compreensão
em diferentes combinações. São aplicados
questionários ou testes de conhecimento enfo-
ARTIGO ARTICLE
1 Faculdade de Medicina,
Universidade Federal de
Minas Gerais, Belo Horizonte,
Brasil.
2 Grupo de Pesquisas em
Epidemiologia e Avaliação
em Saúde, Universidade
Federal de Minas Gerais, Belo
Horizonte, Brasil.
3 Faculdade de Farmácia,
Universidade Federal de
Minas Gerais, Belo Horizonte,
Brasil.
4 Instituto de Ciências Exatas,
Universidade Federal de
Minas Gerais, Belo Horizonte,
Brasil.
Correspondência
F. A. Acurcio
Departamento de Farmácia
Social, Faculdade de
Farmácia, Universidade
Federal de Minas Gerais.
Av. Antônio Carlos 6627,
Campus Pampulha, FAFAR,
sala 1048B2, Belo Horizonte,
MG 31270-901, Brasil.
acurcio@medicina.ufmg.br
Maria das Graças B. Ceccato 1,2
Francisco A. Acurcio 1,2,3
Cibele C. César 2,4
Palmira F. Bonolo 2
Mark D. C. Guimarães 1,2
Abstract
The aim of this study was to develop a score to
determine the level of understanding regarding
information on antiretroviral therapy (ART)
among patients initiating treatment. This was
a cross-sectional analysis based on interviews
with HIV patients in outpatient public referral
centers (Belo Horizonte, Minas Gerais State,
Brazil). The score for patients’ understanding of
their medicines was obtained using a latent trait
model, estimated by the Item Response Theory,
based on the concordance between each patient
answer and the written prescription. Hierarchical
linear regression was used to assess patients’
global understanding of ART, considering each
class of drugs (level 1) and the individual (level
2). Among 406 patients, 37.9% failed to reach a
minimum level of understanding of their treatment.
The item with the highest level of difficulty
was “precaution in use”. The item “dosage”
showed the most varied understanding of ART. A
high proportion of patients displayed minimal
understanding of ART, indicating a high potential
risk for non-adherence to therapy. It is thus
necessary to identify factors associated with insufficient
understanding of ART.
HIV; Anti-Retroviral Agents; Drugs with Prescription
Compreensão da terapia anti-retroviral: uma
aplicação de modelo de traço latente
Patient’s understanding of information on
antiretroviral therapy: an application
of the latent trait model
1690 Ceccato MGB et al.
Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 24(7):1689-1698, jul, 2008
cando um conjunto de itens, tais como nome
do medicamento, indicação, dose, freqüência de
administração, duração do tratamento, efeitos
adversos, precauções e instruções especiais sobre
administração, e o reconhecimento do medicamento
em presença de outros medicamentos
4,5,6,7,8,9,10.
Uma das estratégias utilizadas para aferir o
grau de compreensão do paciente sobre o regime
terapêutico é o cálculo de escores, a partir
da atribuição de pontuação às respostas corretas
de um teste de conhecimento, segundo sua
relevância, com determinação de pontos de
corte para classificação dos escores. Observa-se
uma grande diversidade quanto ao ponto de
corte e níveis de classificação da compreensão
obtida 5,6. A variabilidade de tais medidas de
compreensão pode dificultar a identificação de
aspectos que contribuem para equívocos de interpretação
pelo paciente, como também comprometer
a comparabilidade entre os resultados
de investigações 4. Ademais, alguns estudos
com o mesmo enfoque utilizaram metodologias
semelhantes e obtiveram resultados bem diferentes
entre si 8,10. Assim, o desenvolvimento de
uma medida acurada da compreensão, por parte
dos pacientes, dos esquemas terapêuticos utilizados
adquire grande relevância para subsidiar
ações dos profissionais de saúde no sentido de
garantir uma maior efetividade no tratamento,
especialmente no início da terapia.
O modelo da Teoria de Resposta ao Item
(TRI) 11 mostra-se uma alternativa adequada para
esta mensuração, ao evitar a simples agregação
de diferentes indicadores do nível de compreensão
do tratamento. O propósito da TRI é estimar
uma determinada característica que não pode
ser medida diretamente, denominada traço latente.
Neste caso, a compreensão do tratamento
é o construto ou traço latente que se deseja medir
e que se manifesta por meio de variáveis relativas
ao tratamento (i.e. nome do medicamento,
dose, precauções, freqüência de administração,
reações adversas e alimentação) 12,13. A TRI destaca-
se por ser um método não arbitrário, que
considera cada item particularmente. Entre as
vantagens do modelo está o fato de permitir a estimação
do construto mesmo para aqueles indivíduos
que não disponham de informação sobre
todos os itens investigados, pois trata de forma
eficiente os dados ausentes. Uma outra vantagem
é propiciar a comparabilidade dos resultados
obtidos para grupos de indivíduos diferentes
e testes diferentes, desde que esses testes tenham
alguns itens comuns que meçam um mesmo traço
latente. Isso porque, a estimação do escore
total depende dos itens que compõem o teste, e
não do grupo de respondentes 14,15.
Este trabalho integra o Projeto Adesão ao Tratamento
Anti-retroviral (ATAR), um estudo prospectivo
concorrente delineado para verificar a
incidência e os determinantes da não-adesão ao
tratamento ARV em indivíduos infectados pelo
HIV/AIDS 16. Em um trabalho anterior 17 avaliouse
a compreensão de informações relativas ao
tratamento ARV. O nível de compreensão foi então
medido por meio de um escore, arbitrandose
diferentes pontos para cada item enfocado, de
acordo com a sua importância para o uso seguro
dos medicamentos. Entretanto, a adoção desta
estratégia de avaliação apresenta como principal
limitação o fato de não considerar os diversos
graus de dificuldade observados para cada item
no processo de assimilação e compreensão do
tratamento, segundo as características do paciente
e as condições de uso do medicamento.
Com o intuito de contribuir para a discussão e
o refinamento metodológico de como mensurar
a compreensão do tratamento, o presente
estudo teve por objetivos desenvolver um novo
escore da compreensão do paciente para cada
medicamento prescrito, utilizando um modelo
de traço latente estimado pela TRI e determinar
o nível global de compreensão de informações
sobre a terapia ARV em indivíduos no início do
tratamento.
Material e métodos
O Projeto ATAR 16 foi conduzido em dois serviços
públicos de saúde de referência para a assistência
ambulatorial especializada em HIV/AIDS,
em Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil, atendidos
no período de 2001 a 2003.Os critérios de
elegibilidade incluíram todos os indivíduos com
evidência laboratorial de infecção pelo HIV e/
ou diagnóstico de AIDS, com idade igual ou superior
a 18 anos, sendo 16 anos para mulheres
grávidas, admitidos para sua primeira prescrição
de ARV. Aqueles que aceitaram voluntariamente
participar do estudo assinaram o consentimento
informado esclarecido. Foram excluídos os indivíduos
que não apresentaram condições mínimas
de autonomia para decidir acerca da adesão
ao tratamento, bem como aqueles indivíduos em
uso de medicamentos devido a acidente de trabalho.
O projeto foi aprovado pelas instituições
onde a pesquisa foi desenvolvida e pelo Comitê
de Ética em Pesquisa (COEP) da Universidade
Federal de Minas Gerais (UFMG; no. 106/99), estando
de acordo com todos os princípios éticos e
legislações vigentes de pesquisas que envolvem
seres humanos.
COMPREENSÃO DA TERAPIA ANTI-RETROVIRAL 1691
Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 24(7):1689-1698, jul, 2008
Nível de compreensão
Os dados foram obtidos por meio de entrevistas
confidenciais estruturadas realizadas na entrevista
basal do estudo prospectivo, logo após
a primeira dispensação dos medicamentos ARV.
Os dados clínicos foram obtidos nos prontuários
médicos, imediatamente antes da primeira
prescrição de ARV. Para os dados relativos aos
medicamentos prescritos, a receita médica foi
transcrita durante a entrevista. Para alguns pacientes
que não portavam a receita no momento
da entrevista, foi possível recuperar as informações
de prescrição posteriormente. Permitiu-se
ao paciente consultar a receita, ou embalagem
do medicamento ou qualquer anotação que ele
tivesse em mãos, para responder sobre sua compreensão
quanto à terapia instituída. O nível de
compreensão da prescrição de anti-retrovirais foi
avaliado a partir de seis itens: nome do medicamento,
dose, precauções, freqüência de administração,
reações adversas e alimentação. Para
as informações relativas a reações adversas, precauções
e recomendações quanto à alimentação,
considerou-se a possível ocorrência de orientação
verbal e, quando a informação não constava
na receita comparou-se a resposta do paciente
com as informações existentes no Consenso Brasileiro
2. A interpretação da concordância entre
as respostas do paciente e a informação na prescrição
foi feita por dois revisores. Foram consideradas
respostas dicotômicas (certa/errada).
Para avaliar a resposta do paciente como correta
exigiu-se a concordância entre os dois revisores.
Em caso de discordância, um terceiro revisor foi
consultado.
Teoria de Resposta ao Item e a
medida dos construtos explicativos
A partir da avaliação de concordância entre as
respostas do paciente e a informação na prescrição,
o estudo percorreu as seguintes etapas:
(i) análise exploratória dos dados; (ii) estimativa
da compreensão de cada item selecionado; (iii)
estimativa da compreensão de cada ARV; (iv) estimativa
da compreensão global da terapia; e, (v)
construção e interpretação da escala dessa compreensão
global.
Análise exploratória dos dados
Realizada por meio do cálculo da proporção de
acertos de cada item e do coeficiente de correlação
bisserial. Este coeficiente mede a correlação
do resultado de um item em particular do teste
com o total de acertos e fornece um diagnóstico
preliminar, sendo útil para a escolha daqueles
itens que de fato apresentam consistência interna
e se associam bem ao escore que será produzido
12,18.
Estimativa da compreensão de cada item
Para desenvolver este novo escore de compreensão
por meio de modelo da TRI, considerouse
que cada item selecionado é um indicador da
compreensão da terapia ARV, característica latente
e não observável do paciente. A relação entre
a resposta obtida e o nível de compreensão é
observada na curva característica do item (CCI),
que descreve a relação entre a compreensão (θ)
dos respondentes e a probabilidade de acerto,
sendo função dos parâmetros do item. Os modelos
da TRI variam com o tipo de item utilizado
13,15. Neste estudo, ajustou-se para cada um dos
seis itens selecionados, o modelo logístico unidimensional
de dois parâmetros de Birnbaum 19,20
– discriminação (ai) e a dificuldade (bi) – que é
apropriado para itens com respostas dicotômicas
e modela a probabilidade de um indivíduo responder
corretamente a uma determinada questão,
dado o seu conhecimento sobre o assunto.
O índice de discriminação (ai) indica o quanto
um item é capaz de diferenciar indivíduos com
base no conhecimento de determinado assunto,
neste caso a compreensão sobre a terapia ARV.
Em geral, assume-se que os itens cujos parâmetros
a apresentaram valores inferiores a 0,30
representam uma baixa discriminação 12,18,21. O
índice de dificuldade (bi) está relacionado com
a probabilidade de acerto ao item e é medido na
mesma escala da compreensão (θ), o que permite
estabelecer quais itens o indivíduo terá mais
chance de acertar 12,15. Um melhor detalhamento
dos fundamentos teóricos e matemáticos da
TRI podem ser obtidos na literatura específica
15,20,21,22,23,24,25.
Estimativa da compreensão de cada ARV
Por meio da análise do modelo TRI, as CCIs foram
determinadas e os parâmetros dos itens estimados
pelo Método de Máxima Verossimilhança. Os
valores dos escores (θ) da compreensão do paciente
para cada medicamento ARV foram então
estimados por meio de método bayesiano.
Estimativa da compreensão global da terapia
Para analisar a compreensão global, enfocando
todos os ARV utilizados pelo paciente, realizouse
uma regressão linear multinível 26. Ao se considerar
o medicamento como unidade de nível 1
e o paciente como unidade de nível 2, foi possível
estimar o escore global de compreensão da tera1692
Ceccato MGB et al.
Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 24(7):1689-1698, jul, 2008
pia pelo intercepto do modelo nulo (ANOVA com
fator aleatório), levando-se em conta a correlação
entre as observações, sem perder informações
devido ao desbalanceamento da amostra (número
diferente de medicamentos por paciente).
Construção e interpretação da escala de
compreensão global da terapia ARV
Os parâmetros dos itens foram, inicialmente, estimados
na escala (0;1), em que a média é 0 e o
desvio-padrão é 1. Para facilitar a utilização e o
entendimento da escala de compreensão, realizou-
se transformação linear em todos os valores
originais obtendo-se uma nova escala contínua
com média igual a 50 e desvio-padrão igual a 5 15.
O próximo passo foi a identificação de itens
âncora que permitem a interpretação da escala
em certos pontos pré-fixados – os níveis âncora.
Para que um item seja âncora em determinado
nível, deve satisfazer a certas condições matemáticas,
ou seja, em qualquer ponto da escala da
compreensão é acertado por pelo menos 65% de
pacientes com este grau de desempenho. Ao mesmo
tempo, são itens respondidos corretamente
por uma minoria de pacientes (35%) situados no
ponto imediatamente inferior e pela quase totalidade
(95%) situados no ponto imediatamente superior
15. Assim, foram obtidos seis níveis âncora
(um para cada item investigado sobre os ARV). As
descrições dos itens são progressivas e cumulativas,
ou seja, os conhecimentos descritos em um
nível inferior estão contidos no superior. Deste
modo, a escala nos permite identificar quais são
os itens relativos ao conhecimento dos ARV que
os pacientes dominam ou não. Finalmente, considerando-
se a literatura 6,17 e o uso racional de
medicamentos 3, definiu-se um ponto de corte
nessa escala que estabelece um nível mínimo satisfatório
de compreensão global da terapia ARV.
Assim, indivíduos que apresentaram conhecimento
insuficiente para responder corretamente
a 3 itens – o nome do ARV, a freqüência de administração
e a dose prescrita –, não alcançaram
esse ponto de corte e, portanto, não possuem o
nível de compreensão necessário para utilizar os
ARV de maneira segura e adequada.
Os dados foram digitados em Paradox (Borland
International, Scotts Valley, Estados Unidos)
e analisados em SAS (SAS Inst., Cary, Estados
Unidos), BILOG-MG 3.0 (Scientific Software International,
Lincolnwood, Estados Unidos) para
estimativas dos parâmetros e MLWin 2.0 (Centre
for Multilevel Modelling, Bristol, Reino Unido)
para análise multinível.
Resultados
As características avaliadas dos 406 participantes
do estudo mostram predominância da população
abaixo de 35 anos (53,7%; mediana = 35,0),
do sexo masculino (55,9%), afrodescendentes
(77,2%), solteiros (60,6%) com escolaridade inferior
a 8 anos (52,7%; mediana = 7,0). Observou-se
uma grande maioria com renda igual ou inferior
a R$360,00, equivalente a 1,2 salários mínimo
(71,5%; mediana = 360,00) e sem plano de saúde
(77,3%).
Em relação à terapia ARV, foram utilizados
vinte e dois regimes de ARV distintos. Esquemas
de monoterapia com zidovudina ou duplos foram
utilizados por 30 pacientes (7,4%), sendo
que a quase totalidade (n = 29) era destinada à
profilaxia para gestantes; 355 (87,4%) eram esquemas
tríplices e 21 (5,2%) eram esquemas
quádruplos. Os regimes mais freqüentes compreenderam
associações com zidovudina (AZT),
lamivudina (3TC) ou efavirenz (EFZ), sendo os
principais esquemas prescritos inicialmente
as combinações AZT+3TC+nelfinavir (NFV);
AZT+3TC+EFZ; e AZT+3TC+nevirapina (NVP),
para, respectivamente 35%, 29,1%, e 16,7% dos
participantes. A utilização concomitante de fármacos
de uso contínuo e regular aos ARV foi relatada
por 157 (40,6%) participantes. O número
de comprimidos diários do esquema ARV variou
entre 1 a 21, com média de 8,4±4,3 comprimidos
(mediana = 8,0). Quase a metade dos participantes
era sintomática ou possuía condições clínicas
definidoras para a AIDS (49,6%) 27 e 90,7% apresentavam
contagem de células TCD4+ inferior a
500 células/mm3.
Interpretação dos parâmetros dos itens
utilizados no desenvolvimento do escore
Foram prescritos 872 ARV para os 406 participantes
do estudo. A análise da concordância indicou
um índice de acerto 92,4% para a dose a ser tomada,
de 83,3% para freqüência de administração
e de 72,2% para o nome do medicamento. A
proporção de acerto foi muito baixa para o item
precauções (19,7%) (Tabela 1). Já o coeficiente de
correlação bisserial variou entre 0,09 e 0,44 tendo
o item precauções obtido o menor coeficiente
(0,09), o que indica baixa correlação entre acertos
dessa questão com o escore total do teste. Apesar
disto, esse item não foi excluído das análises
posteriores devido ao caráter exploratório desta
avaliação.
A investigação da qualidade de cada um dos
itens avaliados, mostrou neste estudo, que o
parâmetro de discriminação a variou entre 0,30
e 1,29. Dentre os itens avaliados, apenas um
COMPREENSÃO DA TERAPIA ANTI-RETROVIRAL 1693
Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 24(7):1689-1698, jul, 2008
Tabela 1
Estimativa dos parâmetros dos itens relacionados à compreensão do paciente sobre os medicamentos prescritos (n = 872). Belo
Horizonte, Minas Gerais, Brasil, 2001-2003.
Itens Proporção de Correlação Parâmetro de Parâmetro de
acertos (%) bisserial dificuldade * discriminação *
Dose 92,4 0,24 -1,89 (0,18) 1,29 (0,28)
Freqüência de administração 83,3 0,14 -1,82 (0,24) 0,52 (0,08)
Nome ARV 72,2 0,22 -1,54 (0,23) 0,43 (0,07)
Alimentação 69,0 0,44 -1,27 (0,20) 0,45 (0,08)
Reações adversas 58,8 0,13 -0,78 (0,19) 0,30 (0,05)
Precauções 19,7 0,09 2,54 (0,47) 0,35 (0,07)
* Estimativa (erro padrão).
(reações adversas) apresentou um valor limítrofe
enquanto todos os demais superaram o valor
crítico (Tabela 1). Os itens reações adversas e precauções
apresentaram baixa discriminação (0,21-
0,37), os itens nome, alimentação e freqüência de
administração discriminação moderada (0,38
a 0,78), e o item dose discriminação muito alta
(> 1,00) 21. Os parâmetros de dificuldade b, que tipicamente,
variam entre -3 (itens extremamente
fáceis) a 3 (itens extremamente difíceis) na escala
utilizada 18,21, indicam que os itens dose, freqüência
de administração, alimentação, nome e reações
adversas são considerados fáceis enquanto
que o item precaução foi considerado muito difícil
(b = 2,54).
As CCIs, apresentadas na Figura 1, propiciam
melhor visualização e complementam a análise
dos dados obtidos. Quanto maior o poder de discriminação
do item sobre a compreensão, mais
elevado o valor de a e mais acentuada a inclinação
da CCI. Observa-se que o item dose (a = 1,29)
apresenta a CCI com inclinação mais acentuada.
Nos itens com discriminação elevada, variações
de probabilidade de acerto estão mais fortemente
associadas à compreensão. Assim, o item dose
foi o que mais diferenciou os pacientes quanto à
compreensão da terapia ARV.
Interpretação das escalas da compreensão
global da terapia ARV
O nível de compreensão da prescrição da terapia
ARV, estimado por meio de modelo hierárquico
de 2 níveis, na escala (50;5), apresentou média
de 49,93 e amplitude entre 32,57 e 57,73. Os pontos
selecionados da escala, em ordem crescente
correspondem aos níveis âncora (Figura 2). Este
procedimento possibilitou diferenciar os indivíduos,
seqüencialmente, naqueles que não possuíam
conhecimento mínimo para acertar nenhum
item do esquema ARV prescrito, ou naqueles que
acertaram apenas dose, ou dose mais freqüência
e assim sucessivamente. Observou-se que a
proporção de indivíduos que não atingiram um
nível mínimo de compreensão do tratamento, ou
seja, não tiveram conhecimento suficiente para
acertar os itens dose, freqüência de administração
e nome do ARV (49,6 pontos na escala), foi
de 37,9%.
Discussão
O principal objetivo deste estudo foi estimar escores
do construto compreensão da terapia ARV
por meio da TRI, para uma mensuração mais
acurada de seu nível, dada a influência que essa
compreensão pode ter na efetividade no tratamento.
Encontrou-se uma proporção de 37,9%
de indivíduos que não atingiram um nível mínimo
de compreensão da terapia, o que sinaliza
um alto risco potencial de não adesão ao
tratamento. Essa proporção foi maior do que a
encontrada (26,3%) em trabalho anterior 17 estudando
a mesma população. A diferença observada
pode ser devida, principalmente, a um
aumento de sensibilidade proporcionado pelo
método de mensuração empregado no estudo, o
que reforça a adequação de sua escolha. Um outro
resultado relevante obtido com esse método
foi a comprovação das distintivas características
dos itens avaliados (e.g. coeficiente de correlação,
índice de discriminação, índice de dificuldade),
indicando a necessidade de revisão das
estratégias freqüentemente utilizadas para aferir
o grau de compreensão do paciente baseadas
no cálculo de escores. Chama-se atenção para
uma fragilidade dessas estratégias, que em geral
1694 Ceccato MGB et al.
Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 24(7):1689-1698, jul, 2008
Figura 1
Curvas características dos itens (CCI). Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil, 2001-2003.
a = 1,291 b = 1,925
1a) Dose
Probabilidade de acertar dose
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-3 -2 -1 -0 1 2 3 Compreensão
a = 0,432 b = 1,539
1c) Nome
Probabilidade de acertar nome
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-3 -2 -1 -0 1 2 3 Compreensão
a = 0,289 b = 0,780
1e) Reações adversas
Probabilidade de acertar reações adversas
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-3 -2 -1 -0 1 2 3 Compreensão
a = 0,522 b = 1,822
1b) Freqüência
Probabilidade de acertar freqüência
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-3 -2 -1 -0 1 2 3 Compreensão
a = 0,448 b = 1,270
1d) Alimentação
Probabilidade de acertar alimentação
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-3 -2 -1 -0 1 2 3 Compreensão
a = 0,352 b = 2,544
1f) Precauções
Probabilidade de acertar precauções
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-3 -2 -1 -0 1 2 3 Compreensão
COMPREENSÃO DA TERAPIA ANTI-RETROVIRAL 1695
Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 24(7):1689-1698, jul, 2008
atribuem o mesmo peso para itens heterogêneos
quanto à complexidade ou arbitram diferentes
valores para cada item, sem considerar o grau
de dificuldade na composição do escore final.
Ascione et al. 4 demonstraram que o conceito
“conhecimento sobre o medicamento” abrange
diferentes itens que não são equivalentes como
indicadores na representação deste conceito.
Assim, a importância de cada item analisado
deve ser distinguida de acordo com as características
do paciente, do tratamento e das condições
em que o medicamento será utilizado 6.
Os resultados do presente estudo corroboram
a conclusão destes autores, pois evidenciam as
características distintas de cada item analisado
pela TRI, segundo seus parâmetros. A estimativa
dos níveis de compreensão da prescrição médica
mostrou-se dependente dos diferentes graus de
conhecimento do paciente para acertar os itens
avaliados para cada ARV.
A compreensão do paciente quanto à terapia
ARV prescrita foi definida com base na literatura
disponível, selecionando itens indicadores
do construto compreensão da terapia medicamentosa,
em estudos com o mesmo enfoque
4,5,6,7,8,9,10. A escala desenvolvida é caracterizada
pelos itens selecionados, logo, a qualidade da
escala depende da qualidade desses itens, que
devem ter índices de dificuldade e de discriminação
aceitáveis e correlacionados com o conjunto
de questões aplicadas. A quantidade de
itens envolvidos deve ser suficiente tanto para
caracterizar bem cada ponto da escala, quanto
para possibilitar que a escala possa ter vários níveis.
Uma boa escala de compreensão será conseqüência
da aplicação de um número razoável
de itens de boa qualidade (com altos níveis de
discriminação e diferentes níveis de dificuldade),
e um número suficiente de indivíduos com
os mais variados níveis de compreensão. Os
problemas que poderiam ocorrer com os parâmetros
dos itens correspondem a um valor do
índice de discriminação a abaixo do valor crítico
0,30; um índice de dificuldade b acima do valor
crítico 2,95 ou abaixo de -2,95 ou, ainda, valor
negativo da correlação bisserial 18. No presente
trabalho, os itens selecionados apresentaram essas
propriedades dentro de padrões aceitáveis 28.
Entretanto, considerando conjuntamente os valores
obtidos pelos dois índices, observa-se que
os itens estudados conseguem discriminar em
níveis baixos de habilidade. O único item que
apresentou dificuldade alta e que, potencialmente,
poderia discriminar pacientes com alto nível
de compreensão, apresentou índice de discriminação
muito baixo, próximo ao critico.
As análises indicaram que os itens se agruparam
coerentemente, formando uma escala precisa.
Observou-se que o item precauções apresenta
dificuldade muito elevada (b = 2,54) e baixa
discriminação (a = 0,35). Observou-se também
baixo índice de correlação bisserial, o que indica
que não há boa correlação entre acertos e erros
desse item com o escore total do teste, não se
associando bem ao escore produzido. Em relação
ao item reações adversas, observou-se um valor
Figura 2
Escala da compreensão de informações sobre a terapia anti-retroviral. Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil, 2001-2003.
1696 Ceccato MGB et al.
Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 24(7):1689-1698, jul, 2008
limítrofe do parâmetro a (a = 0,30). A dificuldade
mais elevada para o item precauções e uma
menor facilidade de acerto para reações adversas
e alimentação mostra coerência com os resultados
de outras análises que incluíram esses itens
6,19,29,30. Uma proporção muito pequena dos indivíduos
respondeu a essas questões e uma proporção
menor ainda os acertou. A falta ou insuficiência
de informação fornecida diretamente ao
paciente e nas receitas médicas pode ser devida a
uma valoração secundária destes itens. Ademais,
a probabilidade do paciente, por auto-sugestão,
manifestar reações adversas informadas pelos
profissionais de saúde, pode desestimular um
esclarecimento detalhado sobre este item, pelas
possíveis conseqüências na adesão ao tratamento.
Ressalta-se a importância das recomendações
sobre alimentação, contidas no Consenso Brasileiro
2, sendo algumas específicas para o uso
correto e absorção adequada de determinados
medicamentos.
Os itens com maior facilidade de acerto foram
dose, freqüência de administração e nome
dos ARVs, resultado também coerente com os
obtidos em outros trabalhos 6,9,10,19,29,30. Apesar
da maior facilidade observada para esses itens,
os resultados indicam falhas no conhecimento
sobre a terapia ARV. A proporção de erros foi de
8,6%, 16,7% e 27,8% para, respectivamente, dose,
freqüência e nome. Este resultado preocupa,
uma vez que esses itens são considerados de
grande importância para o uso seguro dos medicamentos.
Uma propriedade útil da TRI é que, uma vez
conhecida a compreensão(θ) de um indivíduo, é
possível determinar a probabilidade de ele acertar
um item. Exemplificando, um participante
deste estudo com compreensão (θ) igual a 45,8
tem probabilidade de 62,9%, 91,6%, 71%, 58,1%,
49% e 11,7% para acertar, respectivamente, nome,
dose, freqüência de administração, alimentação,
reações adversas e precauções dos medicamentos
prescritos. Portanto, conhecendo-se
o escore de um indivíduo pode-se prever quais
itens ele terá mais chances de acertar ou errar,
informando o domínio que o indivíduo possui do
que foi avaliado. Este conhecimento das dificuldades
e facilidades individuais de compreensão
contribui para que os profissionais de saúde desenvolvam
estratégias educacionais e habilidades
ajustadas ao perfil do indivíduo, visando lidar
com seu processo terapêutico complexo.
Esta estimação do nível de compreensão pode,
inclusive, ser realizada na população estudada
em momentos diferentes, para acompanhar
a evolução desta medida ao longo do tempo.
A informação obtida fornecerá subsídios para
abordagens individualizadas de aconselhamento
e monitoramento bem como para intervenções
educacionais por equipes multidisciplinares,
num esforço de ampliar a compreensão do paciente,
e por conseqüência, melhorar sua adesão
ao tratamento proposto.
Outra propriedade da TRI, sua maior vantagem,
é permitir medidas que não dependam
do grupo de indivíduos e nem do instrumento
(teste), ou seja, são medidas com parâmetros invariantes.
Essa propriedade pode ser de grande
utilidade no planejamento e organização dos
serviços de atenção ao portador de HIV. Ao proporcionar
parâmetros invariantes, a TRI permite
comparar indivíduos mesmo que eles tenham
respondido a itens diferentes, em momentos
diferentes. Como também permite comparar os
resultados obtidos para populações diferentes,
quando instrumentos com itens que meçam o
mesmo traço latente são aplicados. Conhecendo-
se os modelos estimados pela TRI e utilizando
a equalização, é possível desenvolver estudos similares,
em outros serviços de saúde na mesma
região, ou em regiões diferentes. A equalização
é uma técnica que equipara os parâmetros dos
itens estimados em pesquisas distintas e níveis
de compreensão de indivíduos de diferentes regiões,
sobre uma mesma escala de compreensão,
tornando os itens e os níveis de compreensão
comparáveis. Assim é possível conhecer e avaliar
diferentes situações, identificando necessidades
e estratégias para uma melhor estruturação
dos serviços e organização de seus processos de
atenção.
Em relação ao método adotado na pesquisa,
o modelo da TRI proposto mostrou-se um instrumento
adequado para avaliar a compreensão da
terapia ARV pelo paciente. Sumariamente, podese
dizer que os escores elaborados para o construto
compreensão, as interpretações dos parâmetros
e os resultados obtidos pela aplicação
dessa técnica estão de acordo com a expectativa
da abordagem teórica do modelo. Entretanto, há
necessidade de outros estudos testando a exclusão
de alguns itens e a inclusão de outros novos
itens visando obter um questionário com níveis
mais elevados de qualidade, que se configure
como um instrumento adequado de aferição
do nível de compreensão de informações sobre
medicamentos de uso crônico pelos pacientes,
principalmente aqueles em uso de ARVs. Em particular,
é oportuno desenvolver instrumento com
maior capacidade de discriminar pacientes com
níveis de compreensão acima da média. A TRI
constitui-se em uma ferramenta eficaz que pode
contribuir significativamente em muitas áreas
do conhecimento, em especial em avaliações da
compreensão da terapia prescrita, conforme demonstrado
no presente trabalho.
COMPREENSÃO DA TERAPIA ANTI-RETROVIRAL 1697
Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 24(7):1689-1698, jul, 2008
Os resultados observados neste estudo corroboram
a importância de prover as informações
necessárias, de assegurar que os pacientes compreendam
o tratamento prescrito para o seu adequado
cumprimento, especialmente no início da
terapia ARV. A baixa adesão aumenta os riscos de
falha terapêutica e da progressão da doença, que
resultam em um impacto negativo sobre o custoefetividade
da terapia ARV e a sustentabilidade
dos benefícios do tratamento ao longo prazo 31.
Neste sentido, é oportuno e necessário aprofundar
estudos e identificar fatores que influenciam
o nível de compreensão do tratamento ARV. O
conhecimento desses fatores proporcionará subsídios
aos enfoques educacionais que buscam
apoiar o paciente em seu processo terapêutico e
fortalecer sua autonomia. Contribuirá ainda para
melhor entender e intervir efetivamente, de uma
forma precoce, no processo de adesão ao tratamento
pelo paciente.
Resumo
O objetivo do estudo foi desenvolver um escore para
determinar o nível de compreensão de informações
sobre terapia anti-retroviral (TARV) em pacientes no
início do tratamento. Estudo transversal baseado em
entrevistas com pacientes infectados pelo HIV em serviços
públicos de referência (Belo Horizonte, Minas
Gerais, Brasil). O escore da compreensão dos medicamentos
foi obtido utilizando-se modelo de traço latente
estimado pela Teoria de Resposta ao Item, após análise
de concordância entre a resposta do paciente e a
informação contida na prescrição. Realizou-se análise
de regressão linear hierárquica para obter a compreensão
global dos medicamentos, considerando cada
classe de medicamentos (nível 1) e o individuo (nível
2). Dos 406 pacientes avaliados, 37,9% não atingiram
um nível mínimo de compreensão do tratamento. O
item com maior nível de dificuldade foi “precaução
de uso”. O item “dose” foi o que mais diferenciou os
pacientes quanto à compreensão da TARV. Observouse
alta proporção de pacientes com nível mínimo de
compreensão da TARV, o que pode indicar um alto
risco potencial de não-adesão à terapia. É necessário
identificar fatores associados com este baixo nível de
compreensão.
HIV; Anti-Retrovirais; Medicamentos com Prescrição
Colaboradores
M. G. B. Ceccato, F. A. Acurcio, P. F. Bonolo e M. D. C.
Guimarães contribuíram no desenho do estudo, análise
e interpretação de dados, elaboração e revisão crítica do
texto e aprovação da versão final do artigo. C. C. César
contribuiu na análise e interpretação de dados, elaboração
e revisão crítica do texto e aprovação da versão
final do artigo.
Agradecimentos
A pesquisa teve o apoio financeiro da Organização Pan-
Americana da Saúde/Organização Mundial da Saúde
e Programa Nacional de DST e AIDS do Ministério da
Saúde, além do apoio logístico da Coordenação Estadual
de DST e AIDS da Secretaria Estadual de Saúde de
Minas Gerais, do Núcleo de Educação em Saúde Coletiva
da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG),
do Grupo de Pesquisas em Epidemiologia e Avaliação
em Saúde da UFMG e dos Departamentos de Medicina
Preventiva e Social e de Farmácia Social da UFMG.
1698 Ceccato MGB et al.
Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 24(7):1689-1698, jul, 2008
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Recebido em 04/Jun/2007
Aprovado em 29/Nov/2007

Ciclo de Krebs

Energía,catálisis y biosíntesis

El orden biológico es posible por la liberación de energía calórica desde las células.
En la célula se producen dos corrientes opuestas de reacciones químicas. Vía catabólica-degrada nutrientes en mol. pequeñas-liberando energía + moléculas pequeñas como precursores para la biosíntesis.
Vía anabólica-utiliza energía del catabolismo para dirigir la síntesis de las moléculas celulares.
El movimiento hacia el desorden es un proceso espontáneo que exige un esfuerzo espontáneo para revertirlo.
2º Ley de la termodinámica-
Los sistemas se modifican espontáneamente hacia configuraciones de mayor entropía. La energía se puede transformar e una forma a otra, pero no puede ser creada ni destruida.
Acoplamiento de producción de calor y aumento del orden molecular= metabolismo-
1ª Ley de la termodinámica. Las células utilizan enzimas para catalizar la oxidación de las mol. orgánicas en pequeñas etapas.
En una secuencia de reacciones se aprovecha la energía utilizable.
Las enzimas disminuyen las barreras que bloquean las reacciones químicas.
El aumento del desorden molecular se expresa
ediante el concepto de energía libre=G(Kcal/mol)
Reacciones acopladas
Glucosa+fructosa ---------- Sacarosa+5.5kcal/mol Resultado neto Reacción acoplada Glucosa+ATP --------- Glucosa 1P+ADP Glucosa 1P+ Fructosa ------ Sacarosa+P
-1.8kcal/mol Resultado neto- síntesis de sacarosa impulsada por hidrólisis del ATP Por energía calorica, las mol. están en mov. constante.
Exploran el espacio intracelular con mucha eficiencia, en distancias cortas.
Se desplazan en forma aleatoria en un proceso de difusión.
La constante de equilibrio gobierna todas las asociaciones o disociaciones que se producen dentro de las células.
Cuanto mayor sea la energía de enlace entre dos moléculas, mayor será la K de equilibrio y la probabilidad de que estas moléculas se unan.
MOLÉCULAS TRANSPORTADORAS
ATP-------transferencia de fosfatos
NADH Y NADPH-------transferencia de H
Acetil CoA------acetilo
Biotina carboxilo-------Grupo carboxilo
S-adenosilmetionina------Grupo metilo
Uridindifosfatoglucosa------Glucosa EL ATP (adenosintrfosfato)
El principal portador de energía de las células.
Acopla reacciones que necesitan E con otras que la liberan.
Prepara moléculas para reaccionar transfiriéndoles un grupo foLas enzimas.
Las enzimas incrementan considerablemente la velocidad de reacción de las células. Los transportadores transfieren electrones e H que se liberan en reacciones hacia otros sitios.
Secuencia ordenada de reacciones-VÍAS METABÓLICAS.
Existen mecanismos de regulación o control ordenado de las vías metabólicas. Energía de activación-Es la energía necesaria para alinear los grupos químicos reactivos, desestabilizar las cargas eléctricas brevemente reordenar, formar y romper enlaces.
Impulsa a los sustratos a estado de transición.
Mecanismos de reducción de la energía de activación-
Aumento de la C de un sustrato
0rientación molecular
Exclusión de agua
Modificación de las formas de la enzima y el sustrato
Mecanismos de control rigen la síntesis de enzimas y estimulan o inhiben la actividad de las existentes.
La función depende de la Temperatura ,pH y equilibrio salino.
Rutas metabólicas celulares-
Citosol-Glucólisis, glucogénesis, ruta del fosfogluconato, activación de aminoácidos, síntesis de ac. grasos
Ribosomas-Síntesis de proteínas RE-Síntesis de lípidos y esteroides, distribución de productos biosintéticos
Mitocondrias-Ciclo del ac.cítrico, fosforilacion oxidativa, oxidación de ac. grasos,catabolismo de aminoácidos
Microcuerpos-Sitio de las aminoácidoxidasas, catalasas
Complejo de Golgi-Formación de membranas y vesículas secretoras
Nucleolo-Síntesis del RNA ribosómico
Lisozomas-Enzimas hidrolíticas-fosfatasa ácida, ribonucleasa
Núcleo- Replicación de DNA, síntesis de RNA y proteínas nucleares
Membranas-Sistemas de transporte

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO

El contenido de proteínas y lípidos de cada tipo de RE está bien caracterizado.

R.E.LISO-
proteínas específicas: hormonas esteroideas, citocomo 950-oxidación,
GLUCÓGENO---fosforilasa-GLUCOSA-1-FOSFATO--- glucosa-6-fosfatasa--GLUCOSA

R.E.RUGOSO-
Ensamble de ribosomas-proteínas secretadas por la célula,proteínas integrales de membrana y proteínas de organelos_A.G.,Lisozomas,, endosomas, vacuolas.
Ribosomas libres-proteínas del citoplasma,proteínas periféricas de la M.PP.y proteínas de mitocondrias o cloroplastos.
SECUENCIA DE SEÑALES EN EL N TERMINAL-Hipótesis de la señal
SÍNTESIS DE POLIPÉPTIDO- ENLACE DE RNAm A RIBOSOMA LIBRE
Polipéptido naciente--- se halla en proceso de síntesis
Reconocimiento de secuencia de señales por PRS=PARTÍCULA PARA RECONOCIMIENTO DE SEÑALES-actúa como etiqueta que permite al complejo -PRS-RIBOSOMA-POLIPÉPTIDO NACIENTE enlazarse a un receptor de PRS localizada en la sup. citoplasmática de la membrana celular.
Liberación de la PRS de la secuencia de señales- enlace GTP de la proteína enlazada e hidrólisis del GTP-
EL POLIPÉPTIOD NACIENTE ELIMINA EL N TERMINAL QUE CONTIENE EL PÉPTIDO SEÑAL -----Enzima proteolítica-"peptidasa señal"
-PEPTIDASA SEÑAL-Oligotransferasa-añade carbohidratos a la proteína naciente.
Proteíndisulfuro isomerasa-reacciones apropiadas de plegamiento.

TÉCNICAS DE ESTUDIO DE LAS CITOMEMBRANAS

Autorradiografía-Incubación de tej. pancreático en sol. con aminoácidos radiactivos.Incorporación de AA a enzimas digestivas ensambladas a los ribosomas.
Las proteínas sintetizadas se determinaron mediante autorradiografía- El R.E. es el sitio donde se sintetizan las proteínas.
Seguimiento de pulsos-
Pulso -breve periodo de incubación con material radiactivo que se incorpora a las proteínas.
Seguimiento-observación de movimientos de moléculas recién sintetizadas-ondas de material radiactivo.Resultado: definición de la vía biosintética secretoria reuniendo en una función integrada compartimientos membranosos aparentemente separados.
Aislamiento de fracciones subcelulares-
Homogeneización de células y aislamiento de tipos particulares de organelos mediante fraccionamiento.-MICROSOMAS
Las vesículas aisladas de la fracción microsómica son capaces de añadir diferentes azúcares al extremo de una cadena de carbohidratos en crecimiento de una glucoproteína o de un glucolípidos.
Mutantes genéticos- Células cultivadas con cromosomas diferentes.Estudio en levaduras que tiene menor número de genes.Ingeniería genética-proteínas intercambiables.

SISTEMAS DE MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

Largos canales enlazados por membranas se ramifican a través del citoplasma para formar una red interconectada de conductos y sacos aplanados rodeados de membranas llamados cisternas.
Las estructuras membranosas del citoplasma forman organelos identificables en todas las células, desde levaduras hasta plantas y animales evolutivamente desarrollados.
La mayor parte de los vehículos que llevan materiales entre organelos son vesículas de transporte que se forman por gemación a partir de un compartimiento membranoso.
Estas vesículas se mueven en el citoplasma de manera dirigida, en vías formadas por elementos del citoesqueleto. Luego se fusionan con la membrana de un compartimiento diferente que acepta la carga soluble de la vesícula como su envoltura membranosa.
Se identifican diversas vías _ vía biosintética ,vía secretoria, vía endocítica-.
Secreción elemental- proceso de formación de la matriz extracelular y de la membrana plasmática.
Secreción regulada-gránulos secretorios rodeados de membrana.Se descargan en respuesta a un estímulo apropiado.
Vía endocítica-Opera en dirección opuesta transportando materiales del exterior de la célula a compartimientos en el interior( endosomas, lisOzomas)
SEÑALES SELECCIONADORAS Y CLASIFICACIÓN DE PROTEÍNAS POR RECEPTORES RESIDENTES-MAPEO

MEMBRANA PLASMÁTICA-BICAPA LIPÍDICA

Las células eucariotas tienen membranas internas que limitan compartimentos intracelulares.
Todas las membranas celulares están compuestas por lípidos y proteínas y comparten una estructura fundamental
Independientemente de su loalización.
Estructura-
Bicapa lipídica-espesor 50nm=50 a
Fosfolípidos-fosfatidilcolina
Las estructuras cerradas impiden la exposición de las colas hidrófobas con el agua.
1972-Modelo Mosaico Fluido
Las proteínas le confieren propiedades especiales.
Las tres clases de moléculas lipídicas son:
FOSFOLÍPIDOS
ESTEROLES
GLUCOLÍPIDOS

FUNCIONES-
Compartimentación
Barreras selectivamente permeables
Transporte de sust. con gradientes iónicos
Respuesta a señales externas-ligandos
Interacción intercelular
Andamiaje para reacciones químicas
Transducción de energía

COMPORTAMIENTO-La bicapa se comporta como un fluido bidimensional. FLEXIBILIDAD.
Flip-flop=salto de una capa a la otra de las proteínas, difusión lateral ,rotación de mol. lipídicas.
Grado de fluidez__Grado de compactación de las colas hidrocarbonadas (long. e insaturación)
Colesterol-endurece la capa lipídica, la torna más rígida y menos permeable

ASIMETRÍA-Se origina en la síntesis de sus compuestos en el RE.Enzimas de membrana expuestas al citosol.
Catalización por las flipasas-transferencia a la otra monocapa.
Cada monocapa concentra distintos tipos de moléculas.
Glucolípidos-mitad no citosólica-Aparato de Golgi.
Las células cuentan con dispositivos para confinar ciertas proteínas en dominios
específicos de la membrana.
LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA ACTÚAN COMO :
TRANSPORTADORES
ANCLAJE DE MOLÉCULAS A LA MEMBRANA
RECEPTORES
ENZIMAS

LOCALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA-
Transmembrana
Asociadas a la membrana
Unidas a lípidos por oligosacárido corto, por fuera de la membrana
Unidas a otras proteínas de la membrana
Proteínas del citosol

PORO HIDRÓFILO TRANSMEMBRANA=5 HÉLICES ALFA O LÁMINA BETA DE 16 CADENAS

CORTEZA CELULAR-
Red de proteínas fibrosas
Espectrina
Proteínas de unión intracelulares
Proteínas transmembranas específicas
Actina

LOS H. DE C. DE LA MEMBRANA-
Protegen la superficie celular de las agresiones mecánicas y químicas.
Adhesión y reconocimiento.
Oligosacáridos, glucoproteínas y proteoglucanos.
Lado no citosólico
Aspecto rugoso por absorción de agua.
Lecitinas-adherencia de neutrófilos

PARA EL CURSO DE QUÍMICA-CRONOGRAMA

4 de junio- Organización celular y niveles d estructuración: tisular, celular. subcelular y molecular.Origen de la célula eucariota.Evolución en el estudio de la Biología.
11 de junio-Microscopía -óptica, electrónica de trasmisión, electrónica de barrido.
18 de junio- Membrana celular-Estructura, composición, transporte a través e la membrana.
25 de junio-Transporte de iones y moléculas pequeñas, transporte regulado, transporte vesicular.Conceptualización.
16 de julio-Sistema de endomembranas-Retículo endoplásmico.
23 de julio-Aparato de Golgi. Vías de secreción constitutiva y regulada. Lizosomas. Vacuolas.
30 de julio-Conceptualización.
6 de agosto-Organelos transductores de energía-Mitocondria. Estructura y función.
13 de agosto-Citoplasto. Estructura y función.
20 de agosto-Fotosíntesis. Comparación entre fosforilación oxidativa y fotosíntesis.
27 de agosto- Conceptualización.
3 de setiembre-Citosol.Compartimentación celular.
10 de setiembre-Filamentos intermedios, microtúbulos, microfilamentos.Dinámica intracelular y comportamiento celular.
17 de setiembre-Comunicación intercelular y señales intracelulares. Receptores intracelulares.
24 de setiembre-Señalización de las plantas.
1 de octubre-Núcleo-ADN.Composición, estructura, duplicación y transcripción.
8 de octubre-El ciclo celular.Interfase y división.Mitosis y citocinesis
15 de octubre-Breves nociones sobre regulación del ciclo celular. Meiosis en el proceso de gametogénesis humana.
22 de octubre-Componentes del control celular. Control intracelular. Muerte celular programada.
29 de octubre-La célula como organismo y como parte de organismos.Clasificación de los seres vivos. Criterios de clasificación y relaciones evolutivas.Reinos y dominios.
5 de noviembre-Relojes moleculares.Proteínas y ácidos nucleicos.
12 de noviembreOrganización ecológica.Ecosistema. Flujo e energía.