Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3943.pdf: 3672997 bytes, checksum: 976906627d883988e6f1df73a31d7614 (MD5) Previous issue date: 2011-11-24 / Financiadora de Estudos e Projetos / This work highlights the implementation, development and application of the Ultrafast Nuclear Magnetic Resonance (UFNMR) technique, proposed by Frydman and co-workers. Through this technique, it is possible to perform multidimensional experiments in a single scan, thus reducing the experiment time drastically, which can be a fraction of second. This study shows a practical protocol, which was optimized for the implementation of the first ultrafast 2D NMR COSY and HSQC experiments performed in Brazil and, to our knowledge, in the southern hemisphere. This process involves the setting of several parameters from the initial calibration of encoding gradients and pulses, to the setting of a specific acquisition scheme required by the technique. Furthermore, some important operational aspects are discussed in order to contribute, even more, to future implementations to be carried out safely and efficiently. Also, as part of this study, a software in C language was developed to obtain the real-time processing (1 second) of the UF-NMR data, and this was incorporated in the Bruker software for the acquisition and processing of NMR data - TopSpin® version 3.0. Finally, two studies were also performed using the UF-NMR experiments. The first one was the real-time identification of a mixture of flavonoids (epicatechin, naringenin and naringin), which underwent on-flow chromatographic separation, in a commercial HPLC-NMR system. UF-COSY experiments were performed during the chromatographic run, so that it was possible to obtain the 2D NMR spectra related to each flavonoid and to successfully follow their separation over the course of time. The second application was the monitoring of the hydrolysis reaction of the 2-(4-nitrophenyl)-1,3-dioxolane acetal. The hemiacetal intermediate of this reaction has a short lifetime, being difficult to identify by conventional NMR. Therefore, HSQC-UR experiments were performed during the reaction development, thus, it was possible to characterize the presence of the hemiacetal intermediate. This assignment was confirmed by quantum calculation of 1H and 13C NMR chemical shifts and of the NBOs (Natural Bonding Orbital). / O trabalho em questão destaca a implementação, desenvolvimento e aplicação da técnica de Ressonância Magnética Nuclear Ultrarrápida (RMN-UR), proposta por Frydman e colaboradores. Por meio desta técnica, é possível realizar experimentos multidimensionais numa única varredura, reduzindo dessa forma, drasticamente, o tempo de aquisição, que pode durar uma fração de segundo. É apresentado um protocolo prático, que foi otimizado para implementação dos primeiros experimentos de RMN 2D COSY e HSQC ultrarrápidos realizados no Brasil, e ao que se sabe no hemisfério Sul. Este processo envolve desde a calibração de pulsos e gradientes, até a configuração do esquema específico de aquisição relativo a esta técnica. Além disso, alguns aspectos operacionais importantes são discutidos visando contribuir ainda mais para que futuras implementações sejam realizadas de maneira segura e eficiente. Também como parte deste estudo foi desenvolvido um programa em linguagem de programação C, para o processamento em tempo real (1 segundo) dos dados de RMN-UR, e este foi incorporado ao programa computacional de aquisição e processamento dos dados de RMN da empresa Bruker - TopSpin® versão 3.0. Foram realizados ainda dois estudos aplicando os experimentos de RMN-UR. O primeiro trata-se da identificação em tempo real de uma mistura de 3 flavonoides (epicatequina, naringenina e naringina) submetida à separação cromatográfica, num sistema CLAE-RMN no modo fluxo contínuo. Experimentos de COSY-UR foram realizados ao longo de toda corrida cromatográfica, sendo possível obter os espectros 2D correspondentes de cada flavonoide e acompanhar com sucesso a separação destes no decorrer do tempo. A segunda aplicação foi o monitoramento da reação de hidrólise do acetal 2-(4-nitrofenil)-1,3-dioxolano. O intermediário hemiacetal desta reação possui curta duração, sendo portanto de difícil identificação via RMN tradicional. Por isso, foram realizados experimentos de HSQC-UR durante todo o desenvolvimento da reação e, por meio destes, foi possível caracterizar a presença do intermediário hemiacetal. A correlação atribuída a este foi confirmada através de cálculos quânticos de deslocamento químico de RMN de 1H e 13C e dos NBOs (Natural Bonding Orbital).

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:26:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tatiane Luiza da Costa.pdf: 1394288 bytes, checksum: cde5d3e8ab1f315e5e9ac6dd8d167bd0 (MD5) Previous issue date: 2011-09-16 / Leishmaniasis is a disease of the endothelial reticulum system and is caused by protozoans form the Leishmania genus. The promastigote forms of Leishmania sp degradate carbohydrates through the glycolityc pathway and its first reaction occurs inside the glicosome. As they use as energy source glucose, aminoacids and lipids from the culture media the excreted/secreted (E/S) products may be useful as indicative of the energetic and metabolis profile of the parasite and of its biological disturbances. The biochemical analysis of Leishmania metabolism is important to upgrade the parasitological studies with techniques which are adequate to the evaluation of the biochemical profile of the host-parasite relationship towards a better understanding of how these organisms are able to survive in such diverse environments such as the digestory tract of the insect or inside vertebrate hosts tissues. The aim of this study was to perform a study of the energetic metabolism of species and isolates of Leishmania spp. Therefore the in vitro analysis of E/S metabolic products from the parasite within the culture media during logarithmic and stationary growth phases was performed through chromatographic (HPLC) methods. The spectrophometry was used to glucose measurement and the nuclear magnetic resonance (NMR) was implanted aiming the study of the parasite‟s metabolism. Through HPLC it was possible to verify a significant difference in the E/S of organic acids from the carbohydrates metabolism (pyruvate and lactate), intermediary metabolism (citrate, α-ketoglutarate, succinate, fumarate, malate and oxaloacetate) and from the fatty acids oxidation (β-hydroxibutyrate) between differents species and isolates of Leishmania spp. Through the enzymatic spectrophotometric analysis we verified the different concentrations of glucose. The NMR through 13C and 1H detected the following metabolites in pellet and supernatant: alanine, lactate, acetate, oxalate, pyruvate, succinate, glicerol, CO2, ureia and aminoacids (glutamine, valine and arginine). Therefore, through the several methods it was possible to observe that there is difference of E/S metabolites between the isolates and strains of Leishmania spp that utilize several biochemical pathways to energy production and the identification of these pathways may be used to identify each isolate and also establish metabolic differences in the host-parasite relationship. / A leishmaniose é uma doença do sistema mononuclear fagocitáio causada por protozoários do gênero Leishmania. As formas promastigotas de Leishmania sp degradam carboidratos pela via glicolítica e a primeira reação ocorre dentro do glicossomo. Utilizando como fonte de energia a glicose, aminoácidos e lipídeos presentes no meio de cultura, os produtos excretados/secretados (E/S) podem ser indicadores do perfil metabólico energético parasitário e de distúrbios biológicos. A análise bioquímica do metabolismo de Leishmania vem atualizar os estudos parasitológicos com técnicas adequadas à avaliação do perfil bioquímico na relação parasito-hospedeiro, levando ao melhor entendimento da maneira como esses organismos conseguem sobreviver em ambientes diversos como o trato digestório do hospedeiro invertebrado ou nos tecidos do hospedeiro vertebrado. O objetivo deste trabalho foi o estudo do metabolismo energético de diferentes espécies de Leishmania. Para tanto, foi realizada a análise in vitro de metabólitos E/S pelo parasito em meio de cultura durante as fases logarítmicas e estacionárias do crescimento, e quantificados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). A espectrofotometria foi utilizada para a dosagem de glicose. O método de ressonância magnética nuclear foi implantado para o estudo do metabolismo parasitário. Pela CLAE verificou-se diferença nos produtos E/S dos ácidos orgânicos do metabolismo de carboidratos (piruvato e lactato), do metabolismo intermediário (citrato, α-cetoglutarato, succinato, fumarato, malato e oxaloacetato) e do metabolismo dos ácidos graxos (β-hidroxibutirato) entre diferentes espécies e isolados de Leishmania. Pela análise espectrofotométrica enzimática verificou-se diferença na concentração de glicose na cepa M2903 de L.(V.) braziliensis. Pela RMN de 13C e 1H detectaram-se os seguintes metabólitos no sedimento e sobrenante: alanina, lactato, acetato, oxalato, piruvato, succinato, glicerol, CO2, uréia e aminoácidos (glutamina, valina e arginina). Entretanto, através de vários métodos, foi possível observar que há diferenças na E/S de metabólitos entre diferentes cepas e isolados de Leishmania spp que utilizam diversas vias bioquímicas para a obtenção de energia e a identificação dessas vias poderá ser utilizada para investigar a atuação de fármacos anti-parasitários. Mudanças bioquímicas no metabolismo podem indicar possíveis adaptações do parasito às diferentes condições ambientais e fisiológicas durante o ciclo de vida e essas características bioquímicas individuais poderão ser utilizadas na identificação de cada isolado, além de estabelecer diferenças metabólicas na relação parasito-hospedeiro.