This thesis reports work in three areas of X-ray crystallography. An initial chapter describes the structure of a protein, the methods based on the use of X-rays and computer analysis of diffraction patterns to determine crystal structure, and the subsequent derivation of the structure of part or all of a protein molecule. Work to determine the structure of the protein cytokine receptor-like factor 3 (CRLF3) leading to the successful generation of a structural model of a significant part of this molecule is then described in Chapter 2. A variety of techniques had to be deployed to complete this work, and the steps undertaken are described. Analysis was performed principally using phaser, using maximum likelihood methods. Areas for improvement in generating non-crystallographic symmetry (NCS) operators in existing programmes were identified and new and modified algorithms implemented and tested. Searches based on improved single sphere algorithms, and a new two-sphere approach, are reported. These methods showed improvements in many cases and are available for future use. In Chapter 4, work on determining the relative importance of low resolution and high intensity data in molecular replacement solutions is described. This work has shown that high intensity data are more important than the low resolution data, dispelling a common perception and helping in experimental design.

O crescimento significativo da capacidade instalada de produção de laminados de alumínio no País deve-se ao crescente consumo de latas para bebidas, um sinal de confiança dos consumidores e de sucesso sem precedentes em termos de solução para o mercado de embalagens. A lata de alumínio pode ser reciclada infinitas vezes. Por isso, consagrou também sua unanimidade, devido ao enorme benefício da reciclagem, que reduz o consumo de energia para a produção do alumínio, preserva o meio ambiente, movimenta a economia, gerando empregos e fonte de renda na coleta, e promove a educação dos cidadãos para o desenvolvimento sustentado. O foco deste trabalho é o estudo da alteração da textura de uma liga de alumínio 3104-H19 nas várias etapas do processo de estampagem das latas de alumínio para bebidas através da análise dos resultados de mesotextura obtidos pelos método MEV( Microscópio eletrônico de Varredura)- EBSD (Electron Backscatter Diffraction), bem como a compreensão dos mecanismos da formação da textura e sua influência na conformação das latas de alumínio. A composição química da liga de alumínio foi avaliada através de espectroscopia de dispersão de energia (EDS-MEV) e espectrometria de emissão ótica. Analisou-se sua microestrutura através de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Realizou-se o ensaio de textura cristalográfica pelo método (SEM- EBSD) nas etapas de estampagem do corpo da lata e em ângulos de zero, 45 e 90 graus em relação a direção de laminação. Avaliou-se o resultado da textura cristalográfica através de Figuras de Polo. A análise microestrutural do laminado revelou dois tipos de compostos intermetálicos com morfologia distinta, Al6(Fe,Mn) e Al12(Fe,Mn)3Si, espalhados não homogeneamente, junto a dispersoides bem distribuídos na matriz de alumínio. Observou-se que na chapa laminada a textura a zero 45 e 90 graus são diferentes e à medida que os estágios de conformação do corpo da lata vão avançando as texturas a 45 e 90 graus vão se modificando e ficando semelhantes a da textura a zero grau (direção de laminação). A textura típica de deformação para ligas de alumínio, latão {110} e cobre {112}, junto a textura Goss {110}, estavam balanceadas pela textura cubo {001}, típica de recristalização. / The significant growth in the installed capacity of aluminum rolled products in Brazil is due to the increasing consumption of beverage cans, a sign of consumer confidence and unprecedented success in terms of solution for the packaging market. The aluminum can be recycled endlessly. Therefore, it also consecrated its unanimity, due to the enormous benefit of recycling, which reduces energy consumption for the production of aluminum, preserves the environment, moves the economy, generates jobs and sources of income in the collection, and promotes the education of citizens for sustainable development. The focus of this work is the study of the alteration of the texture of a 3104-H19 aluminum alloy in the various stages of the process of stamping aluminum cans for beverages by comparing the mesotexture results obtained by SEM (Scanning Electron Microscope) EBSD (Electron Backscattered Diffraction), as well as the understanding of the mechanisms of texture formation and its influence on the conformation of aluminum cans. The chemical composition of the aluminum alloy was evaluated using energy dispersive spectroscopy (EDS-MEV) and optical emission spectrometry. Its microstructure was analyzed by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The crystallographic texture test (SEM-EBSD) was carried out in the stamping stages of the can body and at angles of zero, 45 and 90 degrees with respect to the rolling direction. The result of the crystallographic texture was evaluated through Polo Figures. Microstructural analysis of the laminate revealed two types of intermetallic compounds with distinct morphology, Al6 (Fe, Mn) and Al12(Fe, Mn)3Si, dispersed in a homogeneous manner, together with dispersoides well distributed in the aluminum matrix. It was observed that in the laminated plate the texture at zero 45, 90 degrees are different, and as the stages of conformation of the body of the can advance the textures at 45 and 90 degrees, they are changing and being similar to the texture at zero degree (direction of rolling). The typical deformation texture for aluminum alloys, brass {110} and copper , together with Goss texture , were balanced by the cube texture {001}, typical of recrystallization.

Ionic liquid forming compounds often display low melting points (a lack of crystallisation at ambient temperature and pressure) due to decreased lattice energies in the crystalline state. The degree of anion-cation contact with respect to the type, strength and number of interactions is a major factor determining the lattice energies, melting point and general behaviour of ionic liquid forming salts. Intermolecular interactions between the anion and cation and the conformational states of each component of the salt are of interest since distinctive properties ascribed to ionic liquids are determined to a significant extent by these interactions. The direct insight into the spatial relationship between cation and anion provided by the analysis of crystal structures provides a basis from which features of the ionic liquid can be generally understood, since the short range order and interactions of related, non-crystalline compounds may be similar to those of the crystalline form. However, it is difficult to predict whether a particular ionic pair will produce a liquid at room temperature, due to numerous possible combinations of cations and anions and the subtleties of their interactions. Crystal engineering is the ability to assemble molecular or ionic components into the desired crystalline architecture by engineering a target network of supramolecular interactions known as synthons. In this investigation the problem of ionic liquid design is addressed using the concepts of crystal engineering in an inverse sense, the so-called anti crystal-engineering approach. A topical area in which the anti crystal-engineering concept may be of some value is that of Ionic Liquid Phases of Pharmaceutically Active Ions (Active Ionic Liquids). Thus, by using the knowledge gained of the intermolecular interactions, packing and ionic conformation which occur within ‘traditional’ ionic liquids, combined with the knowledge of which functional group combinations yield supramolecular synthons resulting in crystalline subjects, and the subsequent prevention thereof (anti crystal-engineering), appropriate ions shall be selected which may result in ionic liquid formation. The intermolecular interactions of a series of: • crystallised bis(trifluoromethanesulfonyl)amide (NTf2) and bis(methanesulfonyl)amide (NMes2) ionic liquids, • low melting N-alkyl-2-methyl-3-benzylimidazolium iodide salts with a range of alkyl chain lengths, from n=1 to 6 and including both n-butyl and s-butyl chains, • 1-methyl-1-propylpyrrolidinium chloride and, • a number of low melting salts containing trihalide and monohalide ions, in combination with typical IL organic cations namely, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-ethyl-1-methylpyrrolidinium and 1-propyl-1-methylpyrrolidinium, were qualitatively investigated and/or compared using a combination of crystallographic, Hirshfeld surface and thermal analysis techniques. The NMes2 salts are known to exhibit higher glass transitions and higher viscosities than those of the NTf2 salts. The origins of these differences were analysed in terms of the importance of factors such as the C-H•••O hydrogen bond, fluorination, presence of an aromatic moiety and length of alkyl chain, using the Hirshfeld surfaces and their associated fingerprint plots. Additionally, the existence of C-F•••π and C-H•••π interactions were elucidated and the significance of anion-anion interactions was recognised. Thermal analysis of the N-alkyl-2-methyl-3-benzylimidazolium iodide salts revealed that the methyl- and (s-)butyl substituted salts have a significantly higher melting point than the rest of the series. Analysis of these crystal structures allowed examination of the influence of the substitutions on the different cation-anion and cation-cation interactions and thus the physical properties of the salts. Thermal analysis of the monohalide and trihalide salts revealed that the tribromide salts are lower melting than their monohalide analogues. Analysis of these crystal structures revealed the influence of the anions and the crystal packing on the physical properties of the salts. A series of crystalline and liquid salts were prepared from cations and anions drawn from Active Pharmaceutical Ingredients (APIs) and Generally Recognized As Safe (GRAS) materials. The solid-state structures of the crystalline salts were used as a basis for the anti-crystal engineering approach in the preparation of several “Active Ionic Liquids” (AILs). However, a side product also resulted during the synthetic route namely, methyl 9H-xanthene-9-carboxylate, a side product resulting from the API, propantheline. The results and methodology of the anti-crystal engineering procedure and the subsequent successful preparation and characterization of pharmaceutical ionic compounds are reported herein.

Pulsed laser deposition has been used to grow Pb(Zr₀.₅₂Ti₀.₄₈)O₃ (PZT)/LaNiO₃ (LNO) heterostructures with restricted crystallographic orientations on bare Si(001) and SiO₂-coated Si(001) substrates, using TiN buffer layers. The effect of background gas pressure on orientation of the thin films was investigated in detail. XRD analyses showed that under optimized conditions, (001)-oriented PZT/LNO/TiN heterostructures could be grown on either Si(001) or SiO₂/Si substrates. The (001)-textured PZT films had remnant polarizations as high as 23µC/cm², and also had a low coercive field. Up to 10¹⁰ switching cycles have been achieved in these PZT films. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

MASOUMI, M. Role of texture in hydrogen-induced cracking of steel API 5L X70 under various thermomechanical paths. 2017. 152 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-10-04T14:33:45Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_mmasoumi.pdf: 14430099 bytes, checksum: b88fdd24a2becfd6fe0081bf46f9eaa8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-11-08T14:17:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_mmasoumi.pdf: 14430099 bytes, checksum: b88fdd24a2becfd6fe0081bf46f9eaa8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-08T14:17:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_mmasoumi.pdf: 14430099 bytes, checksum: b88fdd24a2becfd6fe0081bf46f9eaa8 (MD5) Previous issue date: 2017-01-06 / Pipeline steels are widely used to transport oil and natural gas in long distance in severe environments. Hydrogen-induced cracking (HIC) is one of the most important failure modes in sour environment. Atomic hydrogen produced during surface pipe corrosion diffuses into the steel and traps at defect sites such as inclusions, precipitations, phase interfaces, martensite islands, and grain boundaries. These hydrogen atoms recombine to form hydrogen molecules, leading to the creation of internal pressure within the metal. This reduces ductility, toughness and mechanical properties, leading to HIC nucleation and propagation. The main objective of this thesis was to find a correlation between a role of texture and grain boundary character distribution with HIC crack nucleation and propagation sites. Finally, proposed thermomechanical treatment produced favorable crystallographic textures and significantly increased HIC resistance which is of great interest to petroleum industry. In this thesis, API 5L X70 steel was subjected to thermomechanical processing with various finish rolling temperatures to produce a similar microstructure with different crystallographic textures. The microstructural and textural evolution was characterised by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD). Then, HIC standard test and electrochemical hydrogen-charging experiments were used to induce HIC cracks in pipeline steels. Then EBSD analysis was carried out to show the HIC resistance improvement via appropriate thermomechanical processing. Present work revealed that significant improving of HIC resistance was obtained through engineering of crystallographic texture by isothermal rolling below non-recrystallisation temperature. The high resistance to HIC is highly important to oil and gas transportation. Electron backscatter diffraction (EBSD) measurements were done along the HIC crack in X70 steel after HIC test. The results showed that {001} grains which parallels to normal direction are weak against HIC propagation, and provide a preferred path to crack propagation. Whereas, grains which lied along {110} and {111} planes parallel to rolling plane showed higher resistance against HIC crack nucleation and propagation and improved HIC resistance. In addition, EBSD data revealed that the high amount of recrystallization fraction with no stored energy is one of the main reasons for a higher HIC resistance. Consequently, increasing the fraction of low angle and coincidence site lattice boundaries related to low {hkl} indexing and correspond to the dense planes is targeted in grain boundary engineering to improve HIC resistance. Increasing the number of {111} and {110} grains, with the goal of minimizing the number of {001} grains and HABs, leads to a reduction in crack nucleation and propagation. In overall, the key finding of this work revealed that significant improvement of HIC resistance was obtained through engineering of crystallographic texture by isothermal rolling at approximately 850°C. Although the rolling schedule suggested in the current study differs from the established industrial production, a significant improvement in HIC resistance by controlling of texture only was achieved. This can be a great motivation for development of an alternative thermomechanical treatment with lower finish rolling temperature / Aços de tubulação são amplamente utilizados para transporte de petróleo e gás natural em longa distância em ambientes agressivos. Trincas induzidas por hidrogênio (HIC) são um dos modos de falha mais importantes no ambiente em que se é usado. O hidrogênio atômico produzido durante a corrosão da superficial da tubulação difunde-se para o aço e as prende em locais de defeito, tais como inclusões, precipitações, interfaces de fase, ilhas martensíticas e contornos de grão. Estes átomos de hidrogênio se recombinam para formar moléculas de hidrogênio, levando à criação de pressão interna dentro do metal. Isso reduz a ductilidade, tenacidade e propriedades mecânicas, levando a nucleação e propagação do HIC. O objetivo principal desta tese foi encontrar uma correlação entre o papel da textura e a distribuição do caráter dos contornos de grãos com os núcleos de propagação e de nucleação das trincas. Finalmente, o tratamento termomecânico proposto produziu texturas cristalográficas favoráveis e aumentou significativamente a resistência ao HIC que é de grande interesse para a indústria petrolífera Nesta tese, o aço API 5L X70 foi submetido a processamento termomecânico com várias temperaturas finais de laminação para produzir uma microestrutura similar com diferentes texturas cristalográficas. A evolução microestrutural e de textura foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (SEM), difração de raios X (XRD) e difração de retroespalhamento eletrônico (EBSD). Em seguida, utilizaram-se ensaios padrões de HIC e experimentos electroquímicos com bombardeamento de hidrogênio para induzir fissuras HIC em aços de tubulação. Em seguida, a análise de EBSD foi realizada para mostrar a melhoria da resistência HIC através de processo termomecânico apropriado. O presente trabalho revelou que a melhoria significativa da resistência HIC foi obtida através da engenharia da textura cristalográfica por laminação isotérmica abaixo da temperatura de recristalização. A alta resistência ao HIC é muito importante para o transporte de petróleo e gás. As medidas de difração de retroespalhamento de elétrons (EBSD) foram feitas ao longo da trinca HIC em aço X70 após o teste HIC. Os resultados mostraram que os grãos de planos {001} que são paralelos à direção de laminação são mais propensos a propagação de HIC, e proporcionam um caminho preferêncial para a propagação da trinca. Os grãos que estão ao longo dos planos {110} e {111} são paralelos ao plano de laminação e se mostraram mais resistentes a nucleação e propagação de trincas. Além disso, os dados do EBSD revelaram que a elevada quantidade de recristalização sem energia armazenada por deformação é uma das principais razões para uma maior resistência ao HIC. Consequentemente, o aumento da quantidade de contornos de baixo ângulo e coincident site lattice relacionados à baixa indexação {hkl} e que correspondem aos planos densos é direcionado à engenharia de contornos de grãos para melhorar a resistência a HIC. Em conclusão, aumentar o número de grãos em planos {111} e {110}, objetivando a minimização de grãos em planos {001} e contornos de alto ângulo, leva a uma redução na nucleação e propagação de trincas e a uma melhora de resistência a fragilização pelo hidrogênio. Em geral, a principal descoberta deste trabalho revelou que a melhoria significativa da resistência HIC foi obtida através da engenharia de textura cristalográfica por laminação isotérmica a aproximadamente 850°C. Embora o cronograma de laminação sugerido no presente estudo difira da produção industrial estabelecida, foi alcançada uma melhora significativa na resistência ao HIC somente pelo controle da textura. Isto pode ser uma grande motivação para o desenvolvimento de um tratamento termomecânico alternativo com temperatura de laminação de acabamento mais baixa.

Resumo: Esta tese tem como foco o estudo estrutural de uma lectina presente em sementes da espécie vegetal Lotus tetragonolobus (LTA). Inicialmente a LTA, previamente purificada, foi cristalizada. Os cristais foram obtidos a uma temperatura constante de 20ºC, durante 30 dias, utilizando a técnica de cristalização por difusão de vapor. Dois conjuntos de dados foram coletados a 2.00 e 2.35 Å de resolução, através da fonte de Raios X do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - Brasil). Os cristais são monoclínicos e apresentam simetria do tipo P21, com parâmetros de cela de a=68.89, b=65.83 e c=102.53 Å. A substituição molecular foi feita utilizando-se o monômero da lectina presente na espécie Arachis Hypogae (Peanut). O homotetrâmero, produto da substituição, foi utilizado como ponto de partida para o refinamento cristalográfico. Diversos ciclos de refinamento por satisfação das restrições parciais foram feitos até a conversão total para valores satisfatórios de Rfree e Rfactor. A análise da estrutura revelou que a LTA possui uma forma tetramérica não identificada dentre outras lectinas de leguminosas. Sua estrutura é composta por dois dímeros, um deles semelhante ao dímero GS4 presente na lectina de Griffonia simplicifolia e outro que é único, caracterizado por ser um dímero do tipo LTA-dímero. Diversos fatores são responsáveis pela forma de tetramerização diferenciada da LTA, dentre os quais podemos destacar a influência da glicosilação no resíduo ASN4. Para investigarmos a estrutura da LTA em meio aquoso foi utilizada a técnica de espalhamento de Raios X a baixo ângulo (SAXS), que mostrou que a LTA possui a mesma forma tetramérica em solução da que foi observada no retículo cristalino... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The lectin, LTA, an agglutinin found in Lotus tetragonolobus seeds have been crystalized. Crystals grew at a temperature of 20º C during a month and were obtained using the vapor diffusion method. Two data sets were collected at 2.00 and 2.35 Å resolution using a sincrotron radiation source at Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - Brasil). The LTA crystals are monoclinic belonging to the P21 space group with a=68.89, b=65.83 and c=102.53 Å. The Molecular replacement was performed using the Arachis Hypogae lectin monomer (Peanut) that yielded an homotetramer which was used to initiate the crystallographic refinement. Several steps of restrained refinement were performed to obtain the best values for Rfree and Rfactor. Structural analysis of the LTA showed that its tetramer adopts a new structural oligomerization in contrast of that observed for others legume lectins. Its structure contains two GS4-like dimers disposed in an unusual dimer-interface, named as LTA-dimer. Several properties are involved in the new mode of tetramerization adopted for LTA, which includes the glycosilation at ASN4. The LTA tetramer investigation at aqueous solution was perfomed by Small Angle XRay Scattering (SAXS), showing that LTA behaves as a tetramer in solution which corroborates with the crystalline structure. Our investigations suggest that the L-fucose binding sites of LTA are disposed in a conformation that permits to perform two dimensional type-2 cross-linking interaction with divalent L-fucosyloligosaccharides. / Orientador: Walter Filgueira de Azevedo Junior / Coorientador: Valmir Fadel / Banca: Fernanda Canduri / Banca: José Márcio Machado / Banca: Paulo Sérgio Lopes de Oliveira / Banca: José Ramon Beltran Abrego / Doutor

As doenças parasitárias são uma das maiores causas de morte em países em desenvolvimento, e recebem pouca ou nenhuma atenção das indústrias farmacêuticas para o desenvolvimento de terapias. A esquistossomose mansoni também conhecida como barriga d´água ou doença do caramujo é uma doença parasitária crônica que afeta aproximadamente 207 milhões de pessoas no mundo sendo aproximadamente 6 milhões somente no Brasil. Os medicamentos disponíveis no mercado causam graves efeitos colaterais. Além disso, há relatos de cepas de S. mansoni resistentes à esses medicamentos, justificando assim a busca por novos fármacos. O Schistosoma mansoni não possui a via de novo para a biosíntese de bases púricas e depende integralmente da via de salvação para o suprimento dessa. Assim, este trabalho teve como objetivo determinar as constantes catalíticas e a estrutura tridimensional da MTAP (EC 2.4.2.28), enzima esta que participam da via de salvação de purinas, e é desta forma essencial para a reprodução do parasita. Esta enzima foi expressa de forma heteróloga, purificada e cristalizada. A proteína foi submetida à ensaios cinéticos em sistema acoplado, onde foram determinadas as constantes catalíticas. A proteína foi também cristalizada em condições que continham 100 mM de Bis-tris ou MES com pH variando entre 6,1 a 6,5 e PEG3350, cuja concentração variou ente 14-18%. Os cristais foram submetidos à difração de raios-X no LNLS e no DLS. Foram obtidos, quatro conjuntos de dados, que foram processados, refinados e analisados. Obteve-se estrutura apoenzima em complexo com fosfato, em complexo com adenina e sulfato, em complexo com tubercidina e sulfato e em complexo com adenina e glicerol em um grupo espacial diferente dos demais. Através da estrutura secundária, foi possível analisar o sítio ativo, além de obter informações preliminares do mecanismo catalítico da enzima alvo. Este trabalho colabora para a futura elucidação completa da via de salvação de purinas em S. mansoni, e fornece informações básicas para que a busca por novos fármacos tenha novos ramos a serem explorados. / The parasitic illness are the leading cause of deaths in developing countries, and receives little or no attention from drug companies to develop therapies. Schistosomiasis mansoni also known as water belly or snail´s disease is a chronic parasitic illness that affects approximately 207 million people worldwide with approximately 6 million in Brazil. Schistosomiasis is treated by the use of drugs that are not-in fact effective for the eradication of the disease, and although their efficiency cause serious side effects. In addition, there are reports of S. mansoni´s resistant strains to these drugs, thus justifying the search for new drugs. The Schistosoma mansoni parasite does not possess the de novo pathway for purine bases biosynthesis and depends entirely on salvage pathways for its purine requirement. Thus this study aimed to determine the catalytic constants and three-dimensional structure of MTAP (EC 2.4.2.28), an enzyme that is involved in purine salvation pathway, and is thus essential to the reproduction of the parasite. The MTAP was heterologously expressed, purified and crystallized. The protein was submitted to kinetic assays in coupled system, to determine the catalytic constants. The protein was crystallized in 100mM Bis-tris or MES pH 6.1-6.5 and 14-18% PEG 3350. The crystals were submitted to diffraction of rays-X in the LNLS and DLS. Data sets were obtained, processed, refined and analyzed. Structures were obtained in apoenzyme form complexed with fosfate, complexed with adenine and sulfate, complexed with tubercidin and sulfate, and with adenine and glycerol in a space group different of the others. Through the secondary structure, it was possible to analyze the active site and obtained preliminary information of the catalytic mechanism of the target enzyme. This study contributes to the complete elucidation of the purine salvation pathway in S. mansoni, and provides basic information for the research of the new drugs.

Esta tese apresenta em sua introdução uma revisão bibliográfica sobre a leishmaniose no Brasil e no mundo, com dados atuais de documentos do Ministério da Saúde e da Organização Mundial da Saúde. Discute também, com base em revisões bibliográficas recentes, os mecanismos que o parasita (Leishmania) possui para escapar da resposta imunológica e obter abrigo no interior das células de defesa dos humanos; os tratamentos atualmente empregados para a leishmaniose; a importância de uma abordagem racional para o desenvolvimento de novas drogas e a falta de interesse das industrias farmacêuticas em direcionar a pesquisa & desenvolvimento para doenças tropicais. Ainda na introdução ressalta-se a importância da identificação e validação de potenciais alvos metabólicos antes de se investir na busca por compostos com potencial quimioterápico. Como exemplo discute-se o papel das enzimas do metabolismo energético, entre elas a fosfoglicose isomerase (PGI), na sobrevivência e homeostase do parasita Leismanin. Os experimentos descritos nesta tese visam a determinação da estrutura cristalográfica da PGI de L. mexicana e a comparação cinética e estrutural com a PGI humana. O mapeamento das diferenças estruturais entres as duas enzimas é fundamental para a validação da PGI como potencial alvo metabólico e serve de guia para a idealização de inibidores seletivos da enzima dos parasitas. / This thesis presents a review about the occurrence of leishmaniasis in Brazil and all over the world. The main data sources were documents from Brazilian Health Ministry and the World Health Organization. The introduction presents actual information about strategies adopt by the parasite to evade the human immune response, the common drugs used in actual treatment, the need for new drugs based on a rational approach and the lack of interest from pharmaceutic industry to invest in research & development for tropical diseases. It also highlights the importance to identify, and validate possible metabolic targets before spending time and money in searching potential compounds that blocks a non validated parasite target. The enzymes that participate in the energy metabolism are considered good target. An example is the glicosomal enzyme phosphoglucose isomerase (PGI), which was recently validated by RNA interference experiments in T. brucei as a good target. The experiments described here intend to elucidate the crystallographic structure from L. mexicana PGI and compare its kinetic and structural proprieties to the human PGI. The mapping of the differences between both enzymes is crucial for the validation of PGI as a metabolic target and will assist in the design of inhibitors with high selectivity against the parasite enzyme.

O trabalho realizado como parte do programa de mestrado em física aplicada sub-área biomolecular, teve como objeto de estudo a enzima glicose-6-fosfato isomerase de humanas (PGI-hum). Este trabalho envolveu principalmente três áreas de estudos: biologia molecular, bioquímica e cristalografia. A parte de biologia molecular refere-se a sub-clonagem do gene da PGI-hum a partir de uma biblioteca de cDNA de cérebro de feto humano - capítulo 2 - e a expressão deste gene em bactérias Escherichia coli - capítulo 3. A parte de bioquímica envolve a purificação e caracterização de parâmetros cinéticos da enzima PGI-hum recombinante. Além dos parâmetros cinéticos, foram realizados ensaios de eficiência inibitória para quatro compostos similares ao substrato, cedidos em colaboração com o pesquisador Dr. Laurent Salmon (Lab. De Química Biorgânica e Bioinorgânica de Universidade de Paris-XI). Esta etapa encontra-se descrita nos capítulos 3 e 4. Uma vez definido o protocolo de purificação e confirmada a atividade enzimática para a PGI-hum recombinante, iniciou-se a terceira etapa do projeto: cristalização e determinação da estrutura por difração de raios-X. O primeiro passo, nesta Ultima fase do trabalho, foi determinar as condições de cristalização da PGI-hum - capítulo 5. Depois de obtidos os cristais, foram coletados dois conjuntos de dados de difração de raios-X, sendo o primeiro coletado em uma fonte convencional de raios-X e o segundo com um feixe proveniente de luz sincrotron - capítulo 6. A análise da qualidade e comparação dos conjuntos de dados - capítulo 7 - indicou qual conjunto seria utilizado nas etapas seguintes da determinação da estrutura da PGI-hum. Para resolução da estrutura cristalográfica da PGI-hum foi utilizado o método de substituição molecular com base na estrutura homóloga da PGI de coelho - capítulo 8. O refinamento estrutural da PGI resultou em uma estrutura com 2.1Å de resolução e fatores R e R free satisfatórios - capítulo 9. Uma análise estrutural preliminar é apresentada indicando uma geometria adequada para a proteína e descrevendo as principais características estruturais desta enzima em comparação com a PGI de coelho. / This work is presented as part of the Master degree requirements of the Applied Physics program, Biomolecular Physics area. The purpose of this work is the structural study by of the human glucose-6-phosphate isomerase (PGI-hum). This work has involved mainly three areas: Molecular Biology, Biochemistry and Crystallography. The Molecular Biology work was intended for the cloning of the human open reading frame of PGI-hum from a fetal human brain cDNA library - Chapter 2 - and its expression in Escherichia coli - Chapter 3. The biochemistry work has involved the PGI-hum purification and the determination of its kinetic parameters of the recombinant protein. Inhibitory efficiency measurements where made with four compounds kindly provided by Dr. Laurent Salmon (Laboratoire de Chimie Bioorganique et Bioinorganique - Universite Paris-XI - France). This work is described in Chapters 3 and 4. Once defined the expression and purification protocols and confirmed its enzymatic activity for the recombinant PGI-hum, a third phase was initiated in the project: The crystallization and structure determination by X-ray diffraction. The first step in this last phase of the project was determining the conditions for crystallization of the PGI-hum - Chapter 5. Once obtained the crystals, two data set were collected. One data set was collected \"in house\" X-ray source and a second data set was collected at the Synchrotron beam line (Laboratório Nacional de Luz Sincrotron - LNLS - Campinas) - Chapter 6. The analysis of the quality and the comparison of the two data sets, presented in Chapter 7, indicated that second data set was the best to be used at the following steps. For the resolution of the atomic structure oh the PGL-hum the method of molecular substitution based on the structure of the rabbit homologue enzyme was employed - Chapter 8. The refinement of the PGI-hum structure at 2.1Å resolution and satisfactory R and R free factors is presented in Chapter 9 of this dissertation. A preliminary structural analysis is presented indicating an adequate geometry of the protein and describing the most important structural features of the PGI-hum compared to its homologue, the rabbit PGI.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Os aÃos IF (Interstitial Free) foram desenvolvidos nos anos 70 objetivando obter materiais de boa conformabilidade e boa resistÃncia mecÃnica para aplicaÃÃo na indÃstria automobilÃstica. A textura cristalogrÃfica apÃs o processo de recozimento das chapas de aÃo IF tem papel determinante na boa conformabilidade destes aÃos. Neste trabalho sÃo estudadas as evoluÃÃes da microestrutura e da textura cristalogrÃfica de um aÃo IF estabilizado ao titÃnio (Ti) durante a etapa de aquecimento no recozimento. As amostras analisadas foram laminadas à quente, laminadas a frio (75% de reduÃÃo na espessura) e recozidas, respectivamente. Durante a etapa de aquecimento no recozimento foram retiradas amostras nas temperaturas de 730, 740, 750, 760, 770, 780, 790, 800, 810, 820 ÂC para anÃlise. Foi avaliada a evoluÃÃo da microestrutura de cada uma das amostras retiradas do forno por microscopia Ãtica. A avaliaÃÃo da evoluÃÃo da textura foi feita utilizando as tÃcnicas e difraÃÃo de raios-X e EBSD (Electron Back Scatter Diffraction). Os resultados mostraram a evoluÃÃo da recristalizaÃÃo dos grÃos e o tamanho de grÃo na microestrutura com o aumenta da temperatura. A evoluÃÃo da textura mostrou que em temperaturas mais baixas observa-se a presenÃa mais intensa das fibras DL e da componente Cubo Girado do que a fibra DN. Com a elevaÃÃo da temperatura ocorre a eliminaÃÃo da componente Cubo Girado e da fibra DL aumentando a intensidade da fibra DN, mas com aparecimento de direÃÃes (componentes) preferenciais. A tÃcnica de EBSD confirmou este comportamento e permitiu observar a evoluÃÃo da textura e da recristalizaÃÃo com a temperatura. / The Interstitial Free (IF) steels were developed in the 70s aiming to obtain materials of good formability and good mechanical strength for application in the automotive industry. The crystallographic texture after the annealing process of the IF steel sheet has good formability role in these steels. In this work were studied the evolution of the microstructure and crystallographic texture of a stabilized IF steel to titanium (Ti) during the heating step in annealing. The samples were hot rolled, cold rolled (75% reduction in thickness) and annealed, respectively. During the heating step in the annealed the samples were removed for temperatures of 730, 740, 750, 760, 770, 780, 790, 800, 810, 820  C for analysis. It was evaluated the evolution of the microstructure of each sample removed from the oven by optical microscopy. The evaluation of the evolution of texture was made using the techniques of X-ray diffraction and EBSD (Electron Back Scatter Diffraction). The results show the development of recrystallization grain size and grain microstructure with increasing temperature. The evolution of texture shows that in cooler temperatures it is observed the stronger presence of fibers DL component and the cube spun than the DN fiber. With the rise of temperature occurs elimination of component spun cube and elimination of DL fiber increasing the intensity of DN fiber, but with the advent of preferred directions (components). The EBSD technique confirmed this behavior and allowed us to observe the evolution of texture and recrystallization temperature.